5.3 无机非金属材料课件 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修第二册

第5章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 1 导入一 材料是人类赖以生存和发展的物质基础,人类使用的材料除了金属材料,还有无机非金属材料等。 陶瓷、玻璃、水泥等传统无机非金属材料多为硅酸盐材料。 导入二 硅谷曾是美国新兴的高科技产业开发区,现在仍是美国的电子技术研究中心和计算机与半导体工业生产的重要基地。电子工业能得到蓬勃发展,硅元素在信息材料中的开发与应用起着举足轻重的作用。硅是非金属材料的主角,这一节课我们就来学习非金属材料的相关知识。 思路一 一、硅酸盐材料 无机非金属材料: 2.传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 1.陶瓷、玻璃、水泥为传统的无机非金属材料。 一、硅酸盐材料 阅读教材,查阅资料,归纳常见的硅酸盐材料产品的原料、设备、主要成分、性能和用途。 一、硅酸盐材料 1.普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎,在玻璃窑中熔融,发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗? 2.为什么陶瓷、玻璃、水泥都具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点? Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑、 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料,在硅酸盐中Si和 O构成了硅氧四面体。 一、硅酸盐材料 小试牛刀 1.判断正误。 (1)汉代烧制出的“明如镜、声如磬”的陶瓷,其主要原料是黏土。 ( ) (2)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸盐。 ( ) (3)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化。 ( ) (4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行。 ( ) √ √ √ √ 一、硅酸盐材料 2.硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐,硅酸钠易溶于水,其 水溶液俗称水玻璃,具有黏结力强、耐高温等特性,常用作黏合剂和 防火剂。 (1)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀,反应的离子方程 式为____________________________。 (2)过量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中,反应的离子方程式为 ___________________________________。 SiO32- + 2H+􀪅 H2SiO3↓ SiO32- + 2CO2+2H2O􀪅H2SiO3↓+ 2HCO3- 一、硅酸盐材料 归纳总结-硅酸(H2SiO3)的性质: 1.硅酸是难溶于水的弱酸,其酸性不能使石蕊溶液变红。 2.硅酸与碱的反应:H2SiO3 + 2NaOH Na2SiO3 + 2H2O。 3.硅酸不稳定,受热易分解:H2SiO3 H2O + SiO2。 一、硅酸盐材料 半导体工业中有一句行话:“从沙滩到用户”,你知道其中的含义吗? 光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一,它使信息高速公路在全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么? 碱性环境下,光导纤维为什么会失去传播信号的能力? 二、新型无机非金属材料-硅 回顾硅元素在周期表中的位置,并写出其原子结构示意图。 硅元素位于第三周期第 ⅣA 族,其原子结构示意图为 二、新型无机非金属材料-硅 高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”,可以按下列方法制备高纯硅: 写出其中发生的化学反应方程式。 二、新型无机非金属材料-硅 工业上用焦炭还原石英砂可以制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅通过化学方法进一步提纯,才能得到高纯硅,化学反应方程式为SiO2 + 2C Si + 2CO↑。 二、新型无机非金属材料-硅 总结归纳硅单质的物理性质、用途和化学性质。 1.硅单质的物理性质及应用 硅是带有金属光泽的灰黑色固体，熔、沸点高，硬度大，有脆性；高纯度硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。 2.硅单质的化学性质 (1)在常温下,硅单质能与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应 ①与F2 的反应:Si + 2F2 SiF4 二、新型无机非金属材料-硅 ②与氢氟酸的反应:Si + 4HF SiF4↑ + 2H2↑。 ③与 NaOH 溶液的反应:Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 + 2H2↑。 (2)在加热或高温时,硅单质能与 O2、Cl2、C等反应。 Si + Cl2 SiCl4 Si + O2 SiO2 Si + C SiC(金刚砂) 三、新型无机非金属材料-二氧化硅 阅读情景素材,回答下列问题: 素材1:SiO2是一种酸性氧化物,能与强碱溶液反应。如,SiO2与 NaOH 溶液反应