5.3 无机非金属材料-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一化学必修2同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

化学·必修第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节　无机非金属材料 预习新知，落实必备知识 高效导学第一步 硅、氧 耐高温 抗腐蚀 硬度高 硅氧四面体 第三周期 第ⅣA族 半导体 碳原子 C60 石墨 复合材料 一个 × √ × √ √ 课堂探究，培优关键能力 高效导学第二步 课后巩固，提升综合素养 高效导学第三步 课后培优巩固练（六） 【课程标准解读】　1.了解水泥、玻璃、陶瓷生产的原理，主要性能和用途。2.了解几种新型无机非金属材料。了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。3.认识化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 【教材基点梳理】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、硅酸盐材料 1．无机非金属材料 无机非金属材料一般含有 元素，具有 、 、 等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐材料 (1)结构 在硅酸盐中，Si和O构成了 ，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图如图所示。 黏土 (2)特点 硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 (3)常见硅酸盐材料 产品 原料 主要设备 主要成分 用途 陶瓷 陶瓷窑 硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿等 玻璃(普通) 玻璃窑 建筑材料、光学仪器、各种器皿等 水泥 、适量石膏 水泥 回转窑 硅酸盐 建筑和水利工程 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、 石英砂 Na2SiO3、 CaSiO3、SiO2 二、新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1)硅元素的存在与结构 含量 存在形态 原子结构 示意图 周期表 中位置 地壳中居第二位 氧化物和硅酸盐 、 (2)硅的导电性 硅单质导电性介于导体与绝缘体之间，是重要的 材料。 (3)单质硅的制备与提纯 其中涉及的主要化学反应： ① ； ② ； ③ 。 SiO2＋2C eq \o(=====,\s\up7(1 800～2 000 ℃)) Si＋2CO↑ Si＋3HCl eq \o(=====,\s\up7(300 ℃)) SiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2 eq \o(=====,\s\up7(1 100 ℃)) Si＋3HCl (4)硅和二氧化硅的用途 ①高纯硅：制造芯片和硅太阳能电池。 ②二氧化硅：生产光导纤维。 2．新型陶瓷 类型 组成 主要性能 应用 金刚砂 SiC 硬度很大、高温抗氧化性能优异 砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料等 高温结构陶瓷 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 类型 组成 主要性能 应用 压电陶瓷 钛酸盐和锆酸盐 能实现机械能与电能的相互转化 滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇或氮化铝、氟化钙 光学性能优异、耐高温、绝缘性好 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 — 在某一临界温度下电阻为零，具有超导性 电力、交通、医疗等领域 3.碳纳米材料 物质 结构特点 应用 富勒烯 由 构成的一系列笼形分子的总称，如 开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 由 片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产 、电池和传感器等 石墨烯 只有 碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 【基础正误辨析】 1．制水泥、玻璃的共同原料是石灰石( ) 2．传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐( ) 3．硅是光导纤维的主要成分，二氧化硅是太阳能电池板的主要成分( ) 4．碳化硅和氮化硅是两种新型材料( ) 5．粗硅制备反应为SiO2＋C eq \o(=====,\s\up7(高温)) Si＋CO2↑( ) 【要点培优】 1．单质硅的化学性质 (1)加热时与O2、Cl2、C等反应 Si＋O2SiO2 Si＋2Cl2SiCl4 Si＋C eq \o(=====,\s\up7(高温)) SiC (2)硅单质的特殊性 ①非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑； ②非金属单质一般不跟