5.3 无机非金属材料（课件）-【化学可以这样讲】2023-2024学年高一化学同步教学课件+习题（人教版2019必修第二册）

第五章　化学工业中的重要非金属元素 第二节　无机非金属材料 1 素养要求 1.了解传统无机非金属材料的原料、成分、性能及其在生产中的应用。 2.了解硅、二氧化硅的结构、性质及其在生产中的应用。 3.知道几种常见的新型无机非金属材料的成分及在生产中的应用。 2 陶瓷、玻璃、水泥等传统无机非金属材料多为硅酸盐材料 1 硅酸盐材料 4 任务一 硅酸盐材料 1. 无机非金属材料 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。 陶瓷 玻璃 水泥砖 任务一 硅酸盐材料 2. 常见的硅酸盐材料 产品 原料 设备 主要成分 性能 用途 陶瓷 玻璃 水泥 黏土 黏土、石灰石、适量石膏 玻璃窑 水泥回转窑 含水的铝硅酸盐 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 建筑材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、各种器皿、光学仪器等 用于建筑和水利工程 纯碱、石灰石、 石英砂 陶瓷窑 耐高温、硬度大、耐腐蚀、性质稳定 透光性好、硬度大、无固定熔点 遇水逐渐变硬(水硬性)硬化后性质稳定 任务一 硅酸盐材料 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? Na2CO3+SiO2 Na2SiO3 + CO2↑ 高温 CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑ 高温 思考与书写 任务一 硅酸盐材料 为什么硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点？ 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合4个O，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，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 任务一 硅酸盐材料 二氧化硅的结构 每个Si结合4个O，Si在中心，O在4个顶角； 每个O与 2 个Si相结合。许多个这样的四面体通过顶角的O相连。二氧化硅晶体中Si和O按1∶2的比例组成立体网状结构的晶体。二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。 知识拓展 任务一 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，其离子方程式是________________________。 (2)过量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是________ _____________________________。 典例剖析 SiO32－＋2H＋ = H2SiO3↓ SiO32－＋2CO2＋2H2O = H2SiO3↓＋2HCO3－ 题后拓展 拓展一：与强酸反应 强酸+弱酸盐 → 弱酸 + 强酸盐 Na2SiO3 + H2O +CO2(少量)=Na2CO3 + H2SiO3（胶体） Na2SiO3 + 2H2O +2CO2(过量)=2NaHCO3 + H2SiO3（胶体） 练习：试写出硅酸钠与盐酸的反应 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3（胶体）+ 2NaCl (1)难溶于水的弱酸，其酸性不能使石蕊溶液变红 (3)不稳定，受热易分解： △ H2SiO3 === H2O + SiO2 (2)与碱反应：H2SiO3 + 2NaOH === Na2SiO3 + 2H2O 拓展二：硅酸（H2SiO3 ）的性质 1. 半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”。你知道其含义吗？ 2. 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？ 2 新型无机非金属材料 13 任务二 新型无机非金属材料 1. 硅 位置 结构 第三周期第IⅤA族 半导体材料 任务二 新型无机非金属材料 【对照】硅、碳的原子结构 硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。 Si +14 8 4 2 +6 4 2 C 硅在地壳中含量仅次于氧，位于第二位。 任务二 新型无机非金属材料 ①在自然界中硅元素只有化合态，无游离态； ②与碳相似，单质硅也有晶体硅和无