5.3 无机非金属材料 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）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 1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水 泥)的工业生产(原料、设备等)。 2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型 无机非金属材料。 核心素养发展目标 思考与交流： 同学们想一想这些地标建筑可能会用到哪些材料，列举一下。 一、硅元素的“位——构——性” 元素位置 原子结构 元素性质 第三周期 第IVA族 既不容易得到也不容易失去电子， 主要形成四价的共价化合物 硅元素在地壳中含量仅次于氧，居第二位。硅有亲氧性，在自然界中仅以________态存在， 即硅酸盐和SiO2的形式。 化合 石英 水晶 玛瑙 沙子 SiO2 知识精讲 二、硅酸盐的概念、结构与特点 1．概念：由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物。 2．结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。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。 3．特点：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。 知识精讲 笔记 一、硅元素 存在：化合态（亲氧） SiO2(水晶、玛瑙、石英、沙子) 硅酸盐（Si+O+金属） 硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀（空间网状结构） 知识精讲 二、传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷 金属氧化物 知识精讲 工业制玻璃 二、传统无机非金属材料 混合物  陶瓷 玻璃 水泥 主要原料 黏土 纯碱、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2多） 黏土、石灰石 主要成分 硅酸盐 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 硅酸盐 笔记 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+ CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 知识精讲 最简单的硅酸盐 Na2SiO3 硅酸的制备 三、最简单的硅酸盐 Na2SiO3 其水溶液俗称水玻璃，用途：黏合剂，防火剂，制硅酸。 硅胶 笔记 碱液保存使用橡胶塞，不用磨口玻璃塞。 SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 保存： Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ H2SiO3唯一不溶于水的无机弱酸 隔绝空气 知识精讲 1、硅 用途：硅芯片和太阳能电池极板 四、新型无机非金属材料 笔记 晶体硅 知识精讲 2、二氧化硅——光导纤维（光的折射） ⑴酸性氧化物 ⑵氧化性 ⑶特性（玻璃雕刻花纹） SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅) 高温 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 保存氢氟酸使用塑料瓶（玻璃瓶×） 笔记 ？SiO2制备H2SiO3 SiO2→Na2SiO3→制H2SiO3 盐酸 高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为 ①________________________________ ②_________________________ ③__________________________ 3、新型陶瓷 金刚砂SiC 4、碳纳米材料 碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。 ——碳纳米管 4、碳纳米材料 碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。 ——石墨烯 4、碳纳米材料 石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。 单质 氧化物 金刚砂 SiC 不一定是硅酸盐 硅胶 Si Na2SiO3 SiO2 H2SiO3 O2 /△ Na2O、NaOH H2O+CO2/HCl NaOH 物质类别 化 合 价 单质 氧化物 盐 含氧酸 0 +4 酸碱转化 氧化还原转化 Na2CO3 C/高温 SiF4 HF NaOH SiCl4 氯化物 △ 硅元素的价类图 +2 SiO2小结 SiO2 酸性氧化物 水 不反应 碱性 氧化物 碱 某些盐 氧化性 碳 特性 应用 光导纤维 SiO2的性质 一、物理性质 硬度大、熔沸点高、不溶于水。 二、化学性质 1、酸性氧化物 2、氧化还原反应 3、特性 谢谢观看 Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 Si＋3