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 化工生产中的重要元素非金属 第三节 无机非金属材料 硅、二氧化硅、硅酸盐、硅酸盐材料 1．通过比较碳和硅在元素周期表中的位置关系，比较两者的原子结构特点，认识硅的性质及工业制法，了解硅单质、二氧化硅、常见硅酸盐的主要性能与用途。 2．通过阅读材料，联系生产、生活实际，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。了解新型陶瓷、碳纳米材料等新型无机非金属材料的用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。 核心素养 情境导学 材料 金属材料：包含纯金属和合金 无机非金属材料： 传统无机非金属材料（硅酸盐材料） 新型无机非金属材料 有机高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 复合材料 思考：无机非金属材料由什么物质组成？有什么性质？ 任务一：硅和二氧化硅 1.硅在自然界中的存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，位于第二位。 硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态。 硅在自然界中主要以： 硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和 氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。 钙沸石 橄榄石 钾云母 高岭石 Ca(Al2Si3O10) ·3H2O Mg2SiO4 Al2(Si2O5)(OH)4 K(Al3Si3O10)(OH)2 任务一：硅和二氧化硅 1.硅在自然界中的存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，位于第二位。 硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态。 硅在自然界中主要以： 硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和 氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。 结晶形——石英、水晶、玛瑙 沙子 无定形-硅藻土 任务一：硅和二氧化硅 2.单质硅 硅有晶体硅和无定形硅两种单质 （1）物理性质 颜色、状态 光泽 熔、沸点 硬度 导电性 灰黑色固体 金属光泽 很高 硬而脆 介于导体和绝缘体之间 任务一：硅和二氧化硅 2.单质硅 （2）位置和结构 硅元素在周期表中的位置？ 硅元素旁边有哪些元素，它们主要表现什么性质？ 预测硅元素的性质？ 不容易得到4个电子，也不容易失去4个电子。 一般通过共用电子对构成物质。 常见化合价有（-4价、0价、+4价） 任务一：硅和二氧化硅 2.单质硅 （3）化学性质 ①常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质反应。 Si + 2F2=SiF4 Si + 4HF = SiF4 ↑+2H2 ↑ Si + 2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2 ↑ ②加热条件下，硅也能和一些非金属反应。 Si+2Cl2 SiCl4 Si + O2 SiO2 Si + C SiC 高温 任务一：硅和二氧化硅 2.单质硅 （4）单质硅的制备（课本p22页资料卡片） 硅在自然界中以化合态存在，工业上常以 为原料来制取单质硅 二氧化硅 粗硅制备时，生成的是CO而不是CO2 粗硅中含碳等杂质，以其为原料制备高纯硅。 光电池、太阳能电池 计算机芯片 半导体材料 任务一：硅和二氧化硅 2.单质硅 （5）硅单质的用途 SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合 个O原子，每个O原子与 个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成 的晶体。 ①二氧化硅晶体是原子晶体，是由硅原子和氧原子构成的。 ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为 ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为 ，即1mol SiO2晶体中约含 Si—O共价键。 4 2 立体网状结构 1:2 1:4 4mol 任务一：硅和二氧化硅 3.二氧化硅 （1）结构 用SiO2来表示二氧化硅的组成，表示O与Si的原子个数比，不是分子式是化学式。 任务一：硅和二氧化硅 3.二氧化硅 （2）物理性质 SiO2是一种难溶于水的非金属氧化物，硬度大，熔点高。 有结晶形和无定形两大类，通称硅石。 （3）化学性质 ①酸性氧化物的通性 但不溶于水，也不与水反应 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O SiO2+CaO CaSiO3 高温 a、与水反应： b、与强碱反应： c、与碱性氧化物反应： 硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”，可作粘合剂、防火剂。 任务一：硅和二氧化硅 3.二氧化硅 （3）化学性质 ②特性 SiO2+4HF SiF4↑+2H2O HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶 ③弱氧化性 SiO2+2C Si+2CO↑