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

无机非金属材料 【知识要点】 1、了解传统无机非金属的原料、成分，认识无机非金属材料在生产中的应用。 2、通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习，认识硅单质、二氧化硅、硅酸钠、硅酸在生产中的应用 问题2：这些材料各自的原料和成份又是什么? 任务一：认识传统无机非金属材料 （请阅读P19-21，回答问题） 问题1：三大传统无机非金属材料是哪些? 陶瓷、玻璃、水泥 陶瓷 陶瓷是以黏土(含水的铝硅酸盐)为原料，经过高温烧结而成，发生了复杂的物理变化和化学反应 如今广泛用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、清洁卫生 玻璃 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,它是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经过复杂的物理和化学变化而制的。 CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑ ▲ Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑ ▲ 加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。 着色剂 玻璃颜色 MnO2 紫色 CoO、 Co2O3 紫红色 FeO、 K2Cr2O7 绿色 CdS、 Fe2O3 、Sb2S3 黄色 AuCl 、 Cu2O 红色 CuO 、 MnO2 、 Fe3O4 黑色 知识梳理 水泥 水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料。用于制造混凝土 加入石膏可以调节水泥硬化速率   陶瓷 玻璃 水泥 主要原料 主要成分 铝硅酸盐 Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2 主要设备 生产条件 黏 土 玻 璃 窑 黏土、石灰石 水 泥 回 转 窑 纯碱、石灰石、石英砂 （主要成分是SiO2） 烧 结 熔 融 煅 烧 总结：传统的无机非金属材料--硅酸盐材料 拓展延伸 一些材料含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。 随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。 高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料。 氮化硅陶瓷 Si---硅 任务二、学习新型无机非金属材料 知识梳理 问题3 试根据硅在周期表的位置，请写出它的原子结构示意图？同时在价类二维图写出对应的物质？ 计算机芯片 第 ____ 周期 第 ____ 族 IVA 三 单质的导电性： 介于导体与绝缘体之间 应用最广泛的半导体材料 处于金属与非金属的过渡位置 （1）原子结构 一、1、硅 华为与美国的芯片竞争？ 知识梳理 11 硅 如何制备高纯硅呢？ ———从沙滩到用户 知识梳理 （2）高纯硅的制备 制备原理 制备流程 反应方程式   用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。 SiO2＋2C ＝ Si(粗)＋2CO↑ ① 高温 SiHCl3 ＋H2 ＝ Si(纯)＋3HCl ③ 高温 Si(粗)＋3HCl＝SiHCl3 + H2 ② ▲ 知识梳理 Si＋2F2＝SiF4 Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ Si＋4HF＝SiF4 ↑ ＋2H2↑ （4）化学性质 Si + O2== SiO2 （3）物理性质： 带金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大。 高温 知识梳理 (5)高纯硅的用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等贵台阳能电池。 硅晶片是生产 芯片的基础材料 　　　 硅太阳能电池 光伏电站 硅太阳能电池 知识梳理 2、二氧化硅 SiO2是硅的重要化合物，天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12％。沙子、水晶、玛瑙、石英的主要成分是SiO2 SiO2晶体中Si和O按1：2（课本P19）的比例组成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。 ——酸性氧化物 + 碱性氧化物： + 碱： + 盐： (2) 化学性质 SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O SiO 2+ Na2CO3 = Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+ CaO = CaSiO3 高温 从物质分类来看，它属于哪类？ (1)物理性质 硬度大、熔沸点高、难溶于水、不导电 知识梳理 17 与氢氟酸HF反应 ——常用于雕刻玻璃 SiO2 +4HF＝SiF4↑ + 2H2O 二氧化硅 特性： HF是唯一能与SiO2反应的