5.3 无机非金属材料-【精讲课】2023-2024学年高一化学同步教学优质课件（人教版2019必修第二册）

第1课时 无机非金属材料 第五章 第三节 无机非金属材料 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 核心素养学习目标 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。 根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。 创设情境 公元前4500年：玻璃的诞生 玻璃上的骏马奔腾雕花 近代玻璃 1970年: 第一根满足信号传输的光导纤维问世 SiO2制成的光导纤维 “光纤通信之父”、 诺贝尔物理学奖 得主——高锟 任务一：认识常见硅酸盐材料 【阅读填空】阅读教材第19-21页，找出三大硅酸盐材料的原料、工艺设备、主要成分、性能及用途，归纳填写表格。 传统硅酸盐材料 主要原料 主要 设备 主要成分 性能 用途 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 黏土 纯碱、石灰石、 石英砂 黏土、石灰石 玻璃窑 水泥窑 硅酸盐 Na2CO3、SiO2、CaCO3 硅酸盐 硬度高、熔点高、难溶于水、耐腐蚀 生产建筑材料、绝缘材料、 日用器皿、卫生洁具等 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等 大量用于建筑和水利工程 任务一：认识常见硅酸盐材料 【思考讨论】 【问题1】结合玻璃生产的原料和成分分析，烧制玻璃发生了怎样的反应？ 发生了复杂的物理、化学变化，主要反应： Na2CO3+SiO2=== Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2=== CaSiO3+CO2↑ 高温 高温 【问题2】为什么三大硅酸盐材料表现出这样的性能？ 结构决定性质——稳定的硅氧四面体结构 任务一：认识常见硅酸盐材料 【思考讨论】 【问题3】硅酸是一种不溶于水的白色粉末状固体，酸性比碳酸弱，且具有不稳定性，请根据已学知识，写出下列化学方程式。 Na2SiO3＋2CO2＋2H2O === H2SiO3↓＋2NaHCO3 (1)弱酸性 Na2SiO3＋CO2＋H2O === H2SiO3↓＋Na2CO3 (2)不稳定性 H2SiO3 === SiO2＋H2O 2.化学性质 不溶于水的白色粉末状的固体 H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱 1.物理性质 任务二：认识新型无机非金属材料 【归纳总结】阅读教材21-22页，尝试从原子结构、化学键以及物质结构等角度，归纳总结硅的性质。 硅 1、自然界中硅元素存在：岩石、沙子、土壤中 2、硅在地壳中的含量：仅次于氧，排在第二位 原子结构角度： 硅类比同主族元素碳 3、硅的性质稳定：最外层都是4个电子，原子既不容易失电子也不容易得到电子。 化学键角度： 硅氧键键能高 4、硅的亲氧性：以二氧化硅和硅酸盐形式存在 物质结构角度： [SiO4]四面体结构 5、硅酸盐和二氧化硅的结构：稳定的硅氧四面体 任务二：认识新型无机非金属材料 【思考讨论】高纯硅的发现和使用曾引起一场计算机“革命”，它可以按以下方式制备，请结合教材22页资料卡片，写出其中涉及的主要化学方程式。 石英砂 1800~2000 ℃ 粗硅 300℃ SiHCl3 1100℃ 高纯硅 焦炭 HCl H2 SiO2+2C ========= Si+2CO↑ 1800~2000 ℃ Si+3HCl ===== SiHCl3+H2 300 ℃ SiHCl3+H2 ===== Si+3HCl 1100 ℃ 1956年基尔比发明第一块单晶硅Si集成电路 华为麒麟990芯片 单晶硅切片 任务二：认识新型无机非金属材料 【阅读思考】阅读情景素材，回答下列问题。 【问题1】 SiO2属于两性氧化物吗？ 【问题2】能否用玻璃试剂瓶存放氢氟酸？若不能，写出化学方程式。 【问题3】为什么不能用磨口玻璃塞的试剂瓶存放氢氧化钠？ 【问题4】 SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取硅酸？如果不能，应该如何制备？ 【问题5】根据以上问题，总结SiO2的性质与用途。 素材1：二氧化硅是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应，例如，SiO2与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3。 素材2：氢氟酸是HF水溶液也，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和水，可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。 任务二：认识新型无机非金属材料 【归纳总结】SiO2的性质。 1.物理性质 熔点高、硬度大、难溶于水 SiO2+CaO === CaSiO3 高温 SiO2+4HF === SiF4 ↑+2H2O 2.化学性质 SiO2＋2NaOH === Na2SiO3＋H2O ①酸性氧化物 ③特性 ②弱氧化性 SiO2+2C === Si+2CO ↑ 高温 3.用途 生产光导纤维 【归纳总结】硅及其化合物的用途 任务二：认识新型无机非金属材料 物质 用途 硅 重要半导体材料，可用于制作芯片 二氧化硅 光导纤维 硅酸钠水