5.3.1 无机非金属材料 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦无机非金属材料，系统梳理传统硅酸盐材料（陶瓷、玻璃、水泥）和新型材料（硅、二氧化硅等）的分类、组成、性能及应用，通过地标建筑材料提问导入，从金属材料过渡到无机非金属材料，搭建“分类-组成-性能-应用”学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合化学观念（如硅的半导体性质决定芯片用途体现结构决定性质）、科学思维（对比传统与新型材料共性如耐高温）和科学探究（高纯硅制备“从沙滩到用户”问题链），采用问题驱动与实验原理结合的教学方法，课堂检测与结构化小结助力学生构建知识体系，提升证据推理能力，也为教师提供清晰教学脉络和实用检测工具。

第三节 无机非金属材料 第五章 化工生产中的重要非金属元素 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。 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。无机非金属材料包括哪些？又有怎样的特点呢？ 金属材料包括纯金属和它们的合金。 日常使用的金属材料大多数属于合金。 材料——人类赖以生存和发展的物质基础 无机非金属材料 新型无机 非金属材料 传统无机 非金属材料 硅酸盐材料 传统无机非金属材料 （多为“硅酸盐”材料） 无机非金属材料 硅酸盐结构 大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 硅酸盐性质 一、硅酸盐 结构：Si和O构成了硅氧四面体 空间网状 阅读教材19-20页，找到以下问题的答案： 1、三大传统无机非金属材料？ 2、陶瓷的主要原料、主要成分、用途？ 3、玻璃的主要原料、主要成分、生产设备、用途？ 4、水泥的主要原料、主要成分、生产设备、用途？ 1.原料 3.特点 黏土（含水的铝硅酸盐） 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘等 生产建筑材料、 绝缘材料、 日用器皿、 卫生洁具等 4.应用 二、三大传统无机非金属材料---陶瓷 彩陶青瓷 2.原理 高温烧结而成 陶瓷是最早使用的传统硅酸盐材料 1.原料 纯碱、石灰石和石英砂 生产建筑材料、光学仪器和各种器皿 5.应用 2.设备 玻璃窑 Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 4.成分 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 二、三大传统无机非金属材料---玻璃 3.原理 高温下发生复杂的物理和化学变化制得 玻璃为什么会有颜色呢？ 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。 1.原料 黏土、石灰石（再加入少量石膏） 和沙子、碎石、水等混合可以得到 混凝土,大量用于建筑和水利工程 4.应用 2.设备 水泥回转窑 硅酸盐 3.成分 二、三大传统无机非金属材料---水泥 作用：调节水泥硬化速率 思考与讨论 1、传统无机非金属材料都是硅酸盐材料吗？ 三大传统硅酸盐材料：陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在我们日常生活中随处可见。 传统无机非金属材料还有耐火材料、搪瓷、研磨材料（氧化硅、氧化铝、碳化硅）等。 2、传统无机非金属材料有哪些共性？为什么？ 耐高温、抗腐蚀、硬度高 (1)硅酸盐结构较为复杂，大多难溶于水，化学性质稳定( ) (2)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合( ) (3)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土( ) (4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行( ) (5)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化( ) (6)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物(　　) 1.正误判断 √ √ √ √ √ × 课堂检测 11 新型无机非金属材料 无机非金属材料 航空航天 高铁运输 通信工程 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。同学们，知道有哪些新型无机非金属材料吗？ :新型无机非金属材料 硅、二氧化硅等 一、新型无机非金属材料----硅 1.硅的位置： 问题1:为什么单晶硅可以作为制造芯片的原材料？请根据元素周期律相关知识进行分析。 硅元素位于金属和非金属的过渡区域，属于半导体材料,其单质的导电性介于金属和绝缘体之间。 运用最广泛的半导体材料 2.自然界的硅：以硅酸盐、氧化物的形式存在。 一、新型无机非金属材料----硅 硅 是一种亲氧元素，在自然界总是与氧相互结合，不存在单质硅。 自然界中硅以硅酸盐和氧化物的形式存在，如何获得高纯硅呢？ 3.高纯硅的制备 从沙滩到用户 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。 资料卡片 氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况下发生的反应，上述反应是在高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。 3.高纯硅的制备 从方程式知道，还原性C大于SI。（ ） 无色透明的液体，易挥发 3.化学稳定性： 化学性质很稳定，不活泼。 一、新型无机非金属材料----二氧化硅 【思考】从硅在自然界中的存在，你能看出二氧化硅具有哪些物理性质吗？ 1.物理性质：难溶于水的非金属氧化物，硬度大，熔点高。 SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为硅石 O Si 2.二氧化硅的结构： 2.化学性质 类别视角 酸性氧化物 SiO2＋H2O == 不能反应 SiO2＋2NaOH == Na2SiO3＋H2O SiO2＋CaO == CaSiO3 高温 思考：盛放碱性溶液的试剂瓶能否用玻璃塞，为什么？ 盛放NaOH溶液（碱液）的试剂瓶不能用玻璃塞，只能用橡胶塞。 一、新型无机非金属材料----二氧化硅 价态视角 硅为+4价，最高价具有氧化性 SiO2＋2C==Si+2CO↑ 高温 制备高纯度的硅单质 特性视角 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 雕刻玻璃 一、新型无机非金属材料----二氧化硅 3.二氧化硅的用途 SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。 光导纤维（通信） 水晶、玛瑙 玻璃仪器 精美瓷器 导光性好 2.物理性质： 3.化学性质(不稳定）： 是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱，溶解度很小。 H2SiO3 H2O+SiO2 补充知识：硅酸 1. 化学式： 。 H2SiO3 （白色沉淀，高中化学唯一难溶性酸） 5.用途： 制取“硅胶”干燥剂 4.制备（强酸制弱酸）： Na2SiO3 + 2HCl === 2NaCl + H2SiO3 ↓ Na2SiO3 + CO2 + H2O === H2SiO3 ↓ + Na2CO3 补充：硅酸盐的性质 大多不溶于水，化学性质很稳定。 硅酸钠晶体 硅酸钠的水溶液 硅酸钠白色晶体，能溶于水，是无色粘稠液体，是一种矿物胶，硅酸钠的水溶液俗称 。 性质：具有黏结力强，耐高温等特性 用途：可以用作黏合剂和防火剂(25页第四题题目） 水玻璃 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，是以人工合成的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物超细微粒为原料特制而成。又称精细陶瓷、精密陶瓷。 1.碳化硅——俗称金刚砂，一种新型高温结构陶瓷 碳原子和硅原子通过 连接，类似于金刚石的空间网状结构。 硬度大，熔点高，抗氧化。 砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料。 结构： 性质: 应用: 一、新型无机非金属材料----新型陶瓷 共价键 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。 一、新型无机非金属材料----碳纳米材料 都是碳的单质，互为： 。 同素异形体 课堂检测 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)硅元素在自然界中既有化合态,又有游离态。(　　) (2)硅酸盐中,Si与其周围距离最近的4个O构成正四面体结构。(　　) (3)利用石英坩埚可熔融NaOH固体。(　　) (4)富勒烯、碳纳米管和石墨烯都是碳单质。(　　) (5)硅是制备光导纤维和光电池的材料。(　　) (6)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。(　　) (7)硅晶片是生产芯片的基础材料(　　) (8)生产光导纤维的原料是二氧化硅(　　) (9)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体(　　) (10)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳(　　) × × × × √ √ √ √ √ √ 课堂检测 2.下列有关硅及其化合物用途的说法中，正确的是（ ） A. 二氧化硅是制造太阳能电池的主要原料 B.在电子工业中，硅是重要的半导体材料 C.光导纤维是高纯度的硅单质 D.可用石英坩埚加热氢氧化钠固体 B 课堂检测 3.下列有关二氧化硅的说法中，正确的是（ ） A. 二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 B. 二氧化硅既能与NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物 C. 二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制作光缆 D. 二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应 D 课堂小结 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 29 $