5.3无机非金属材料 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件核心知识点涵盖传统无机非金属材料（陶瓷、玻璃、水泥）与新型无机非金属材料（单晶硅、二氧化硅、纳米材料），课堂导入通过材料分类建立认知，知识脉络遵循“组成-制备-性质-用途”逻辑，渗透“结构决定性质”化学观念。 特色在于融合思考题（如分析硅酸盐硬度原因）、讨论题（硅氧化学键类型）及工业制备流程（高纯硅三步法），培养科学思维与探究能力。练习题区分材料应用，强化化学观念。学生深化性质用途关联认知，教师可借结构化资料提升教学效率。

无机非金属材料 材料按照化学组成和特性来分： 无机非金属材料 金属材料 高分子材料 1 HELLO,APRIL 无机非金属材料 必修2第五章 2 传统无机非金属材料——阅读书本P20 传统的无机非金属材料——陶瓷 黏土 (主要为含水的铝硅酸盐) 陶瓷 原料： 用途： 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 3 传统无机非金属材料——阅读书本P20 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2） 玻璃 主要成分： 原料： 反应设备： 玻璃窑 用途：建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等 传统的无机非金属材料——玻璃 ❓ 4 如何制备玻璃 普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得。写出其中发生反应的化学方程式。 讨论1 Na2CO3＋SiO2===CO2↑＋Na2SiO3 CaCO3＋SiO2===CaSiO3＋CO2↑ 高温 高温 5 传统无机非金属材料——阅读书本P21 传统的无机非金属材料——水泥 石灰石、黏土、辅料：适量的石膏 水泥 原料： 反应设备： 水泥回转窑 用途： 大量用于建筑和水利工程 6 传统无机非金属材料 传统的无机非金属材料 水泥 陶瓷 玻璃 多数为硅酸盐材料（主要含Si、O），具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 7 传统无机非金属材料 为什么硅酸盐都具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点？ 思考2 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体(如图)： 结构决定性质 讨论：硅与氧之间的化学键类型？各能形成几对共用电子对？ 8 地壳中的硅 自然界中硅的存在： 硅酸盐（地壳中绝大多数矿物） 氧化物（水晶、玛瑙、石英砂等） 主要成分：SiO2 9 新型非金属材料 Q1：为什么单质硅可以作为半导体材料？ 硅元素处于金属与非金属的过渡位置。单质导电性介于导体与绝缘体之间 工业上如何制备硅？ 10 高纯硅的制备 工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。 工业上如何制备硅 粗硅 主要成分：SiO2 SiO2+2C === Si+2CO↑ 高温 高温 Q2：该方法制备的硅含杂质(SiC、C)会影响其导电性能，如何制备高纯度的硅？ 阅读书本P22 资料卡 从化合价的思考，并写出对应的方程式 11 如何制备高纯度的硅 ①SiO2+2C Si+2CO↑ 1800~2000 ℃ ②Si+3HCl SiHCl3+H2 300 ℃ ③SiHCl3+H2 Si+3HCl 1100 ℃ 12 新型无机非金属材料 芯片 太阳能电池板 半导体 性质： 用途： 新型无机非金属材料高纯度的含硅元素的材料： 单晶硅 13 新型无机非金属材料 光导纤维 新型无机非金属材料高纯度的含硅元素的材料： 单晶硅、 二氧化硅 导光性 性质： 用途： 半导体 芯片 硅太阳能板 110、114、116 14 二氧化硅 Q1：SiO2是_____________氧化物 酸性 Q2：从物质的类别角度看，可以与哪些物质反应呢？ 碱性氧化物、碱 SiO2＋CaO === CaSiO3 写出SiO2与CaO(在高温条件下)、NaOH反应的方程式 CO2 SiO2＋2NaOH === Na2SiO3＋H2O 高温 思考：为什么盛NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞？ 具有强黏结力 15 硅酸钠 ①俗名：泡花碱，易溶于水，水溶液称水玻璃 具有强黏结力 作黏合剂 Na2SiO3 耐高温 作防火剂 性质决定用途 16 二氧化硅 Q3：SiO2能与水反应嘛？ 不反应 讨论：如何制备H2SiO3? SiO2→Na2SiO3→H2SiO3 Na2SiO3 ＋2HCl=== H2SiO3↓＋2NaCl 酸 Na2SiO3 ＋CO2+H2O === H2SiO3↓＋Na2CO3 115 17 硅酸 ①难溶于水的弱酸，其酸性不能使石蕊溶液变红； ②与碱反应 ③不稳定，受热易分解 H2SiO3 === H2O＋SiO2 H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。 H2SiO3 18 二氧化硅 Q4：SiO2的特性——可与氢氟酸（HF的水溶液）反应 SiO2+4HF===SiF4 ↑+2H2O 用途：HF雕刻玻璃 思考1：HF能不能装在玻璃瓶中？ 不能 思考2：SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应， 所以SiO2是两性氧化物 ×，SiO2是酸性氧化物 19 二氧化硅 20 新型无机非金属材料 光导纤维 新型无机非金属材料高纯度的含硅元素的材料： 单晶硅 二氧化硅 新型陶瓷(SiC) (俗称：金刚砂) 导光性 性质： 用途： 半导体 芯片 硅太阳能板 硬度大 高温抗氧化 作耐高温材料 作砂纸和砂轮的磨料 21 新型陶瓷 SiC(俗称：金刚砂) 高温结构陶瓷 压电陶瓷蜂鸣器 透明陶瓷 (高压钠灯) 超导陶瓷线圈 【新型陶瓷】 组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 22 纳米材料 【纳米材料】 主要富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，广泛应用于能源、信息、医药等领域。 石墨烯电池 23 纳米材料 新型材料 结构 性能 用途 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60 — 制碳纳米材料 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，具有很高的强度 光电器件、超级电容器、电池、复合材料 24 练一练 辨析：富勒烯就是C60？ ×，C60是富勒烯的代表物 3. 材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。 （1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是　 　(填写序号) ①光导纤维 ②水泥 ③玻璃 ④陶瓷 （2）氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定。 氮化硅的化学式为　 　。 ① Si3N4 25 练一练 1.下列物品或设施：①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片 （1）使用了硅单质的是 。（填序号，下同） （2）使用了二氧化硅的是 。 （3）使用了硅酸盐材料的是 。 ⑧⑩ ⑤⑥⑦⑨ ①②③④ 26 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 高纯硅 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $