第五章 第3节 无机非金属材料-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第二册配套课件（人教版）

该高中化学课件围绕无机非金属材料展开，核心知识点包括硅氧四面体结构、硅酸盐组成、原料（纯碱、石灰石等）及高温反应（如SiO₂与碳酸盐反应），通过硅在周期表位置（第三周期第ⅣA族）衔接元素周期律，搭建从结构到制备再到新型材料性能的学习支架。 其亮点在于以化学观念为统领，通过硅氧四面体模型阐释结构决定性质，结合反应方程式培养科学思维，设置随堂巩固演练与知能达标训练落实科学探究与实践。例如用SiO₂与CaCO₃高温反应说明玻璃制备，助力学生深化理解，也为教师提供结构化教学资源。

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 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 新知学习探究 01 随堂巩固演练 02 知能达标训练 03 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 新 知 学 习 探 究 栏目导航 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 硅、氧 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 硅氧四面体 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 黏土 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 纯碱、石灰石、 石英砂 Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2 石灰石、黏土 硅酸盐 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 第三周期、第ⅣA族 硅酸盐 氧化物 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 光 高温结构 压电 超导 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 碳原子 C60 石墨片层 强度 电学 只有一个碳原子直径 低 高 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 随 堂 巩 固 演 练 栏目导航 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 知 能 达 标 训 练 栏目导航 点击进入Word 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 谢谢观看 栏目导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 1 素养 目标 1．能从材料分类的角度对无机非金属材料进行分类，并合理使用，培养证据推理与模型认知的学科素养。 2．掌握SiO2的结构、性质和用途及高纯硅的制备与应用，培养宏观辨识与微观探析的学科素养。 3．了解新型无机非金属材料的应用。 知识点一　硅酸盐材料 1．无机非金属材料 (1)组成元素：含__________元素。 (2)性能：一般具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 (3)应用：广泛应用于航空、航天、信息和新能源等领域。 2．传统无机非金属材料——硅酸盐材料 (1)硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了______________，其结构如图所示。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。 (2)常见的硅酸盐材料(传统无机非金属材料) 产品 原料 生产的主要设备 主要成分 用途 陶瓷 ________(主要成分为含水的铝硅酸盐) — 硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 玻璃 (普通) ____________ ____________ 玻璃窑 __________ __________ __________ 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等 水泥 _____________、适量石膏 水泥回转窑 _________ 建筑和水利工程 生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)，而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生产过程中发生了怎样的反应？试写出反应的化学方程式。 1．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品，其主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；陶瓷的主要原料是黏土，玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，水泥的主要原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是含水的铝硅酸盐，D项错误。 答案　C 2．硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐，硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，常用作黏合剂和防火剂。 (1)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式是__________________________________________________________。 (2)过量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是________________________________________________________。 答案　(1)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ (2)SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO 知识点二　新型无机非金属材料 1．单质硅的存在与制备 (1)硅的原子结构与存在 ①原子结构 硅的原子结构示意图为_______________，在元素周期表中的位置是____________________，正好处于金属与非金属的过渡位置，故其单质的导电性介于导体与绝缘体之间。 ②存在 硅在自然界主要以__________和__________的形式存在。 (2)单质硅的制备 2．新型陶瓷 (1)组成：不再限于传统的硅酸盐体系。 (2)特性和功能：在______学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (3)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构，可用作磨料，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料等。 (4)常见的类型：____________陶瓷、________陶瓷、透明陶瓷、________陶瓷。 3．碳纳米材料 富勒烯 由__________构成的一系列笼形分子的总称，其代表物为_______ 碳纳 米管 可以看成是由____________卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的________和优良的________性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 ______________________厚度的单层石墨，电阻率______、热导率______，具有很高的强度 1．高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备： 其中涉及的主要反应的化学方程式是什么？ 提示　①SiO2＋2CSi＋2CO↑； ②Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2 Si＋3HCl。 2．阅读情景素材，回答下列问题： 素材1　SiO2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的水溶液，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。 (1)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？ 提示　SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。 (2)能否用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸？若不能，写出化学方程式，简述理由。 提示　不能，玻璃中含有二氧化硅，能被氢氟酸腐蚀，发生反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)为什么不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛放氢氧化钠溶液？ 提示　Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，Na2SiO3＋2CO2(足量)＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3。 (4)SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3? 提示　不能，因为SiO2与水不反应。 (5)已知酸性：H2CO3＞H2SiO3，则在Na2SiO3溶液中通入CO2发生反应的化学方程式为_________________________________________。 1．SiO2的性质 2．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 1．(2025·湖南长沙期中)近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述正确的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型硅酸盐材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4 B．利用二氧化硅的半导体性能，可以制成太阳能电池 C．碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 D．富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于有机材料 解析　氮化硅陶瓷化学式为Si3N4，不属于硅酸盐，A错误；利用硅的半导体性能，可以制成太阳能电池，B错误；富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，是碳单质，不是有机材料，D错误；故选C。 答案　C 2．(2025·山东济南期中)下列说法不正确的是(　　) A．CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸 B．CO2与SiO2均能和氢氧化钠溶液反应 C．二氧化硅具有酸性氧化物的通性 D．SiO2是酸性氧化物，但能和氢氟酸反应 解析　CO2能与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，也不能直接与水反应生成硅酸；生成硅酸通常需SiO2先与强碱(如NaOH)反应生成硅酸盐，再通过酸化得到，故选A。 3．(2024·广西南宁高一段考)用硅的氧化物可以制取硅单质，主要步骤及化学反应如下： ①粗硅制取：SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗)＋2CO↑。 ②纯硅制取：Si(粗)＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl。 下列说法正确的是(　　) A．步骤①的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B．步骤②涉及的反应中硅元素均被还原 C．可用石英坩埚灼烧熔融Na2CO3固体 D．Si、SiO2都能与氢氟酸、NaOH溶液反应 解析　步骤①的反应中，SiO2是氧化剂，C是还原剂，二者的物质的量之比为1∶2，A错误；步骤②涉及两个反应，前者硅元素被氧化，后者硅元素被还原，B错误；石英坩埚中含有SiO2，高温条件下会与Na2CO3反应生成Na2SiO3，C错误；硅、二氧化硅都能与氢氟酸反应生成SiF4，都能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，D正确。 答案　D 1．(2024·宣城高一期末)我国的瓷器以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变而著称。下列关于陶瓷的说法正确的是(　　) A．瓷器中含有许多金属元素，因此陶瓷属于金属材料 B．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物 C．氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料 D．“窑变”是高温下釉料中某些金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化 解析　瓷器的主要成分为硅酸盐，则为无机非金属材料，A错误；瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，B错误；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C错误；不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，D正确。 2．(2025·天津期中)文物承载灿烂文明，传承历史文化。下列文物的主要材质属于硅酸盐的是(　　) A．战国水晶杯 B．北朝彩绘菩萨石膏像 C．兽首玛瑙杯 D．三彩载乐骆驼俑 解析　A．水晶杯的主要材质为二氧化硅，B.石膏像的主要成分为CaSO4·2H2O，C.玛瑙杯的主要材质为SiO2，故选D。 3．(2025·宁夏中卫期中)下列说法正确的是(　　) A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，常用作制作太阳能电池的材料 B．SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物 C．水晶、玛瑙、水泥、陶瓷、玻璃均为硅酸盐产品 D．用反应CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑制玻璃，由该反应得出硅酸的酸性比碳酸强 解析　SiO2只能与氢氟酸反应，不能与其他的酸反应，并且与HF反应生成的四氟化硅不是盐，所以SiO2不是两性氧化物，B错误；水晶、玛瑙的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，C错误；制玻璃的反应能够发生是因为SiO2的沸点高于CO2，生成的CO2脱离反应体系使反应得以继续进行，该反应不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，D错误；故选A。 4．(2025·甘肃定西段考)下列有关硅及其化合物的说法错误的是(　　) A．在粗硅的制取中发生反应：2C＋SiO22CO↑＋Si，硅元素被还原 B．Si和SiO2均能与NaOH溶液反应生成硅酸钠 C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，再通入CO2 D．晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板、光导纤维 解析　晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，能制成光导纤维的是SiO2，故选D。 5．(2025·四川眉山月考)硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： (1)传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括________、________和玻璃。 (2)写出SiO2与烧碱反应的化学方程式：___________________ ________________________________________________________。 (3)沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是________(填字母)。 A．SiO2能与水反应 B．SiO2在一定条件下能与氧化钙反应 C．SiO2是制作光导纤维的主要原料 D．SiO2能与稀硫酸反应 (4)硅单质可作硅半导体材料。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①写出制粗硅的化学方程式：____________________________。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式：____________________________________________________________；在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是________________________________________________________。 解析　(3)A.SiO2与水不反应，而且不溶于水，错误；B.SiO2在高温条件下能与氧化钙反应生成硅酸钙，正确；C.SiO2对光能进行全反射，是制作光导纤维的主要原料，正确；D.SiO2只能溶于酸中的HF，不能溶于其他的强酸，错误；故选AD； (4)①高温下，碳和SiO2反应方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si；②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl，氢气遇氧气易爆炸，所以整个制备过程必须严格控制无水无氧。 答案　(1)陶瓷　水泥　 (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　 (3)AD　 (4)①2C＋SiO22CO↑＋Si　②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl　高温下，H2遇O2发生爆炸 $