5.3.2 新型无机非金属材料 课件-2025-2026学年高一下学期化学同步课件(人教版2019必修二)

该高中化学课件聚焦新型无机非金属材料，系统讲解硅、二氧化硅等物质的组成、性质、制备及应用，通过生活中含硅物品情境导入，类比碳及其化合物转化关系构建知识支架，衔接传统与新型材料认知。 其亮点在于运用对比表格（如CO₂与SiO₂性质）和实验设计（硅酸酸性验证）培养科学思维与探究能力，结合芯片、光导纤维等应用渗透科学态度与责任。结构化知识建构与检测反馈，助力学生深化理解，也为教师提供高效教学资源。

第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料 第2课时 新型无机非金属材料 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 了解新型无机非金属材料的定义、主要类别（如光导纤维、高温结构陶瓷等），能区分新型与传统无机非金属材料的核心差异。 掌握常见新型无机非金属材料的主要成分、独特性质，结合性质认识其在高新技术、航天、医疗等领域的应用。 初步了解新型无机非金属材料的发展趋势，体会化学在材料创新中的作用，建立“材料创新服务于人类社会”的化学观念。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 能列举常见的新型无机非金属材料，辨识其核心特性，从组成和性质角度区分新型与传统无机非金属材料，完善无机非金属材料的认知框架。 结合新型无机非金属材料的性质与应用，认识化学在材料科学领域的创新价值，培养科学探究与信息分析能力。 关注新型无机非金属材料对科技进步和社会发展的推动作用，树立化学与可持续发展、高新技术相结合的意识，增强科学态度与社会责任。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 玻璃 水泥 你了解生活中含硅及其化合物的物品吗？ 陶瓷 通讯材料——光导纤维(SiO2) 硅太阳能电池(Si) 芯片的基础材料——硅晶片(Si) 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 无机非金属材料 怎么认识硅及其化合物的性质？ 【类比思考】根据硅的原子结构示意图以及在元素周期表的位置，找出硅及其化合物并推测对应的性质 Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 C CO2 H2CO3 Na2CO3 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 无机非金属材料 自然界中的碳元素既有游离态（石墨、金刚石、C60等）,又有化合态；碳的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第IV A族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应。 硬度高、熔点高、难溶于水，化学性质稳定 2CuO+C 2Cu+CO2↑ 石墨 金刚石 C+O2(少量) 2CO 点燃 C+O2(足量) CO2 点燃 C+H2O(g) CO+H2 C + CO2 2CO 高温 高温 高温 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 硅在自然界以什么形式存在？硅单质具有哪些性质？ 水晶 主要成分SiO2 玛瑙 主要成分SiO2 Na2SiO3泡花碱 水溶液俗称水玻璃 主要成分：3MgO·2siO2·2H2O 蛇纹石石棉 （1）存在：硅元素含量在地壳中居第二位。 硅是亲氧元素，在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 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.在周期表中的位置 是应用最为广泛的半导体材料，因此晶体硅常用于制作集成电路板（硅芯片）和太阳能电池极板。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 硅单质主要有无定型硅和晶体硅两大类 2.物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。 晶体硅的结构 晶体硅 晶体硅产品 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 ①与氟气反应： ②与氢氟酸反应： ③与强碱溶液反应： Si+2F2 === SiF4 Si+4HF === SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑ 常温下很稳定，硅只与F2、氢氟酸、强碱反应。 加热时，能和O2、Cl2等非金属单质反应 Si+2Cl2 === SiCl4 △ Si+O2 === SiO2 △ Si+C === SiC 高温 碳化硅(俗名：金刚砂) 3.化学性质 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 4.硅的制备 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 4.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。 若C过量： SiO2+3C == SiC + 2CO ↑ 高温 碳化硅(俗名：金刚砂) 提纯 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性大于硅？ 提示：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。 4.硅的制备 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 5.硅的用途 硅晶片是生产芯片的基础材料 　　　 硅太阳能电池 ①良好的半导体材料 ②太阳能电池 ③计算机芯片 Si导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅 5.硅的用途 价值5元的沙子 SiO2 Si 价值5000元的芯片 点沙 成金 从沙滩到用户 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化硅 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化硅 难溶于水，熔点高，硬度大。 3.化学稳定性： 化学性质很稳定，不活泼。 1.结构 O Si 立体网状结构 2.物理性质： 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化硅 × 1.不能与水反应生成硅酸 2.具有酸性氧化物的性质 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 3.特性 SiO2+CaO CaSiO3 高温 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 ↑ 高温 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ 高温 3.SiO2的化学性质： Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化硅 雕刻玻璃 实验室不用玻璃瓶盛装氢氟酸！ SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化硅 1.实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？ （提示：玻璃中有SiO2，Na2SiO3有黏合性，是一种黏合剂） 2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？那应该用什么材质的试剂瓶？ 3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应推断SiO2为两性氧化物。是否正确? 不正确。因为SiO2跟氢氟酸的反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，是酸性氧化物。 用塑料瓶 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化碳 二氧化硅 水 碱 碱性氧化物 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+CaO=CaCO3 不反应 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O SiO2+CaO===CaSiO3 高温 HF SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 不反应 SiO2+Na2CO3 ==== Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑ 高温 碳 CO2+C==2CO SiO2+2C ==== Si+2CO↑ 高温 碳酸盐 }制取玻璃原理 CO2 +H2O+Na2CO3 =2NaHCO3 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 二氧化硅 4.二氧化硅的用途 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 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅酸 1．白色胶状固体，不溶于水。 2．弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊溶液变红。 3．不稳定性：受热易分解，H2SiO3 SiO2 + H2O（工业制硅胶）。 4．制备（强酸制弱酸）： Na2SiO3 + 2HCl === 2NaCl + H2SiO3 ↓ Na2SiO3 + CO2 + H2O === H2SiO3 ↓ + Na2CO3 △ 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅酸 催化剂的载体 干燥剂 5.硅胶的用途 硅酸干凝胶 “硅胶”SiO2•nH2O 硅酸溶胶→硅酸凝胶→硅酸干凝胶即为 “硅胶”（ H2SiO3 和SiO2的混合物 ） 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅酸 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅酸 如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？ CaCO3 盐酸 饱和Na2SiO3溶液 CO2(HCl) 排除干扰 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 硅酸 饱和 NaHCO3 溶液 饱和Na2SiO3溶液 CaCO3 盐酸 CO2(HCl) CO2 Na2SiO3 + CO2+H2O = H2SiO3 ↓ + 2NaCl 如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？ 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型陶瓷材料 新 型 陶 瓷 组成 特性和功能 不再限于传统的硅酸盐体系 在光、热、电、磁学等方面具新特性和功能 实例 SiC 具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型材料 成分 性能 主要应用 金刚砂 ___________ 磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料 高温结构陶瓷 碳化硅、氮化硅、金属氧化物 用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 压电陶瓷 钛酸盐、锆酸盐等 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇等透明陶瓷； 用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 — 用于电力、交通、医疗等领域 碳化硅(SiC) 硬度大、耐高温、 抗氧化 耐高温、抗氧化、 耐腐蚀 能实现机械能和电能 的相互转化 具有优异的光学性能、 耐高温、绝缘性好 临界温度下具有超导性 新型无机非金属材料的发展 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型陶瓷材料 高温结构陶瓷 透明陶瓷 压电陶瓷 超导陶瓷 新型 陶瓷 Si3N4 等 SiC 锆酸盐 等 钛酸盐 氧化钇 等 氧化铝 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型陶瓷材料 碳纳米材料 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。 金刚石 石墨 富勒烯C60 碳纳米管 石墨烯 碳元素的 同素异形体 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型陶瓷材料 碳纳米材料 富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。 碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型陶瓷材料 石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 新型陶瓷材料 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要 成分 硅酸盐 不一定是硅酸盐 主要 特性 抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击 大都强度高、硬度大、耐高温，另外还具有一定的电学特性、光学特性和生物功能等 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 知识建构 新型无机非金属材料 晶体硅 二氧化硅 新型陶瓷 石墨烯 碳纳米管 性能：导电性介于导体和绝缘体之间 用途：半导体材料、计算机芯片、太阳能电池等 性能：性质稳定，透光性好 用途：光导纤维、玻璃仪器、装饰品 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 知识建构 H2O+CO2/HCl Si Na2SiO3 SiO2 H2SiO3 O2 /△ F2 Na2O、NaOH NaOH 物质类别 化 合 价 单质 氧化物 盐 含氧酸 0 +4 酸碱转化 氧化还原转化 Na2CO3 C/高温 SiF4 HF HF NaOH SiCl4 Cl2 H2 氯化物 △ SiHCl3 HCl H2 +2 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 1.下列关于硅的说法不正确的是（ ） A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 D．当加热到一定程度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应 C 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 2.指出下列反应中二氧化硅主要表现的化学性质或作用（只选一个）。 (1)SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O（　　） (2)SiO2 + Na2CO3 === Na2SiO3 + CO2↑（　　） (3)SiO2 + 2C === Si + 2CO↑（　　） (4)SiO2 + 3C === SiC + 2CO↑（　　） (5)SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O（　　） A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B．氧化性 C．酸性氧化物的通性 D．将挥发性的酸酐从其盐中“置换”出来 E．未参加氧化还原反应 C D B E A 高温 高温 高温 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 3.芯片是中美经贸摩擦的焦点之一、制造芯片的高纯硅可以用下述方法制取(反应条件略)，下列说法错误的是（ ） A．SiCl4中 Si的化合价为+4 B．制造芯片的高纯硅具有一定导电性 C．反应①、②、③均为氧化还原反应 D．SiO2既能与碱溶液反应又能与酸溶液反应，SiO2是两性氧化物 D 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 4.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( ) A.高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片 B.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 C.常温下，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸和氢氧化钠反应 D.由于硅的化学性质不活泼，自然界中存在大量的单质硅 D 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 5.下列说法中，正确的是( ) A.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，所以二氧化硅能和水反应生成硅酸 B.泡花碱属于盐类，水溶液俗称水玻璃，可用于生产黏合剂和防火剂；硅胶可做干燥剂 C. SiO2可与氢氟酸反应,所以也能与盐酸反应 D. Si和SiO2都用于制造光导纤维 B 学习目标 课程标准 情境导入 教学进程 知识建构 检测反馈 6.习主席在2020年新年贺词中强调“5G商用加速推出，凝结着新时代奋斗者的心血和汗水，彰显了不同凡响的中国风采、中国力量”，而制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应，除生成H2SiO3、HCl外，还生成一种气体a)与过量H2在1100～1200 ℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法错误的是（ ） A．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管 B．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32℃的温水 C．Ⅰ装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气 D．a气体为H2 C 感谢您的观看 Thank you Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf58.28.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $