第5章 11 第三节 无机非金属材料（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）不定项

该高中化学课件聚焦无机非金属材料，涵盖硅酸盐材料的结构、性质及传统产品生产，以及硅、二氧化硅、新型陶瓷和碳纳米材料等新型材料的特性与应用。通过生活实例导入，以自主探究、知识拓展为支架，衔接传统与新型材料知识脉络。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，通过硅氧四面体结构解析硅酸盐硬度、耐高温等性质，结合高纯硅制备化学方程式培养证据推理能力。采用对比表格、自我诊断题等方法，帮助学生建立“结构-性质-用途”认知，提升科学探究能力，也为教师提供结构化教学资源，提高课堂效率。

第三节　无机非金属材料 1 学习目标 1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品的工业生产。 2．了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、碳纳米材料等新型无机非金属材料。 返回导航 知识点一 1 知识点二 2 内 容 索 引 课堂检测 巩固落实 3 知识点一 PART 01 第一部分 4 知识点一　硅酸盐材料 1．无机非金属材料概述 返回导航 2．硅酸盐材料 (1)硅酸盐的结构与性质特点 硅氧四面体的 结构示意图 结构 性质特点   在硅酸盐中，Si和O构成了__________，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合__个O，每个O结合__个Si 硅酸盐材料大多具有硬度__、__溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点 硅氧四面体 4 2 高 难 返回导航 [知识拓展]　最简单的硅酸盐——Na2SiO3 Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂，其与少量CO2反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。 返回导航 (2)常见的硅酸盐材料 物质 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 ____(主要成分为含水的铝硅酸盐) ____________和石英砂(主要成分是SiO2) 主要原料：____________ 辅料：适量石膏 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 用途 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、制造玻璃纤维等 大量用于建筑和水利工程 黏土 纯碱、石灰石 石灰石和黏土 返回导航 　普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料，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：_____________________________________________________ ____________________________________________。 返回导航 × √ (1)硅酸盐结构较为复杂，大多易溶于水，化学性质稳定　(　　) 答案：硅酸盐大多难溶于水 (2)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(　　) (3)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行(　　) (4)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化　(　　) √ √ 返回导航 √ 1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中，燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　) A．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理和化学变化 C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 返回导航 解析：A项，沙子的主要成分是二氧化硅，错误； B项，黏土高温煅烧过程中发生一系列复杂的物理和化学变化，正确； C项，自然冷却生成的物质中铁元素化合价为＋3价，所以为红瓦，浇水过程中，水在高温下与碳反应生成还原性气体CO，Fe3+被还原为Fe2+，所以为青瓦，正确； D项，制作砖瓦和陶瓷的主要原料均为黏土，正确。 返回导航 √ 2．含硅元素的物质有很多用途。下列物质的主要成分不是硅酸盐的是(　　) A．用作木材防火剂原料的水玻璃 B．制作精美饰品的玛瑙 C．我国三峡大坝使用的大量水泥 D．高压输电线使用的陶瓷绝缘材料 解析：玛瑙的主要成分为二氧化硅，不属于硅酸盐材料。 返回导航 √ 3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是(　　) A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不易被腐蚀 B．在建筑工业上可以用作黏合剂、耐酸水泥掺料 C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 解析：水玻璃为硅酸钠的水溶液，化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。 返回导航 知识点二 PART 02 第二部分 15 知识点二　新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1)硅的结构与存在 原子结构 示意图 元素周期表中 的位置 存在 含量 主要存在形态 _______________ 第__周期、第____族 地壳中居第__位 硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)　 三 ⅣA 二 返回导航 (2)高纯硅的制备   其中涉及的主要化学反应如下： ①___________________________________； ②__________________________________； ③__________________________________。 返回导航 　已知SiO2能与强碱溶液反应生成硅酸盐。氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和水。 (1)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，SiO2属于两性氧化物吗？ 答案：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，但生成的SiF4不属于盐。 (2)能否用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸？若不能，请写出化学方程式并简述理由。 答案：不能。玻璃中含有二氧化硅，能被氢氟酸腐蚀，化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 返回导航 (3)为什么不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放氢氧化钠溶液？ 答案：NaOH能与磨口玻璃塞中的SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3，把瓶塞与瓶口黏结在一起。 (4)能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3？若不能，则如何由SiO2来制取H2SiO3？用化学方程式表示。 返回导航 二氧化硅的化学性质 返回导航 (3)主要用途 ①利用高纯硅的半导体性能可以制成____和____________等。 ②SiO2可用来生产________。 芯片 硅太阳能电池 光导纤维 返回导航 2．新型陶瓷 新型陶瓷 概述 性能 主要应用 碳化硅 俗称______，具有类似金刚石的结构 硬度很__、具有优异的高温抗氧化性能 用作磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料等 高温结 构陶瓷 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成 耐____、抗氧化、耐____ 火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 压电 陶瓷 主要有钛酸盐、锆酸盐等 实现____能与__能的相互转化 滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 金刚砂 大 高温 磨蚀 机械 电 返回导航 新型陶瓷 概述 性能 主要应用 透明 陶瓷 主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 具有优异的光学性能，耐高温，______好 高压钠灯、激光器和高温探测窗等 超导 陶瓷 — 某一临界温度下具有超导性 电力、交通、医疗等领域 绝缘性 返回导航 3.碳纳米材料 碳纳米 材料 概念 性能 用途 富勒烯 由______构成的一系列笼形分子的总称，如 ______ — 制碳纳米材料 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 比表面积大，有相当高的____和优良的____性能 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 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 碳原子 C60　 石墨片层 强度 电学 只有一个碳原子直径 低 高 返回导航 √ 返回导航 解析：硅在自然界主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，石英、水晶的主要成分均是二氧化硅，选项A正确； 硅单质是一种半导体材料，高纯度的硅单质广泛用于制作硅芯片，选项D正确。 返回导航 √ 2．碳纳米管是由石墨烯卷曲成的单层或多层的直径为2～20 nm的中空管状结构。下列说法不正确的是(　　)   A．碳纳米管是一种胶体 B．石墨烯卷成管状结构发生了化学变化 C．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体 D．根据碳纳米管的形状可推测它可以用作催化剂的载体 返回导航 解析：胶体是分散系，是混合物，而碳纳米管是纯净物，不是胶体，A错误； 石墨烯卷成管状结构变为碳纳米管发生了化学变化，B正确； 石墨烯和碳纳米管是碳元素的两种不同的单质，二者互为同素异形体，C正确； 碳纳米管有较大的比表面积，可以用作催化剂的载体，D正确。 返回导航 √ 3．(2025·滨州高一统考)现代社会的发展与进步离不开材料。下列说法错误的是(　　) A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温、耐磨蚀的特点 B．晶体硅常用于制作光导纤维 C．制普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂 D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点 返回导航 解析：碳化硅(SiC)是一种新型陶瓷材料，熔点高、硬度大，具有耐高温、耐磨蚀的特点，A正确； 晶体硅是一种半导体材料，常用于制造芯片，二氧化硅用于制作光导纤维，B错误； 普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂，C正确； 石墨烯是一种新型无机非金属材料，导电性强，具有高电导率的特点，D正确。 返回导航 课堂检测 巩固落实 PART 03 第三部分 31 √ 1．绚丽精美的甘肃远古彩陶，是黄河文明序章中最辉煌的部分。右图所示为现藏于甘肃省博物馆的人头形器口彩陶瓶。下列说法正确的是(　　) A．烧制彩陶的主要原料为黏土 B．彩陶属于新型无机非金属材料 C．陶瓷不耐酸碱腐蚀，易被氧化 D．高温烧制彩陶的过程中未发生化学变化 返回导航 解析：彩陶的主要原料为黏土，主要成分为硅酸盐，属于传统无机非金属材料，硅酸盐材料的化学性质不活泼，具有耐酸碱腐蚀，抗氧化等优点，故A正确，B、C错误； 高温烧制彩陶的过程中有新物质生成，发生化学变化，故D错误。 返回导航 √ 2．下列关于SiO2和CO2的叙述正确的是(　　) A．二者均不与酸反应 B．二者均可与NaOH溶液反应 C．二者的熔、沸点均较低 D．二者都能与水反应生成对应的酸，且碳酸的酸性比硅酸的强 返回导航 解析：SiO2能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，故A错误； SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应，故B正确； CO2的熔、沸点较低，SiO2的熔、沸点较高，故C错误； SiO2不溶于水，也不能与水反应，故D错误。 返回导航 √ 3．(2025·遵义高一检测)贵州三大代表性陶器品类包括平塘牙舟陶、织金砂陶和遵义余庆陶。下列有关陶瓷的说法错误的是(　　) A．陶瓷烧制过程中发生了化学变化 B．新型陶瓷和传统陶瓷都是硅酸盐材料 C．新型超导陶瓷可应用于磁悬浮技术 D．高温结构陶瓷可应用于火箭发动机 解析：新型陶瓷在组成上不限于传统的硅酸盐体系，故选B。 返回导航 √ 4．(双选)下列叙述不正确的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si4N3 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，属于新型无机非金属材料 √ 返回导航 解析：氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4，A错误； 利用硅的半导体性能，可以制成太阳能电池，B错误； 碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承，C正确； 富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料，D正确。 返回导航 5．(2025·胶州高一质检)硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上，硅单质及其化合物用途广泛。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：   写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式： _____________________________________________________。 返回导航 返回导航 (2)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是________(填字母)。 A．高温结构陶瓷 B．生物陶瓷 C．导电陶瓷 解析：用于人体器官的陶瓷，应具有良好的生物性能，故选B。 B 返回导航 (3)硅酸(H2SiO3)部分脱水可制成用作干燥剂的硅胶，硅酸是难溶于水的二元弱酸，写出硅酸与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式：_______________________________。 返回导航 (4)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途是可作_______________的原料。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。 A．瓷坩埚　　　　　 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚 解析：Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3不易燃烧的性质，可以用作防火剂(阻燃剂)的原料；含SiO2的材料以及含Al2O3的材料都能与碳酸钠在高温条件下发生反应，故应用铁坩埚熔融纯碱，故选D。 防火剂(阻燃剂) D 返回导航 $