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

该高中化学课件聚焦无机非金属材料，系统涵盖传统（陶瓷、玻璃、水泥）与新型（硅、二氧化硅、碳纳米材料等）材料的组成、性质及应用，通过材料分类导入，结合思考问题搭建从材料类别到硅酸盐结构、传统材料制备再到新型材料特性的学习支架。 其亮点在于以“结构决定性质”的化学观念为核心，通过硅氧四面体结构分析、酸性比较实验设计等培养科学思维与探究能力，课堂检测分类应用实例强化知识迁移。学生能构建完整知识体系，教师可借助丰富案例与活动提升教学效率。

第五章 化工生产中重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 人教版 高一年级 必修二 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ 按照化学组成和特性来分： 无机非金属材料 金属材料：包含纯金属和合金 有机高分子材料 传统无机非金属材料：如玻璃、陶瓷、水泥 新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、 新型陶瓷、碳纳米材料等 复合材料 思考：传统无机非金属材料由什么物质组成？有什么性质？ 材料 课堂引入 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 硅酸盐 存在： 定义： 表示方法： 硅酸盐一般结构复杂，存在于地壳、岩石中 由金属、Si、O 等元素形成的盐 ①用盐的化学式表示，如Na2SiO3、CaSiO3 ②用氧化物的形式表示，如Na2O•SiO2、CaO•SiO2 表示顺序是：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水 但化学式前面的系数不能为分数 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示： 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示： Na2O·SiO2 Al2O3·2SiO2·2H2O 钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示： K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 思考：硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀特点，为什么？ 传统无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 硅酸盐的结构 1. 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体 2. 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为两个四面体所共用，与2个Si相结合 3. 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀特点 传统无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 1.陶瓷 原料 陶瓷制品 高温烧结 (人类最早使用的硅酸盐产品) 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 黏土（含水的铝硅酸盐） 传统无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 2.玻璃 原料 硅酸钠(Na2SiO3) 硅酸钙(CaSiO3) 二氧化硅(SiO2) 玻璃窑中熔融 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 SiO2 + Na2CO3 === Na2SiO3 +CO2 ↑ 高温 SiO2 + CaCO3 === CaSiO3 +CO2 ↑ 高温 纯碱(Na2CO3) 石灰石(CaCO3) 石英砂(SiO2) 玻璃主要成分 传统无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 加入元素或物质 玻璃特性 用途 含铅原料 光学玻璃:透光性好,折射率高 制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜 硼酸盐 耐化学腐蚀、耐温度急剧变化 制造可用于实验室使用的玻璃仪器 金属氧化物或盐 彩色玻璃 用于建筑和装饰 （Co2O3、CuO） 加入适量金属氧化物或盐可得到有色玻璃 资料卡片 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 原料： 反应原理： 黏土和石灰石 水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化 调节水泥硬化速率 3.水泥 石灰石黏土 按比例混合磨细 回转窑 生料 水泥 煅烧 熟料 加石膏 磨粉 万丈高楼平地起，穿针引线是水泥 主要成分： 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等 传统无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 硅酸钠 Na2SiO3 物理性质 白色可溶于水的粉末状固体，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。 化学性质 与酸反应： Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓ ①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃剂；④防腐剂 用途 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ 高中化学唯一难溶性酸 延伸拓展 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 是一种很弱的二元酸，酸性比碳酸还弱，溶解度很小，不稳定，受热易分解 H2SiO3 H2O+SiO2 思考：如何设计实验证明酸性：盐酸>碳酸>硅酸？ 强酸制弱酸 Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3↓ Na2SiO3+2HCl=2NaCl2+H2SiO3↓ 硅酸 H2SiO3 不能使紫色石蕊溶液变红色 延伸拓展 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 硅酸 H2SiO3 硅 酸 聚合 硅酸凝胶 干燥脱水 硅酸干凝胶 “硅胶” 硅胶的用途： 食品、药品的干燥剂 催化剂的载体 硅胶多孔，吸附水分能力强 延伸拓展 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。 晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。 高纯硅的制备： 石英砂 粗硅 SiHCl3 高纯硅 1800 ~ 2000℃ 焦炭 300℃ HCl 1100℃ H2 ① SiO2 + 2C Si(粗) + 2CO↑ 1800 0C ~ 2000 0C ② Si + 3HCl SiHCl3 + H2 300 0C ③ SiHCl3 + H2 Si + 3HCl 1100 0C 硅是一种亲氧元素，在自然界中没有游离态，一般以SiO2或硅酸盐的形式存在。 1. 晶体硅 SiHCl3 沸点：31.8℃ 思考：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？ 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 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 化性：在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与氧气、氯气反应 ①稳定性：常温下三反应 Si+2F2 = SiF4 Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF == SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应) ②还原性：加热(高温)三反应 △ Si+Cl2 == SiCl4 △ Si+O2 == SiO2 高温 Si+C == SiC(金刚砂) 物性：带有金属光泽的灰黑色固体，晶体硅熔点高、硬度大、有脆性 唯一一种与碱反应放出H2的非金属单质 唯一一种既可以与酸反应，也可以与碱反应的非金属单质 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域。 利用其半导体性能可以制成计算机、通讯设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 2. 二氧化硅 沙子 石英砂 玛瑙 水晶 SiO2 注意：二氧化硅中没有单个分子，用SiO2来表示二氧化硅的组成，表示Si与O的原子个数比为1:2，所以不是分子式而是化学式 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 1.具有酸性氧化物的通性 ①不溶于水，不与水反应（特殊） SiO2 + CaO CaSiO3 高温 ②与碱性氧化物反应 ③与某些盐反应 ④与强碱反应 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O 物性：硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电、立体网状结构 化性： (有粘性，其水溶液俗称水玻璃) 思考：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用什么塞子？为什么？ SiO2 + Na2CO3 === Na2SiO3 +CO2 ↑ 高温 SiO2 + CaCO3 === CaSiO3 +CO2 ↑ 高温 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 3.特性：与氢氟酸（HF）反应 SiO2 + 4HF SiF4↑ + 2H2O SiO2+2C ==== Si+2CO↑ 高温 2.氧化性 此反应常用于雕刻玻璃 思考：SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，那么SiO2为两性氧化物吗? 不是，因为二氧化硅只跟氢氟酸一种酸反应， SiO2属于酸性氧化物 用途：二氧化硅可用来生产光导纤维 光导纤维 石英坩埚 玻璃仪器 精美瓷器 （通信） 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ SiO2小结 SiO2 酸性氧化物 水 不反应 碱性 氧化物 碱 某些盐 氧化性 碳 活泼 金属 特性 应用 光导纤维 课堂小结 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 3. 新型陶瓷 活动“阅读P23资料卡片，并说出其谈及的几种新型陶瓷 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 碳原子 复合材料 新型无机非金属材料 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 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 ⑪金刚砂（SiC） ⑫氧化铝陶瓷 ⑬石墨烯 (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 。 (4)使用了新型无机非金属材料的是 。 ⑧⑩ ⑤⑥⑦⑨ ①②③④ ⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬ 课堂检测 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 无机非金属材料 一、传统无机非金属材料 二、新型无机非金属材料 1、硅 2、二氧化硅 3、新型陶瓷 4、碳纳米材料 1、成分：硅酸盐 2、分类：陶瓷、玻璃、水泥 课堂小结 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 1. 下列关于二氧化硅的叙述正确的是（　　） A．SiO2能与水反应生成硅酸 B．SiO2与CO2的结构相同 C．SiO2用于太阳能电池 D．SiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中 D 知识巩固 2. 下列关于硅酸的说法正确的是（　　） A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得 B．可用反应Na2SiO3+2HCl === 2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸 C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应 D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠 B 课堂检测 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 23 3. 能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（　　） A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 D．CO2是气体，而SiO2是固体 B 课堂检测 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 24 4. 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）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于　 　(填“纯净物”或“混合物”)。有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式　 　。 （3）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。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的　 　反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为　 　。 化合 ① 混合物 SiO2+4HF === SiF4↑+2H2O Si3N4 课堂检测 DRAGON 老师好版权所有！ 课件内置防伪，翻版必究！ 25 4.碳纳米材料 物质 结构特点 应用 富勒烯 由________构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60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 用于生产__________、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 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 $