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

该高中化学课件围绕无机非金属材料展开，系统介绍硅酸盐材料（陶瓷、玻璃、水泥）和新型无机非金属材料（硅、二氧化硅、碳纳米材料等）的组成、性质及应用，通过材料分类导入，以传统到新型的逻辑构建知识脉络，结合资料卡片和实例作为学习支架。 其亮点在于融合化学观念（如硅氧四面体结构决定材料性质）和科学思维（通过判断题辨析易错点），以玻璃制备反应、硅的提纯流程等实例，采用讲练结合的学科特色教学方法，帮助学生形成物质结构与性质的关联认知，提升证据推理能力，教师可借助丰富素材优化教学效果。

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 5.3无机非金属材料 材料 金属材料：纯金属 合金 无机非金属材料 有机高分子材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 一、硅酸盐材料 硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和0构成了硅氧四面体，其结构如图5-18所示。每个Si结合4个O，Si在中心，0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。硅氧四面体结构的特性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 （陶瓷 玻璃 水泥） X金属氧化物•YSiO2•ZH2O （先写活泼的/价态低的） Na2SiO3 Na2O•SiO2 长石( KAlSi3O8 ) K2O• Al2O3• 6SiO2 1.陶瓷 黏土（含水的铝硅酸盐） 高温烧结 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 原料： 条件： 用途： 2.玻璃 纯碱 石灰石 石英砂（主要成分SiO2） 玻璃窑 Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 SiO2+Na2CO3 ==== Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 ==== CaSiO3+CO2↑ 高温 高温 原料: 设备: 原理 成分: 应用: 生产建筑材料、光学仪器、制造玻璃纤维用于高强度复合材料等 3.水泥 黏土和石灰石 水泥回转窑 原料： 工业设备： 条件： 高温煅烧 调节水泥硬化速率 混凝土：水泥 沙子 碎石等与水混合 加石膏的作用： 生产中采用不同的原料和工艺，可以制 得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如， 用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好， 折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光 学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、 耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用 的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以 得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。 (2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定(　　) (3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合(　　) (4)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(　　) (5)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行(　　) (6)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(　　) √ √ √ √ √ 1．下列关于硅酸盐材料的说法错误的是(　　) A．生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷 B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C．陶瓷的主要原料是黏土 D．硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料 B 二、新型无机非金属材料 1.硅（半导体） （1）存在：自然界中无游离态，主要以硅酸盐和氧化物 (2)性质：晶体硅（结晶形 无定形）灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高 (3)用途：半导体材料；太阳能电池；芯片 （4）制备 ① SiO2 + 2C Si(粗) + 2CO↑ 1800 0C ~ 2000 0C ② Si + 3HCl SiHCl3 + H2 300 0C ③ SiHCl3 + H2 Si + 3HCl 1100 0C 1molSi---- 2molSi-Si 制粗硅 Si+2F2 === SiF4 △ Si+2Cl2 === SiCl4 △ 高纯度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： 下列说法不正确的是( ) A.步骤①的化学方程式：SiO2＋C Si＋CO2↑ B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C.步骤③中的反应为氧化还原反应 D.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料 A 高温 2.二氧化硅 空间网状结构，不存在单个分子（石英、玛瑙、水晶 ） ①物理性质： 硬度大，熔沸点高，不溶于水 ②化学性质：酸性氧化物 a. 不与水反应 SiO2 + CaO CaSiO3 高温 b.与碱性氧化物 c.与盐 d.与碱 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O （装NaOH溶液用橡胶塞原因，硅酸钠有黏性） 石英坩埚不能加热NaOH，Na2CO3，用铁坩埚 ③特性： SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O （雕刻玻璃） ④用途： 光导纤维 1molSiO2----- 4molSi-O HF：塑料瓶/铅制器皿中 2. 下列有关硅的说法不正确的是(　　) A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，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反应 D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 C 硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”，可作黏合剂、防火剂 Na2SiO3+2HCl === 2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+2H2O+2CO2(过量) === 2NaHCO3+H2SiO3↓ Na2SiO3+H2O+CO2(少量) === Na2CO3+H2SiO3↓ 白色沉淀 H2SiO3 H2O+SiO2 酸性：H2CO3>H2SiO3 3.新型陶瓷 在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 碳原子和硅原子通过共价键连接 结构： 性能 ——砂纸和砂轮的磨料 高温抗氧化 硬度大 碳化硅SiC 俗称：金刚砂 4.碳纳米材料 (1)富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称代表物：C60，C60的发现为纳米科学提供了重要研究对象，开启了纳米材料研究和应用的新时代。 (2)碳纳米管 碳纳米管可以看成是由石墨片卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。比表面积大，具有高强度和电学性能，用于生产复合材料，电池、传感器。 (3)石墨烯 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。作为一种强度高用于光电器元件、超级电容器、电池和复合材料等。 (1)生产光导纤维的原料是二氧化硅(　　) (2)SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物(　　) (3)因为Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强(　　) (4)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2(　　) (5)CO2和SiO2都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似(　　) (6)可以通过SiO2与水反应一步制得硅酸(　　) (7)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体(　　) × √ × √ × × × 化学创造美好生活，下列说法错误的是 A．超导陶瓷可应用于磁悬浮技术 B．手机芯片和光导纤维的主要成分都是硅单质 C．光化学烟雾和臭氧层空洞的形成均与NOx有关 D．SiC硬度很大，可用作砂轮的磨料，是一种新型无机非金属材料 B 富勒烯、碳纳米管和石墨烯都是碳单质。(　) √ $