人教版（2019）必修二 5.3 无机非金属材料 （共22张PPT）

(共22张PPT)
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
活动一：了解硅酸盐产品
自主学习课本P19，回答下列问题：
1、传统无机非金属材料一般指什么？硅酸盐的结构有什么特点？硅酸盐有怎样的特殊性质性质
2、三大硅酸盐陶瓷、玻璃、水泥的原料、主要成分是什么？
结合视频素材及生活知识，请回答：材料可分为哪几类？无机非金属材料有什么特点？
三种硅酸盐材料：陶瓷、玻璃、水泥
玻璃
水泥
陶瓷
一、硅酸盐材料（传统无机非金属材料）
1、硅酸盐的结构
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧 结构，
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。
四面体
4
2
2、硅酸盐的特性：大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
硅酸盐产品 原料 主要设备 主要成分
陶瓷 _____ 陶瓷窑 ——
玻璃 ___________ ___________ 玻璃窑 Na2SiO3、
CaSiO3、SiO2
水泥 _____________ 水泥回转窑 ——
黏土
纯碱、石灰石、
石英砂
石灰石、黏土
3、三种硅酸盐材料对比表
在实时性上，摄像机将采集到的数据信号，通过光导纤维传输到国家体育场内搭载了第三代英特尔至强可扩展处理器的边缘计算系统上，它的算力可满足实时、大量、精准度要求的图形、影像处理和3D建模、数据分析要求。
活动二：新型无机非金属材料
存在 原子结构示意图 周期表中位置
含量 存在形态 地壳中居第 位 ______________ ______________
1.硅
硅的存在与结构
二
氧化物和硅酸盐
第三周期ⅣA族
二、新型无机非金属材料
从沙子制备高纯硅→硅切片→蚀刻
问题：请从氧化还原反应角度考虑如何以二氧化硅为原料生产硅？
资料卡片：高纯硅的制备
工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷（SiHCl3），再经氢气还原得到高纯硅。
写出工业制备高纯硅反应的化学方程式：
① ；
② ；
③ 。
问题：如何进行蚀刻呢？请出化学反应方程式？
氢氟酸或者氢氧化钠
高纯硅的应用：半导体材料、硅芯片、太阳能电池等
Si
O
正四面体的空间网状结构
2.二氧化硅
（1）二氧化硅的结构：
（2） 物理性质：
熔点高、硬度大、不溶于水
问题：请从物质类别和化合价角度预测二氧化硅的化学性质？
a、与烧碱溶液反应
SiO2+2NaOH ==== Na2SiO3+H2O
SiO2+CaO ==== CaSiO3
高温
①.酸性氧化物
b、与碱性氧化物反应
（3）SiO2的化学性质
注：硅酸钠(俗名泡花碱)，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。
②.与碳酸盐反应
SiO2+Na2CO3 ==== CO2↑+Na2SiO3
高温
SiO2+CaCO3 ==== CO2↑+CaSiO3
高温
④.特性：与氢氟酸(HF)反应
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
③.弱氧化性
SiO2+2C == Si+2CO↑
高温
工业制粗硅
思考与交流
1、保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
2、埋在地下的光导纤维常因土壤成碱性而断路，为什么？用离子方程式表示。
SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O
3、SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性氧化物？
错。因为SiO2 + 4HF== SiF4 ↑+2H2O，生成的SiF4 不属于盐。
4、中国北京曙光公司研制了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU芯片——“龙芯”1号。
(1)“龙芯”1号(芯片)的主要化学成分是________。
(2)互联网使用的数据传输材料叫________，主要化学成分是________。
(3)秦兵马俑制品的主要生产原料是________，主要成分为________。
硅
光导纤维
二氧化硅
黏土
硅酸盐
3.新型陶瓷
碳原子和硅原子通过共价键连接
结构：
性能
碳化硅陶瓷
高温抗氧化性能
硬度大
4.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。
富勒烯
碳纳米管
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。
比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。
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。
石墨烯
(1)硅晶片是生产芯片的基础材料(　　)
(2)生产光导纤维的原料是二氧化硅(　　)
(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应(　　)
(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸(　　)
(5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体(　　)
(6)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳(　　)
√
√
×
×
×
√
一、判断正误
针对练习
2.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1 300 ℃时反应获得。
(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填字母)。
A.制汽轮机叶片 B.制有色金属
C.制永久性模具 D.制造柴油机
(2)写出氮原子结构示意图________，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式______。
ACD
Si3N4
针对练习
3.(2019·全国卷Ⅰ，7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是 ( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
A
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：　 　 。
课堂小结