5.3 无机非金属材料-高一化学课件（人教版2019必修第二册）.pptx

第1课时无机非金属材料

第五章第三节无机非金属材料

核心素养学习目标

了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。

根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。

创设情境

公元前4500年：玻璃的诞生

玻璃上的骏马奔腾雕花

近代玻璃

1970年:第一根满足信号传输的光导纤维问世

SiO2制成的光导纤维

“光纤通信之父”、

诺贝尔物理学奖

得主——高锟

任务一：认识常见硅酸盐材料

【阅读填空】阅读教材第19-21页，找出三大硅酸盐材料的原料、工艺设备、主要成分、性能及用途，归纳填写表格。

传统硅酸盐材料

主要原料

主要

设备

主要成分

性能

用途

陶瓷

普通玻璃

普通水泥

黏土

纯碱、石灰石、

石英砂

黏土、石灰石

玻璃窑

水泥窑

硅酸盐

Na2CO3、SiO2、CaCO3

硅酸盐

硬度高、熔点高、难溶于水、耐腐蚀

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，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等

大量用于建筑和水利工程

任务一：认识常见硅酸盐材料

【思考讨论】

【问题1】结合玻璃生产的原料和成分分析，烧制玻璃发生了怎样的反应？

发生了复杂的物理、化学变化，主要反应：

【问题2】为什么三大硅酸盐材料表现出这样的性能？

结构决定性质——稳定的硅氧四面体结构

任务一：认识常见硅酸盐材料

【思考讨论】

【问题3】硅酸是一种不溶于水的白色粉末状固体，酸性比碳酸弱，且具有不稳定性，请根据已学知识，写出下列化学方程式。

Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3

(1)弱酸性

Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3

(2)不稳定性

H2SiO3===SiO2＋H2O

2.化学性质

不溶于水的白色粉末状的固体

1.物理性质

任务二：认识新型无机非金属材料

【归纳总结】阅读教材21-22页，尝试从原子结构、化学键以及物质结构等角度，归纳总结硅的性质。

硅

1、自然界中硅元素存在：岩石、沙子、土壤中

2、硅在地壳中的含量：仅次于氧，排在第二位

原子结构角度：

硅类比同主族元素碳

3、硅的性质稳定：最外层都是4个电子，原子既不容易失电子也不容易得到电子。

化学键角度：

硅氧键键能高

4、硅的亲氧性：以二氧化硅和硅酸盐形式存在

物质结构角度：

[SiO4]四面体结构

5、硅酸盐和二氧化硅的结构：稳定的硅氧四面体

任务二：认识新型无机非金属材料

【思考讨论】高纯硅的发现和使用曾引起一场计算机“革命”，它可以按以下方式制备，请结合教材22页资料卡片，写出其中涉及的主要化学方程式。

1800~2000℃

300℃

1100℃

1956年基尔比发明第一块单晶硅Si集成电路

华为麒麟990芯片

单晶硅切片

任务二：认识新型无机非金属材料

【阅读思考】阅读情景素材，回答下列问题。

【问题1】SiO2属于两性氧化物吗？

【问题2】能否用玻璃试剂瓶存放氢氟酸？若不能，写出化学方程式。

【问题3】为什么不能用磨口玻璃塞的试剂瓶存放氢氧化钠？

【问题4】SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取硅酸？如果不能，应该如何制备？

【问题5】根据以上问题，总结SiO2的性质与用途。

素材1：二氧化硅是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应，例如，SiO2与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3。

素材2：氢氟酸是HF水溶液也，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和水，可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。

任务二：认识新型无机非金属材料

【归纳总结】SiO2的性质。

1.物理性质

熔点高、硬度大、难溶于水

SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O

2.化学性质

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

①酸性氧化物

③特性

②弱氧化性

3.用途

生产光导纤维

【归纳总结】硅及其化合物的用途

任务二：认识新型无机非金属材料

物质

用途

硅

重要半导体材料，可用于制作芯片

二氧化硅

光导纤维

硅酸钠水溶液

又叫水玻璃，可做粘合剂、防火剂

任务二：认识新型无机非金属材料

【阅读填空】阅读教材第23页，归纳新型陶瓷的种类、成分、性能与主要应用。

1、新型陶瓷

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、