人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料课前预习课件ppt

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1.结合生产、生活中各种常见的无机非金属材料的应用,了解多种硅酸盐材料、新型无机非金属材料的性能和用途,发展科学态度与社会责任的学科核心素养。2.了解Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。3.了解Si元素单质及其重要化合物对环境的影响4.重点掌握晶体硅的制备原理,发展变化观念的学科核心素养。
一、硅单质1.存在硅单质主要有 和 两大类。2.物理性质带有金属光泽的灰黑色固体，熔点 ，硬度 ，有脆性。
ZHISHISHULI
3.结构SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的 结构(如下图乙所示)。每个硅原子与 个氧原子相连，而每个氧原子与 个硅原子相连，故SiO2晶体中Si和O的比例为 。
3.化学性质(1)常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。反应的化学方程式分别为：与氟： ；与氢氟酸： ；与碱： 。(2)在加热或者点燃的条件下可以与氢气、氧气、氯气等反应，与氧气反应的化学方程式为。
Si＋2F2===SiF4
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
二、二氧化硅1.存在自然界中，碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有 态，主要以氧化物和 的形式存在。天然SiO2有 和 两种，统称硅石。2.物理性质熔点 ，硬度 ，难溶于水。
4.化学性质SiO2为酸性氧化物，是硅酸H2SiO3的酸酐。(1)SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，如与氢氧化钠反应的化学方程式为______________________________。(2)在高温条件下可以与碳酸盐反应，如与碳酸钙反应的化学方程式为________________________________。(3)在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，如与氧化钙反应的化学方程式为______________________。(4)常温下与氢氟酸反应的化学方程式为___________________________。
2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
信息革命时代，硅Si芯片的王者之路
1956年基尔比发明第一块单晶硅Si集成电路
【资料卡片】信息技术研究和顾问公司Gartner通过调查发现仅2016年全世界手机销量就多达15亿部。 2021年全球智能手机销量就达到13.5亿部
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
【资料卡片】光导纤维，简称光纤，利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。
1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中,硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　　)A.水晶镜片B.玛瑙手镯C.硅太阳能电池D.石英光导纤维答案 C解析 水晶、玛瑙、石英的主要成分都是SiO2,硅太阳能电池中使用硅单质。
2.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确的是(　　)A.硅的含量居第二位,在地球上有丰富的单质硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅B.硅相对于氢气而言便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是有开发价值的燃料C.存放NaOH溶液的试剂瓶能用玻璃塞D.硅是一种良好的半导体材料,所以是制造光导纤维的基本原料答案 B
三、硅酸、硅酸盐（一）.硅酸H2SiO3(1)物理性质硅酸的溶解度 ，新制备的硅酸为透明、 状，干燥硅胶 ，吸水性和吸附性强。(2)化学性质①弱酸性：酸性比碳酸 ，与NaOH溶液反应的化学方程式为________________________________。
===Na2SiO3＋2H2O
H2SiO3＋2NaOH
②不稳定性：受热易分解，反应的化学方程式为 。(3)制备：通过 与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：________________________________(胶体)。(4)用途：硅胶可用作 、 的载体等。（二）.硅酸钠(1)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称 ，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料,Na2SiO3溶液具有阻燃作用。硅酸钠商品名为泡花碱。
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3
（三）.硅酸盐材料1.无机非金属材料(1)组成元素:含硅、氧等元素。(2)性能:一般具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的光学、电学等性能。(3)应用:广泛应用于航空、航天、信息和新能源等领域。
传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料 如水泥、玻璃、陶瓷等
新型无机非金属材料：具有特殊性能和用途的材料 如晶体硅、光导纤维、人工晶体、无机涂层等
2.传统无机非金属材料(多为硅酸盐材料)
硅酸盐材料的性质:多数具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
【思考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：
【思考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
工业制备高纯硅的原理示意图
其中涉及的主要化学反应为:
(4)硅和二氧化硅的用途①晶体硅:制芯片、硅太阳能电池等。②二氧化硅晶体:生产光导纤维等。
高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;
粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3
SiHCl3与过量H2在1 100 ℃反应制得纯硅
典例在无机非金属材料中,硅一直扮演着主要的角色。制备纯硅的主要步骤如下:①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl SiHCl3+H2;③SiHCl3与过量H2在1 100 ℃反应制得纯硅。
请回答下列问题:(1)第①步制备粗硅反应的化学方程式为。 (2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3采用的方法为　　　。 (3)从基本反应类型角度分类,步骤③中发生的反应属于　　　　　。 (4)为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是　　　　(填字母)。 A.氯水 B.NaOH溶液 C.KSCN溶液D.Na2SO3溶液
2.新型陶瓷(1)碳化硅(SiC,俗称金刚砂) 硬度很大、耐高温　　　　　　　　　①结构:碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构。②性质和用途
新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
身高为2nm的碳纳米小人
世界上最小的汽车：4nm长的纳米小车
2006年，合成了纳米小人的Tur教授，给他的小人合成了一辆世界上最小的汽车，只有4nm长，富勒烯做的车轮全部可以转动。在纳米学术界举办了一场纳米车赛。
化学带着新材料展望无限未来
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在(　　)(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　)(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维(　　)解析　Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。(4)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4(　　)(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(　　)
辨析易错易混·正误判断
(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　)解析　SiO2可溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(7)玻璃是一种晶体，有较高的熔点(　　)解析　玻璃是非晶体，没有固定的熔点。(8)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱(　　)解析　硅酸钠商品名为泡花碱，是一种无机物，化学式为Na₂SiO₃，水溶液叫做水玻璃，无色、青绿色或棕色的固体或粘稠液体。
1.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。(1)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。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________。A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
提升思维能力·深度思考