人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料教案配套课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料教案配套课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，关键能力·合作学习，分类酸性氧化物，特性与氢氟酸反应，SiO2，二氧化硅的化学性质，Na2SiO3，H2SiO3，O2△，NaOH等内容，欢迎下载使用。

【自主探索】(1)硅酸盐材料具有哪些常见特点?这是什么原因造成的?生产水泥时为什么加入适量石膏?提示: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、耐腐蚀等特点,这是由于硅氧四面体的特殊结构决定的。加入适量石膏是为了调节水泥的硬化速率。
(2)(情境思考)藏器曰∶玻璃,西国之宝也。玉石之类,生土中。或云千岁冰所化,亦未必然。 时珍曰∶出南番。有酒色、紫色、白色,莹澈与水精相似,碾开有雨点花者为真。外丹 家亦用之。药烧者有气眼而轻。如何书写玻璃生产中的两个重要反应方程式?
提示:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。
(3)(教材二次开发)教材中描述“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”。
(4)“玛瑙”早期被书写成“马脑”。因“色如马脑,故从彼名”。自佛经传入中国后,翻译人员考虑到“马脑属玉石类”,于是巧妙地译成“玛瑙”。 玛瑙的主要成分为二氧化硅,由于与水化二氧化硅(硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属,颜色可从极淡色以至暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸(H2SiO3)?
提示:二氧化硅不与水反应,故应先与碱(如NaOH溶液)反应生成硅酸盐,再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。
二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构
(3)硅和二氧化硅的用途(连一连)
3.碳纳米材料碳纳米材料在能源、_____、医药等领域有广阔的前景。
【自主探索】1.为什么实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞?提示:当玻璃瓶配玻璃塞时,瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。玻璃中含SiO2,磨砂玻璃遇到强碱如NaOH溶液时,SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3,使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO3有良好的黏结性,它易使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。
2.(情境思考)光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一,它使信息高速公路在全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么?碱性环境下,光导纤维为什么会失去传播信号的能力? 提示:光导纤维的主要成分是SiO2。碱性条件下,SiO2与碱反应生成硅酸盐和水,光导纤维会失去传播信号的能力。
3.(教材二次开发)教材中描述“新型陶瓷与传统陶瓷相比,在成分上有了很大变化。”新型陶瓷和传统陶瓷相比较,性能上各有哪些优点?提示:传统陶瓷具有性质稳定、抗腐蚀、耐高温等特点,但是质脆,经不起热冲击。新型陶瓷具有传统陶瓷的优点外,还有某些特征如:强度高,具有电学、光学特性等。
知识点　CO2和SiO2深度对比 
【合作探究】(1)(思维升华)同主族元素的性质具有递变性,则酸性H2CO3>H2SiO3。此结论与反应SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑是否矛盾?如何设计实验证明H2CO3的酸性大于H2SiO3?提示:不矛盾。元素的非金属性C>Si,则酸性H2CO3>H2SiO3。可通过反应Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓(白色)证明。
(2)(情境思考)《本草衍义》中有如下叙述:“嘉州峨眉山有燕萨石,形六棱而锐首,色莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分SiO2,燕萨石的克星是氢氟酸,氢氟酸为什么能使燕萨石瞬间溶解?(科学态度与社会责任) 提示:SiO2与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。
(3)(教材二次开发)教材中描述“工业制备高纯硅的原理示意图”。能否通过反应SiO2+2C Si(粗)+2CO↑证明C、Si的非金属性强弱?同主族元素性质具有一定的相似性,根据2Mg+CO2 2MgO+C,你能写出镁和二氧化硅反应的化学方程式吗?(宏观辨识与微观探析)
提示:硅的还原性比碳强,而碳在高温下却能从SiO2中还原出硅。2Mg+SiO2 Si+2MgO。
【典例示范】【典例】下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(　　)A.CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C.CO2和SiO2在一定条件下均能将碳还原为COD.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)二氧化碳、二氧化硅的构成不同。(2)二氧化碳和二氧化硅所属类别相同,但性质存在很大差异。
【解析】选A。CO2、SiO2都是酸性氧化物,都能与碱及碱性氧化物反应,故A正确;SiO2不溶于水,也不能和水反应生成硅酸,B不正确;根据反应C+CO2 2CO、2C+SiO2 Si+2CO↑,C被氧化为CO,C不正确;CO2是由分子构成的,SiO2是由Si、O原子直接构成的,D不正确。
【母题追问】(1)SiO2既能与NaOH溶液反应,也能与氢氟酸反应,能认为SiO2属于两性氧化物吗?提示:SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应,但并不生成盐和水,这只是SiO2的一个特性,SiO2属于典型的酸性氧化物。(2)常见的由原子构成的物质有哪些?提示:Si、SiO2、SiC、金刚石等。
【素养训练】下列叙述正确的是(　　)A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似B.因为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂D.SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅属于两性氧化物
【解析】选C。CO2和SiO2都是酸性氧化物、化学性质相似,但物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比H2CO3弱,反应之所以发生,是因为CO2为气体,可以脱离反应体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正确;SiO2与HF反应时生成的SiF4不是盐,所以SiO2不是两性氧化物,D项错误。
【加固训练】用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液,即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样,则该溶液是(　　) A.盐酸　　B.氢氟酸　　C.烧碱　　D.饱和食盐水【解析】选B。能腐蚀玻璃的是氢氟酸,反应的化学方程式为SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。
三言两语话重点 1.熟记两种物质的用途:Si——半导体材料,太阳能电池材料,SiO2制光导纤维。2.SiO2的两个性质:酸性、氧化性。3.3个重要化学反应方程式SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OSiO2+2C Si+2CO↑SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O
价态——最高价(氧化性)
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
SiO2＋2C===Si+2CO↑
SiO2＋CaO===CaSiO3
H2O+CO2/HCl
1.我国古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸盐的是(　　)A.陶俑　　　B.琉璃瓦　　　C.汉白玉　　　D.青花瓷【解析】选C。陶、瓷、砖、瓦、紫砂及石棉等主要成分都是硅酸盐,而汉白玉主要成分是碳酸钙。
2.下列不属于新型无机非金属材料的是(　　)A.光学玻璃B.单晶硅C.新型陶瓷碳化硅D.碳纳米管【解析】选A。单晶硅、光导纤维、新型陶瓷、碳纳米材料(如富勒烯、石墨烯、碳纳米管等)都属于新型无机非金属材料;光学玻璃是传统无机非金属材料。
3.下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是(　　)A.黏土的主要成分是含水的铝硅酸盐,是陶瓷的主要原料,陶瓷可用于生产绝缘材料、卫生洁具等B.普通硅酸盐水泥的主要原料石膏,水泥大量用于建筑和水利工程C.金刚砂硬度大可作砂轮的磨料,具有良好的高温抗氧化性能,可用作耐高温半导体材料D.石墨烯具有电阻率低、热导率高、强度高的特点,可用于生产动力电池和超轻海绵【解析】选B。普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石,在水泥中加入适量石膏可调节水泥硬化速率,故B项错误。
4.下列关于硅及其化合物的说法,正确的是(　　)A.硅的导电性介于导体与绝缘体之间,是良好的半导体材料,可用于生产光导纤维B.二氧化硅可用于生产计算机、家用电器等的芯片,及硅太阳能电池C.高纯硅的制备:SiO2 Si(粗) SiHCl3 Si(纯),三步反应均为氧化还原反应D.Si→SiO2,SiO2→H2SiO3、SiO2→水玻璃,均能通过一步反应完成
【解析】选C。高纯硅是良好的半导体材料,可用于生产计算机、家用电器等的芯片,及硅太阳能电池,A项错误;SiO2具有良好的导光性,可用于生产光导纤维,B项错误;高纯硅制备的主要反应为:SiO2+2C Si(粗)+2CO↑,Si(粗)+3HCl SiHCl3+H2;SiHCl3+H2 Si(纯)+3HCl,三个反应均为氧化还原反应,C项正确;Si+O2 SiO2,SiO2不溶于水,SiO2→H2SiO3不能一步完成,Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,D项错误。
【加固训练】　　世界著名的科学技术史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:“中国至少在距今3 000年以前,就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是(　　)A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起
【解析】选B。普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎,在玻璃窑中熔融制得,A正确。玻璃是混合物,没有固定的熔点,B错误。普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,C正确。二氧化硅易与碱液反应生成Na2SiO3,Na2SiO3具有很强的黏合性,因此盛NaOH等强碱溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。
素养新思维 5.500 多年前,一艘载着天然苏打晶体(Na2CO3·10H2O)的商船在航行中搁浅,船员们便在附近的沙滩上用几块苏打晶体支锅煮饭。之后他们惊奇地发现,在苏打晶体与沙粒接触的地方出现了许多晶莹发亮的珠子。回答下列问题:
(1)沙滩上沙粒的主要成分为________(填化学式)。 (2)上述晶莹发亮的珠子可能是________(填字母)。 A. 水晶颗粒　　　B.无水碳酸钠C.晶体硅　　　　D.玻璃珠(3)生成该珠子时发生反应的化学方程式为_______。 (4)氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂,原因是 _______(用化学方程式表示)。