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高中化学人教版 (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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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料课前预习课件ppt，文件包含第三节无机非金属材料ppt、第三节无机非金属材料doc等2份课件配套教学资源，其中PPT共44页， 欢迎下载使用。
如上图，常见的无机非金属材料有玻璃、陶瓷、水泥，它们究竟有什么样的性质呢？
(1)性质：硅酸盐性质________，熔点________，多数________溶于水。(2)表示方法：硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如 ：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为Na2O·Al2O3·6SiO2。
(3)最简单的硅酸盐——Na2SiO3
2．传统的无机非金属材料——硅酸盐产品
CaSiO3、SiO2
硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
知识点二 新型无机非金属材料
请结合本节内容，完成对上图物质的学习。
(1)周期表中位置位于元素周期表第________周期、第________族的硅元素，正好处于________与________的过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的________材料。(2)自然界存在硅在自然界主要以________(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如________、________)的形式存在。
Na2SiO3＋2H2↑
(1)存在：SiO2广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的SiO2又称________。(2)物理性质
Na2SiO3＋H2O
Si(粗)＋2CO↑
(1)因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在( )(2)SiO2是酸性氧化物，所以SiO2能与H2O反应生成硅酸( )(3)因为SiO2能导电，所以SiO2能用于制造光导纤维( )(4)熔融NaOH可用石英坩埚盛放( )(5)SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的( )(6)光导纤维在强碱条件下易发生“断路”( )(7)硅酸钠可以改写为Na2O·SiO2，故硅酸钠是混合物，含有Na2O和SiO2( )
(8)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂( )(9)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质( )(10)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石( )(11)光电池可以将光能直接转化为电能( )
1．玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是( )
解析 玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有硅元素和氧元素，故选项C正确。
A．氮 B．硫 C．硅 D．氯
2．下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是( )
3．下列关于硅、硅酸盐的说法正确的是________(填序号)。
①硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。②硅的导电性介于导体与绝缘体之间。③硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应。④水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐材料。⑤高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。
解析 ①硅在自然界中只有化合态，没有游离态，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，硅石的主要成分是SiO2，①不正确；②正确；③硅在常温下能与F2、HF和强碱溶液反应，③不正确；④水晶的成分是SiO2，④不正确；⑤SiO2用于制光导纤维而不是硅，⑤不正确。
提示 不能。SiO2与Na2CO3反应，是在高温下，且生成的产物是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3。
2．单质硅在常温下化学性质不活泼，所以硅在自然界中以游离态存在，这种说法是否正确？
提示 错误。硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。所以自然界中无游离态的硅存在。
学习任务1 硅及其化合物的特性和制备
工业制备高纯硅的原理示意图
(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。(2)常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。(3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。(4)硅酸是不溶于水的弱酸。
(1)在常温下，能与F2、氢氟酸和强碱溶液反应①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑③与NaOH溶液反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
【例题1】 高纯度晶体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：
解析 A项，产物应为CO，错误；B项，第②、③步中转移2 ml电子，错误；C项，硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，错误；D项，根据物质的沸点不同可用蒸馏的方法进行分离，正确。
变式训练1 下列关于硅的说法中，错误的是（双选）( )
解析 硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。
A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度大，熔点高C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
学习任务2 (核心素养)硅酸盐的组成和性质
(1)化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)等。此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。(2)氧化物法：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。①各氧化物的排列顺序：较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O。②氧化物化学式之间用“·”隔开。③氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素均表示成化合价相同的氧化物，并按前后原子个数守恒原则配置系数。④系数出现分数时化为整数。如石棉：Mg3Ca(SiO3)4→CaO·3MgO·4SiO2。
(1)多数硅酸盐难溶于水，常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。(2)一般硅酸盐熔点高，化学性质稳定，耐高温，难分解。(3)硅酸酸性弱，且不溶于水，所以硅酸盐能与酸反应。
(1)物理性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具有很强的黏合性，是建筑行业常用的黏合剂。(2)化学性质：易与酸反应。与强酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2反应：CO2不足，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；CO2过量，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓。
解析 烧碱与二氧化硅反应。
1．熔融氢氧化钠应选用( )
A．石英坩埚B．普通玻璃坩埚C．生铁坩埚D．陶瓷坩埚
解析 水晶饰物的主要成分为SiO2，不是硅酸盐产品，A项错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品B．大多数硅酸盐的性质稳定C．透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2，将其写成氧化物的形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2OD．新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等
解析 BenAl2[Si6O18]写成氧化物形式为nBeO·Al2O3·6SiO2，则由氧原子个数知：n＋3＋6×2＝18，n＝3。
3．绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为( )
A．1 B．2 C．3D．4
4．将足量CO2气体通入水玻璃中，然后蒸干，再在高温条件下充分反应，最后所得固体物质是( )
A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO2
解析 足量CO2与水玻璃反应生成NaHCO3和H2SiO3，在高温条件下H2SiO3分解生成SiO2和H2O，NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O，SiO2又与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2，根据各物质量的关系知最后得到的固体物质是Na2SiO3，A项正确。
解析 新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。
5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
如上图，常见的无机非金属材料有玻璃、陶瓷、水泥，它们究竟有什么样的性质呢？
(1)性质：硅酸盐性质________，熔点________，多数________溶于水。(2)表示方法：硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如 ：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为Na2O·Al2O3·6SiO2。
(3)最简单的硅酸盐——Na2SiO3
2．传统的无机非金属材料——硅酸盐产品
CaSiO3、SiO2
硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
知识点二 新型无机非金属材料
请结合本节内容，完成对上图物质的学习。
(1)周期表中位置位于元素周期表第________周期、第________族的硅元素，正好处于________与________的过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的________材料。(2)自然界存在硅在自然界主要以________(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如________、________)的形式存在。
Na2SiO3＋2H2↑
(1)存在：SiO2广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的SiO2又称________。(2)物理性质
Na2SiO3＋H2O
Si(粗)＋2CO↑
(1)因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在( )(2)SiO2是酸性氧化物，所以SiO2能与H2O反应生成硅酸( )(3)因为SiO2能导电，所以SiO2能用于制造光导纤维( )(4)熔融NaOH可用石英坩埚盛放( )(5)SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的( )(6)光导纤维在强碱条件下易发生“断路”( )(7)硅酸钠可以改写为Na2O·SiO2，故硅酸钠是混合物，含有Na2O和SiO2( )
(8)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂( )(9)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质( )(10)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石( )(11)光电池可以将光能直接转化为电能( )
1．玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是( )
解析 玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有硅元素和氧元素，故选项C正确。
A．氮 B．硫 C．硅 D．氯
2．下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是( )
3．下列关于硅、硅酸盐的说法正确的是________(填序号)。
①硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。②硅的导电性介于导体与绝缘体之间。③硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应。④水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐材料。⑤高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。
解析 ①硅在自然界中只有化合态，没有游离态，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，硅石的主要成分是SiO2，①不正确；②正确；③硅在常温下能与F2、HF和强碱溶液反应，③不正确；④水晶的成分是SiO2，④不正确；⑤SiO2用于制光导纤维而不是硅，⑤不正确。
提示 不能。SiO2与Na2CO3反应，是在高温下，且生成的产物是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3。
2．单质硅在常温下化学性质不活泼，所以硅在自然界中以游离态存在，这种说法是否正确？
提示 错误。硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。所以自然界中无游离态的硅存在。
学习任务1 硅及其化合物的特性和制备
工业制备高纯硅的原理示意图
(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。(2)常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。(3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。(4)硅酸是不溶于水的弱酸。
(1)在常温下，能与F2、氢氟酸和强碱溶液反应①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑③与NaOH溶液反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
【例题1】 高纯度晶体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：
解析 A项，产物应为CO，错误；B项，第②、③步中转移2 ml电子，错误；C项，硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，错误；D项，根据物质的沸点不同可用蒸馏的方法进行分离，正确。
变式训练1 下列关于硅的说法中，错误的是（双选）( )
解析 硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。
A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度大，熔点高C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
学习任务2 (核心素养)硅酸盐的组成和性质
(1)化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)等。此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。(2)氧化物法：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。①各氧化物的排列顺序：较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O。②氧化物化学式之间用“·”隔开。③氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素均表示成化合价相同的氧化物，并按前后原子个数守恒原则配置系数。④系数出现分数时化为整数。如石棉：Mg3Ca(SiO3)4→CaO·3MgO·4SiO2。
(1)多数硅酸盐难溶于水，常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。(2)一般硅酸盐熔点高，化学性质稳定，耐高温，难分解。(3)硅酸酸性弱，且不溶于水，所以硅酸盐能与酸反应。
(1)物理性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具有很强的黏合性，是建筑行业常用的黏合剂。(2)化学性质：易与酸反应。与强酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2反应：CO2不足，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；CO2过量，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓。
解析 烧碱与二氧化硅反应。
1．熔融氢氧化钠应选用( )
A．石英坩埚B．普通玻璃坩埚C．生铁坩埚D．陶瓷坩埚
解析 水晶饰物的主要成分为SiO2，不是硅酸盐产品，A项错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品B．大多数硅酸盐的性质稳定C．透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2，将其写成氧化物的形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2OD．新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等
解析 BenAl2[Si6O18]写成氧化物形式为nBeO·Al2O3·6SiO2，则由氧原子个数知：n＋3＋6×2＝18，n＝3。
3．绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为( )
A．1 B．2 C．3D．4
4．将足量CO2气体通入水玻璃中，然后蒸干，再在高温条件下充分反应，最后所得固体物质是( )
A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO2
解析 足量CO2与水玻璃反应生成NaHCO3和H2SiO3，在高温条件下H2SiO3分解生成SiO2和H2O，NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O，SiO2又与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2，根据各物质量的关系知最后得到的固体物质是Na2SiO3，A项正确。
解析 新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。
5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
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