人教版(2019版)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
化学人教版(2019)必修第二册5.3.1无机非金属材料(共32张ppt)
b.SiO2 可与碱性氧化物反应
SiO2 + CaO
c.SiO2 可与强碱反应
SiO2 + 2NaOH
高温
②弱氧化性： SiO2+2C === Si+2CO ↑
③特性：SiO2 可与氢氟酸（HF）反应
SiO2 + 4HF
SiF4↑ + 2H2O
CaSiO3
Na2SiO3 + H2O
二、新型无机非金属材料
统称硅石
无定形： 硅藻土
⑵ 物理性质 熔沸点高、硬度大、不溶于水
空间构型：硅氧四面体（空间网状）
SiO2是二氧化硅的化学式(表示组成)
而不是分子式，没有SiO2分子，它
是原子晶体
Si原子和O原子比例=1：4× =1:2
二氧化硅
(3) 化学性质
①酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性
a. SiO2 不溶于水，不与水反应
①
① SiO2 + 2C
1800 0C ~ 2000② 0CΒιβλιοθήκη ② Si + 3HCl
300 0C
③ SiHCl3 + H2
Si + 2CO↑
SiHCl3 + H2
1100 0C
③
Si + 3HCl
二氧化硅
石英砂
沙子
SiO2
纯净的二氧化硅
无色透明
玛瑙
水晶
二氧化硅
⑴ 存在形式
结晶形：石英、水晶、玛瑙、沙子
瓷都
生产建筑材料、绝缘材料、
日用器皿、卫生洁具等
一、传统无机非金属材料---玻璃
玻璃
成分
Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
第五章 化工生产中的重要非金属元素-高一化学课件(人教版2019必修第二册)
2．从物质类别的视角认识物质间的转化关系 研究非金属及其化合物，可以按照物质的类别认识各类物质及其转化关系。
（1）硫及其化合物的转化
① S＋Na==△===Na2S
③S＋2Cu
△ =====C
u
2S
⑤S＋H2==△===H2S
⑦ 2H2S＋3O2=点==燃==2SO2＋2H2O
氧
NO2
化
物 NO
氮
NH3
及 氨、
其铵
化盐 合
铵盐
物
酸 硝酸
红棕色，有毒 溶于水，与水反应生成HNO3和NO 无色，难溶于水，有毒 与氧气反应产生红棕色气体
极易溶于水，与水反应 与酸反应生产铵盐 还原性：催化氧化
热不稳定性：受热分解 与碱反应产生氨，实验室制NH3 NH＋4 的检验 具有酸的通性
强氧化性：可氧化Cu、C、Fe2+、SO23－等
第五章 化工生产中的重要非金属元素
整理与提升
一、物质的性质及转化 1．认识物质结构与性质的关系 运用元素的原子结构知识，预测和解释物质的性质。
位置 第三周期、第ⅥA族（在O的下一周期、Cl的前一主族）
结构
易得两个电子
性质 非金属性：比氧元素、氯元素弱 化合价：－2、0、＋4、＋6
位置 第二周期、第VA族
问：棉花的作用？
防止与空气对流，提高收集的氨气纯度；抑制氨气逸出，避免污染空气。
问：加热NH4Cl、NH4HCO3能制取NH3吗？ NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4Cl，不能用于制取NH3。 问：尾气处理过程中的防倒吸怎么处理？
（1）为什么会倒吸？ 热的发生装置冷却使得内部压强减小，与大气压形成压强差。
新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课件新人教版必修2
性质
Si和O构成了硅氧_四__面__体___
多数具有硬度高、熔点高、难溶 于水、化学性质____稳__定______、 _耐__腐__蚀__(或__耐__高__温__)_等特点
(2)三种常见硅酸盐产品。
硅酸盐产品
原料
主要设备或 生产条件
应用
陶瓷
_黏__土___(主要成分为 含水的铝__硅__酸__盐__)
可用于光电器件、超级电容 器、电池和复合材料等方面,
烯 __单__层__石__墨__
的很强高度
如使用了石墨烯材料的 _动__力__电__池___和_超__轻__海__绵___等
微思考 (1)利用石英坩埚能否熔融NaOH固体？ (2)富勒烯、碳纳米管和石墨烯的主要成分是否都是碳单质？
【答案】(1)不能。因石英坩埚中的SiO2会与NaOH在加热条件下发 生反应。
碳纳米管的比表面
积大,有相当高的 __强__度____ 和 优 良 的
可用于生产__复__合__材__料____、 __电__池____ 和 ___传__感__器______ 等
纳__米__尺__度__的直径 __电__学____性能
石墨
是只有__一__个__碳__ _原__子__直径厚度的
电阻率_低___、热导 率_高___,具有______
结构类似金__刚__石__ 能
___半__导__体___材料
(2)新型陶瓷。
名称 原料或成分
优良性能
用途
一般用碳化硅、 高温
可用于__火__箭__发__动__机___、
氮化硅或某些金 耐高温、抗氧化、
结构
汽车发动机和高温电极
属 氧 化 物 等 在 高 耐磨蚀等
第五章 化工生产中的重要非金属元素(教学设计)-高中化学人教版(2019)必修二
第五章化工生产中的重要非金属元素整理与提升本章学习主要促进“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”化学学科核心素养的发展。
请通过下表检查本章的学习情况。
【学业要求】1.能依据物质类别和元素价态分别列举含硫元素、氮元素的典型代表物质。
2.能从物质类别和元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测硫及其化合物、氮及其化合物的化学性质和变化。
3.能从物质类别和元素价态变化的角度，设计含硫物质、含氮物质的转化路径。
4.能根据实验目的和假设设计实验方案，选择适当的实验试剂，探究不同价态含硫物质的转化；能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。
5.能利用二氧化硫、氨、硫酸根和铵根的性质和反应，选择适当的实验试剂，设计检验二氧化硫、检验溶液中硫酸根和铵根等离子及实验室制取氨的实验方案。
6.能运用元素分析法对有机物进行研究分析，通过计算推断有机物的最简式。
7.能说明硫及其化合物、氮及其化合物（如二氧化硫、氨等）的应用对社会发展的价值和对环境的影响，能有意识地运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题（如酸雨及防治）的讨论。
8.能从材料组成的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，能根据使用需求选择适当的材料，能解释其使用注意事项，并能科学合理地使用。
任务一：本章知识体系任务二：物质的性质及转化1.认识物质结构与性质的关系运用元素原子结构知识，可预测和解释物质的性质。
以硫和氮为例进行说明。
2.从物质的类别视角认识物质间的转化关系研究金属或非金属及其化合物，可以按照物质的类别认识各类物质及其转化关系。
请以硫及氮为例进行说明。
3.从元素价态视角认识物质间的转化关系以一种原料转化成多种产品，路径之一是通过氧化还原反应改变主要元素化合价，从而实现物质转化。
请以含硫和含氮物质的相互转化为例中，说明如何实现下列转化关系。
4.辨识化学物质通过对构成物质的阴、阳离子的检验，可以辨识化学物质。
例如，在实验室可通过检验或来辨识硫酸盐或铵盐。
新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课件新人教版必修第二册
2021/4/17
新教材高中化学第五章化
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工生产中的重要非金属元
无游离态 硅元素 只有化合态
常温不活泼
Si + F2 Si + HF
O2
单质硅
Si + NaOH 加热能与某
C 高温
些非金属单
2021/4/17
新教材高中化学第五章化
3
工生产中的重要非金属元
6、SiO2是由硅原子和氧原子构成的。
7、沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分就是 SiO2 。 8、单质硅与SiO2的硬度大、熔沸点都很高， 结构和金刚石类似。
9、硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水，受热易 分解，酸性比碳酸弱的弱酸。
10、硅酸钠水溶液又称水玻璃、泡花碱，是 一种粘合剂。
： Na2SiO3 H2O CO2 Na 2CO3 H2SiO3
2021/4/17
新教材高中化学第五章化
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工生产中的重要非金属元
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们 下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐 不好哦~
2021/4/17
新教材高中化学第五章化
①有关反应的化学方程式： Na2CO3+SiO2 ==== Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2==== CaSiO3+CO2↑ ②主要成分：
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 (Na2O•CaO•6SiO2)
2021/4/17
新教材高中化学第五章化
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化学人教版(2019)必修第二册5
阅读教材P2要有无定型硅和晶体硅两大类 (2)结构特点
晶体硅的结构与金刚石相似—由 四面体组成的空间网状结构 (3)物理性质
晶体硅具有金属光泽的灰黑色固体、熔点高，硬度大、 是良好的半导体材料
高温
Si + C === SiC
(5)用途
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。 ①利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等 的芯片 ②可以制成光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池
1.2 二氧化硅 (1)晶体结构
硅氧正四面体形成的空间网状结 构 ，性质很稳定
(2)物理性质 常温下为固体，不溶于水，硬度大，熔、沸点高
生活中常见的传统无机非金属材料
陶瓷
玻璃
水泥
硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,它们种类
繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。
为什么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？
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，硅氧四面体结构 的特殊性，决定其特性。
阅读教材P19-21
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
学习目标
1、通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产 原料、性能和主要用途，知道玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料 在城乡建设中发挥的重要作用； 2、通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能 和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能在高科技领域所发挥的 重要作用，激发学习化学的兴趣； 3、结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料， 感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学习化学、投身国家建 设的社会责任感。
人教版高中化学必修二 无机非金属材料 化工生产中的重要非金属元素
石墨烯
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨
应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料
复合
材料
【情境·思考】从陶瓷材料发展的历史来看,经历了三次飞跃。由陶器进入瓷器这是第一次飞跃;由传统陶瓷发展到精细陶瓷是第二次飞跃;精细陶瓷粉体的颗粒较大,属微米级(10-6 m),用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级,用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料,得到新
2.素养目标:通过课题的探究学习,掌握硫、氮及其化合物的相关知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。
【素养探究】【探究一】酸雨成分的分析1.某同学查阅资料得知:酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。中国的酸雨多为硫酸型酸雨,
【迁移·应用】 2018年 11月5日至7日,世界光纤光缆大会在杭州举行。本次大会以“一个光纤连接的智能世界”为主题,围绕“全球光纤光缆供需走势”、“5G和物联网带来的需求展望”、“一带一路”倡议和“智能制造”等热点议题展开深入讨论与交流。光缆的主要成分为SiO2。
下列叙述正确的是 ( )A.CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸B.SiO2与CO2都不能与酸反应C.SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应D.水晶的主要成分是SiC
新教材高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课件新人教版
各种器皿，还可制造玻璃纤 维用于高强度复合材料
_黏__土__和__石__灰__石__ 水泥
少量石膏
水泥、沙子和碎石等与水混 合可以得到混凝土
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
含量
存在 存在形态
地壳中居 第__二___位
_氧__化__物__和_ _硅__酸__盐__
原子结构 示意图
酸盐
解析：光导纤维的主要成分是SiO2，SiO2属氧化物，A项错误；新 型无机非金属材料比传统无机非金属材料强度更好，B项错误；高温结 构陶瓷具有耐高温、耐酸碱腐蚀，硬度大等优点，C项正确；新型无机 非金属材料包括硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料，D项错误。
3．下列关于硅及其化合物的说法，正确的是
高温 Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑。(4)氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂，原因为 它能与 SiO2 反应，其反应化学方程式为 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
( C)
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――C→Si(粗)―H―C→l SiHCl3―H―2→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
新课情景呈现
看到计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验的玻璃仪器，你能 想象得出它们都是以硅或硅的化合物材料制成的吗？除了以硅酸盐为主 要成分的传统无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属材料吗？让 我们走进教材一起学习无机非金属材料。
2020-2021学年高一化学人教版(2019)必修第二册第5章第3节无机非金属材料(作业与测评)
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[预习作业]一、硅酸盐材料1．传统的无机非金属材料多为________材料，硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度________、________溶于水、________、________等特点。
2．陶瓷：是以________为主要原料，经高温烧结而成的。
3．玻璃：普通玻璃的主要成分为________、________和________，它是以________、________和________为原料，经混合、粉碎，在________中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的。
4．水泥：以________、________为主要原料，在________中煅烧，再加入适量________调节水泥硬化速率后制得产品成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。
二、新型无机非金属材料1．硅和二氧化硅(1)硅元素位于元素周期表中第________周期、第________族，处于金属与非金属的过渡位置，其单质的导电性介于____________________之间，是应用最为广泛的________材料。
(2)硅在自然界主要以________和________的形式存在。
(3)制取粗硅的反应方程式为________________________________________。
(4)二氧化硅可用来生产高性能的现代通信材料________。
2．新型陶瓷：高温结构陶瓷如碳化硅(俗称________)具有硬度________、______________性能。
3．碳纳米材料：主要包括________、______________、________等。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。
( )(2)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。
( )(3)光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”。
高中化学人教版2019必修第二册无机非金属材料
③玻璃
④陶瓷
（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于 混合物 (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 SiO2+4HF === SiF4↑+2H2O
。
（3）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
一、 硅酸盐材料
2、传统无机非金属材料
陶瓷
原料 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐) 反应条件 高温烧结 历史 青花瓷、唐三彩
China 瓷都
应用 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、 卫生洁具等
一、 硅酸盐材料
2、传统无机非金属材料
玻璃
原料 纯碱、石灰石和石英砂 工业设备 玻璃窑 主要成分 Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
【科学·技术·社会】
高温结构 陶瓷：
一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、 抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于 火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。
压电陶瓷： 主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转
化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。
高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的 化合 反应；
已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为 Si3N4 。
(3) 硅的工业制取
高温 SiO2+2C === Si+2CO↑
【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。
2019-2020学年高中化学人教版(2019)必修第二册学案：5.3无机非金属材料
第三节无机非金属材料
学习目标
1、了解硅及二氧化硅的主要性质及应用。
2、了解硅在半导体工业和二氧化硅、传统的硅酸盐制品和新型的无机非金属材料的应用。
3、认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响。
知识储备
一、硅酸盐材料
1、常见的硅酸盐产品
产品名称
陶瓷
玻璃
水泥
生产原料
黏土
B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体
C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性
D.碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
7、下列关于硅酸盐材料的说法错误的是（）
A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷
B.生产陶瓷的主要原料是黏土
C.普通玻璃的主要成分只有
D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要生产原料
8、山西博物院是太原市地标性建筑之一，下列相关说法正确的是（）
6答案及解析：
答案：A
解析：碳纳米管是由碳元素形成的单质,属于新型无机非金属材料，不属于有机合成纤维,A错误;碳纳米管与金刚石都是只由碳元素组成的单质，互为同素异形体，B正确;碳原子最外层有4个电子，不易得到或失去电子，所以碳单质性质稳定，由此可知，常温下碳纳米管具有较好的稳定性，C正确；碳纳米管是由碳原子构成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D正确：
(4)用途：性质决定用途，硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一类优良的材料得到广泛应用。作为传统无机非金属材料主角的三大硅酸盐材料：水泥、陶瓷、玻璃。
二、新型无机非金属材料
1、硅
（1）含量：在地壳中，硅的含量位居第二，仅次于氧。
（2）存在形式：自然界中无游离态的硅。硅的化合物几乎全部是二氧化硅和硅酸盐。广泛存在于各种矿物和岩石中。
《无机非金属材料》化工生产中的重要非金属元素PPT课件
水泥回转窑
特点
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品
具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬
用途
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具
建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维
大量用于建筑和水利工程
(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物( )(2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定( )(3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合( )(4)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土( )(5)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行( )(6)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化( )
4
O
O
2
(3)硅酸盐的特性硅氧四面体结构的特殊性，决定了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。
2.常见的硅酸盐材料
陶瓷
普通玻璃
普通水泥
原料
_____
__________________________________________________
主要原料：_____________辅助原料：适量的石膏
√
2.(2018·三门峡高一期末)高纯度晶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：
1
2
3
下列说法不正确的是A.步骤①的化学方程式：SiO2＋C Si＋CO2↑B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子C.步骤③中的反应为氧化还原反应D.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
2019新人教版高中化学必修二第五章重点知识点归纳总结(化工生产中的重要非金属元素)
第五章化工生产中的重要非金属元素第一节硫及其化合物一、硫和二氧化硫（一）硫1、硫元素的位置、结构与性质（1）硫元素位于元素周期表的第三周期、第ⅥA 族，硫原子的最外电子层有6个电子，在化学反应中容易得到2个电子，形成－2价硫的化合物。
（2）与氧元素相比，得电子能力相对较弱，非金属性比氧的弱。
故在富含O 2的地表附近的含硫化合物中，硫常显＋4价或＋6价，而氧显－2价。
2、硫单质的物理性质硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。
硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。
3、硫单质的化学性质（1）氧化性表现为与金属、H 2反应：与Fe 、Cu 、H 2反应的化学方程式分别为S ＋Fe=====△FeS、S ＋2Cu=====△Cu 2S、S ＋H 2=====△H 2S ，在这些反应，S 均作氧化剂。
（2）还原性表现为与O 2反应，其化学方程式为S ＋O 2=====点燃SO 2，反应中S 作还原剂。
注意：(1)硫的氧化性较弱，与变价金属反应，生成低价态的金属硫化物。
(2)硫与氧气反应，无论氧气是否过量，只生成SO 2。
（二）二氧化硫1、物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，易溶于水。
在通常情况下，1体积的水可以溶解约40体积的SO 2。
2、化学性质（1）具有酸性氧化物的性质①与H 2O 反应的化学方程式为：SO 2＋H 2OH 2SO 3。
②与碱(如NaOH)反应的化学方程式为：SO 2＋2NaOH===Na 2SO 3＋H 2O。
（2）还原性SO 2在一定条件下与O 2反应的化学方程式为：，生成的SO 3也是酸性氧化物，与H 2O 反应的化学方程式为：SO 3＋H 2O===H 2SO 4。
（3）氧化性SO 2与H 2S 反应的化学方程式为：SO 2＋2H 2S===3S ＋2H 2O。
（4）漂白性①SO 2通入品红溶液中，品红溶液褪色，加热时，溶液又变红色。
②SO 2的漂白原理：SO 2与某些有色物质生成不稳定的无色物质。
【高中化学】新型无机非金属材料+课件+高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
性能
应用
——
纳米汽车
比表面积大，强 度高、优良电化 学性能
复合材料、电池、 传感器
电阻率低、热导 光电器件、超级 率高，高强度 电容器、电池和
复合材料
跟踪强化
【教材P25 T2】
⑧⑩
③④⑤⑥⑦⑨ ①②③④
二、二二氧氧化硅化S硅iO的2 结构
Si O
共价晶体
分子晶体
立体网状结构
每1个Si原子周围结合4个O原子，同时每1个O原子周围结
合2个Si原子相结合，所以SiO2晶体是以1:2的比例组成正四面 体的立体网状结构。
SiO2表示二氧化硅的组 成（化学式）
决定了SiO2具有优良的 物理和化学性质
二、二结氧构化硅与S性iO质2 的关系 结构决定性质
硅藻土
天然的二氧化硅也叫硅石。 石英晶体是结晶的二氧化硅。 石英、水晶的主要成分都是SiO2
二、二氧化硅SiO2
2、物理性质
物质 状态（常温）
SiO2 固体
CO2 气体
熔点
高 1610℃
-56.6℃
沸点 水溶性
高 2230℃ 难溶
-78.5℃ 1：1
硬度
大
思考：为什么SiO2和CO2的物理性质差异很大？
正四面体的立体网状结构
物理性质
硬度大，熔点高， 难溶于水
化学性质
3、SiO2 的化学性质
①酸性氧化物
装装N碱a性O溶H溶液液的的试试剂剂瓶瓶用是橡 什胶么 塞样子的呢？
与强碱溶液反应： SiO2+2NaOH == Na2SiO3 + H2O
与碱性氧化物反应：SiO2
+
人教版高中化学必修第2册 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
变式训练已知:SiHCl3与过量H2在1 100 ℃反应制得高纯硅,且SiHCl3能与 水剧烈反应,在空气中易自燃。用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如 图所示(热源及夹持装置均已略去):
请回答下列问题:
(1)装置B中的试剂是
,装置C中的烧瓶需要加热,其目的
是。
(2)反应一段时间后,装置D中观察到的现象是
4.氮化硅是一种高温结构陶瓷,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业
上曾普遍采用高纯硅与氮气在1 300 ℃时反应获得氮化硅。
(1)根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途是
(填序号)。
①制汽轮机叶片 ②航空航天耐高温材料 ③制永久性模具 ④汽车发
动机
(2)画出N的原子结构示意图:
,写出氮化硅的
化学式:
。
(3)高纯硅与纯氮气反应制得氮化硅,请写出反应的化学方程
第五章 第ห้องสมุดไป่ตู้节 无机非金属材料
内
01 课前篇 素养初探
容
索
02 课堂篇 素养提升
引
素养目标
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.掌握晶体硅的制备原理,发展变化观念的学科核心素养。
课前篇 素养初探
硅氧四面体的结构示意图 ②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。
(2)三种常见硅酸盐产品
硅酸盐产品 原料
主要设备或生产条件 应用
陶瓷
黏土(主要成分为 含水的铝硅酸盐)
高温烧结
用于生产建筑材料、绝缘 材料、日用器皿、卫生洁 具等
玻璃(主要成 分为Na2SiO3 CaSiO3 和
硅和二氧化硅(课件)高一化学(人教版2019必修第二册)
小结
CO2 和SiO2化学性质比较
酸水 性 氧碱 化 碱性氧化物 物
氧 化碳 性
特 氢氟酸 性
二氧化碳 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+CaO=CaCO3
二氧化硅中每个Si周围结合4个O，Si在中心，O 在4个顶角； 许多个这样的四面体又通过顶角的 O相连，每个O与 2个Si相结合，二氧化硅晶体 中Si和O按1:2的比例组成立体网状结构的晶体， 二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度 大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。
SiO2的化学性质 ①SiO2是一种酸性氧化物。
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。
（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于 混合物 (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 SiO2+4HF === SiF4↑+2H2O
Si导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技 术和新能源技术的关键材料。
硅晶片是生产芯片的基础材料 硅太阳能电池
高纯硅的制备
制备原理
用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅， 然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。
制备流程
反应 方程式
【思考】能否通过反应SiO2＋2C 高温 Si＋2CO↑证明C、Si的还原性强弱？
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃， 具有黏结力强、耐高温等特性，
人教版高中化学必修第2册 第5章 化工生产中的重要非金属元素 第3节 无机非金属材料
解析: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为Na2SiO3、CaSiO3、
SiO2,C正确;二氧化硅能与NaOH溶液反应生成
Na2SiO3,Na2SiO3具有很强的黏合性,因此盛NaOH等强碱性
则橄榄石中铁为
价,辉石、斜长石及橄榄石属于
(填“氧化物”“混合物”或“硅酸盐”),辉石
(填“难”
或“易”)溶于水。
答案:(1)①②⑥⑦
(2)碳酸钙(或CaCO3)
(3)生成白色沉淀 Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3
或Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3 H2CO3
F2等反应,A不正确;自然界中硅以化合态形式存在,没有单质
硅,B不正确;SiO2用于制造光导纤维,而不是Si,D不正确。
2.二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列说法不正确的是
(
)。
A.二氧化硅是一种熔点高、硬度大的非金属氧化物
B.二氧化硅为酸性氧化物,能与水反应生成硅酸
C.实验室不能用磨口玻璃塞试剂瓶盛放氢氧化钠溶液
体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于
硅的说法中正确的是(
)。
A.硅的化学性质很稳定,常温下不能与其他物质发生反应
B.硅在自然界中的含量很大,自然界中存在大量的单质硅
C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片
D.高纯度的硅常被用来制造光导纤维
答案:C
解析:硅的化学性质很稳定,但在常温下能与强碱溶液、HF、
D.常温下,碳和硅的单质化学性质都不活泼
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人教版（2019版）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
一．硅酸盐材料
1．硅酸盐及其结构
（1）硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。
一般不溶于水，稳定性高。
它是构成岩石和土壤的主要成分。
（2）硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用氧化物的形式来表示其组成。
书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
注意事项：①氧化物之间以“· ”隔开；
①计量数配置出现分数应化为整数。
例如：硅酸钠Na2SiO3写成Na2O·SiO2，高岭石Al2Si2O5(OH)4写成Al2O3·2SiO2·2H2O
钾长石KAlSi3O8不能写成1
2
K2O·
1
2
Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2
（3）硅酸盐的硅氧结构
硅酸盐中，硅与氧构成硅氧四面体结构，每个硅原子结合四个氧
原子。
许多的这样的四面体还可以通过顶角的氧相互连接，每个
氧为两个四面体所共有，与两个硅相连。
由于结构的特殊性，决
定了硅酸盐材料大多具有高硬度、高熔点、难溶于水、化学性质
稳定、耐腐蚀等特点。
2．常用的硅酸盐与硅酸盐材料
（1）硅酸钠，化学式为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。
其生成方程有以下两种：
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
说明：由于Si、SiO2均可以与强碱反应，所以使用单质硅制成的芯片和光伏电池板，使用二氧化硅制成的光导纤维、玻璃、石英坩埚均不能和强碱溶液放在一起，避免腐蚀。
（2）硅酸盐材料——传统无机非金属材料
①陶瓷：由黏土（含水铝硅酸盐）为主要原料，高温烧结而成。
反应复杂。
此类陶瓷属于传统陶瓷。
①玻璃：以纯碱、石灰石、石英为原料，混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生反应生成以Na2SiO3、CaSiO3、SiO2为主要成分的混合体。
所发生的部分反应如下：
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
①水泥：一般的水泥指普通硅酸盐水泥，以黏土和石灰石为主要原料，高温煅烧，后加石膏调和而成。
主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。
二．新型无机非金属材料
1．碳元素知识回顾
（1）碳单质：碳在常温下非常稳定，但在高温条件下活动性增强，主要表现为还原性
①与单质反应2C+O22CO C+O2CO2
②与某些氧化物反应C+CO22CO （高炉炼铁中反应之一）
C+H2O(g)CO+H2 （制取水煤气的反应）
2C+SiO2Si+2CO↑（粗硅制取）
C+2CuO2Cu+CO2↑（热还原法炼铜）
③与氧化性酸反应
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O （黑面包实验出现刺激性气味原因）
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
（2）碳单质的同素异形体
①金刚石：化学式为C，是自然界中硬度最大的物质，摩氏硬度系数为10（旧），其绝对硬度较刚玉（红蓝宝石的组成，主要成分为Al2O3）高出4。
由于其为原子晶体，且晶体的结构为立体网状结构，化学键键长短、键能大，所以稳定程度很高，具有高熔点，高硬度的特点，但没有导电性。
结构如下图：
②石墨与石墨烯:化学式为C，石墨烯是石墨的单片层结构。
石墨是分子晶体、原子晶体和金属晶体的过渡体，所以通常叫做混合晶体。
正因为此，石墨具有良好的导电性，同时具备润滑等特点，在铅笔的笔芯中就含有石墨！两者结构如下：
石墨石墨烯
③足球烯：化学式C60,俗称碳60，也称为富勒烯。
非金属单质，属于分子晶体。
结构如下：
④焦炭：化学式C，大量储存于煤炭与矿石中，是炼钢中使用量很大的原料之一。
（3）碳的氧化物
①CO
物理性质：无色无味、难溶于水，有剧毒的气体。
具有可燃性和还原性。
化学性质：以还原性为主
2CO+O22CO2
3CO+Fe2O32Fe+3CO2 （高炉炼铁的主要反应）
CO+H2O CO2+H2
②CO2
物理性质：无色无味，能溶于水(1∶1)的气体。
密度比空气大，易液化。
化学性质：表现为氧化性和酸性
氧化性：CO2+C2CO
酸性氧化物的通性CO2+H2O H2CO3 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2 2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2 CO2+CaO
CaCO3
（4）碳酸盐
①溶解性：正盐中只有碱金属的碳酸盐和铵盐溶于水，所有酸式盐均溶于水。
一般酸式盐比相应正盐易溶，但碱金属的碳酸氢盐比正盐溶解度小。
②热稳定性：一般规律：可溶性碳酸正盐＞不溶性碳酸正盐＞酸式碳酸盐。
Na2CO3＞CaCO3＞NaHCO3
③正盐与酸式盐的相互转化
2．无机非金属材料的主角——硅
（1）单质硅：化学式Si，结构与金刚石相同，属于原子晶体，硬度和熔点均很高。
在常温下，硅的化学性质不活泼。
不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应。
但可与氟气、氢氟酸和强碱反应，所以含有单晶硅的元件需避免接触上述物质。
①硅和氟气、氢氟酸的反应：Si+2F2==SiF4
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。
②硅在氧气中加热：Si+O22
③硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
④硅的工业制法
△
④晶体硅的用途：用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。
高温高温
①与盐的反应：SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
①用途：水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品；SiO2是制光导纤维的重要原料；较纯的石英用于制造石英玻璃；石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。
（3）硅酸：硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，能形成胶体。
硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶——“硅胶”。
①硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，在与碱反应时只能与强碱反应。
如：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。
△
①硅酸的热稳定性很差，受热分解为SiO2和H2O。
H2SiO3SiO2+H2O
①硅酸的制取
由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。
Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，
Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3（证明酸性：H2CO3＞H2SiO3）
3．新型无机非金属材料
（1）新型陶瓷
①碳化硅：化学式SiC，俗称金刚砂，结构类似金刚石，属于原子晶体，硬度很大。
用作砂纸和砂轮的磨料。
抗氧化能力强，所以可以用作耐高温材料。
其中氮化硅（化学式Si3N4），也属于该类耐高温材料的陶瓷。
②除此之外，还有像压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等，均不同于传统陶瓷，应用领域更加广泛。
（2）纳米材料：主要包括富勒烯（C60）、石墨烯、碳纳米管等。