第五章第3節

第2課時高中化學人教版必修第二冊無機非金屬材料你知道水晶、瑪瑙、沙子的主要成分是什么嗎？課前引入1.存在與用途SiO2是沙子、水晶、石英、瑪瑙的主要成分，可用于制光導纖維SiO2是不溶于水的固體，熔、沸點高，硬度大立體網狀結構，Si原子和O原子比例1:2通常用SiO2來表示二氧化硅的組成一、二氧化硅1、結構OSi2、物理性質注意：SiO2是二氧化硅的化學式(表示組成)而不是分子式，沒有SiO2分子，它是原子晶體二氧化碳

二氧化硅

水堿堿性氧化物CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不反應SiO2+

2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3高溫因為玻璃中含有SiO2，會與NaOH溶液反應生成硅酸鈉，使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開。為什么實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？思考P25T5酸性氧化物3、化學性質一、二氧化硅【思考與交流】P25T3與HF反應：_______________________________________________SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O3、化學性質一、二氧化硅思考1：實驗室能否用玻璃瓶盛裝氫氟酸（HF）？注意：實驗室用塑料瓶來盛裝HF用途：氫氟酸可以刻蝕玻璃②

二氧化硅的特性

思考2：某同學根據SiO2既可與堿反應,也能與氫氟酸反應推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?only氫氟酸能腐蝕玻璃在玻璃表面涂上一層石蠟在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸洗掉酸并去掉石蠟①②③【玻璃雕刻步驟】【合作探究】普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料，經混合物、粉碎，在玻璃窯中熔融，發生復雜的物理、化學變化。而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。試寫出反應的化學方程式Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高溫SiO2不能與水反應生成硅酸Si

SiO2H2SiO3

Na2SiO3③

高溫條件與碳酸鹽反應SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑3、化學性質一、二氧化硅工業制玻璃Na2SiO3水溶液俗稱：水玻璃用途：制備硅膠、木材防火劑、肥皂填充劑、黏膠劑硅酸H2SiO3：難溶于水，比碳酸還要弱的酸，不能使指示劑變色組織建設如何通過實驗來證明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3鹽酸飽和Na2SiO3溶液CO2(HCl)排除干擾酸性：H2CO3>H2SiO3

自主探究拓展飽和NaHCO3溶液組織建設自主探究如何通過實驗來證明硅酸的酸性比碳酸弱？飽和Na2SiO3溶液CaCO3鹽酸CO2(HCl)CO2Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+2NaCl價值5元的沙子SiO2Si價值5000元的芯片點沙成金從沙灘到用戶③

高溫條件與碳酸鹽反應SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑3、化學性質一、二氧化硅④與C單質反應SiO2+2C====Si+2CO↑高溫工業制玻璃提示：氧化性、還原性的強弱，必須是在通常的情況下發生的反應，上述反應是在高溫條件下發生的，故不能比較還原性的強弱。由于該反應有CO脫離體系，促進反應進行。思考3：能否說明碳的還原性大于硅？高純硅的制備工業上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經氫氣還原得到高純硅。①

SiO2+2CSi+2CO↑18000C~20000C②

Si+3HClSiHCl3+H23000C③

SiHCl3+H2Si+3HCl11000C新型無機非金屬材料模塊二材料按照化學組成和特性分類無機非金屬材料金屬材料高分子材料：傳統無機非金屬材料新型無機非金屬材料塑料、合成橡膠、合成纖維陶瓷，玻璃，水泥硅（半導體材料）、SiO2（光纖），新型陶瓷，碳納米材料硅酸鹽

一、傳統無機非金屬材料傳統非金屬材料多為硅酸鹽材料，在日常生活中隨處可見。如制作餐具的陶瓷、窗戶上的玻璃、建筑用的水泥等。陶瓷玻璃水泥由Si

、O金屬(鋁,鐵,鈣,鎂,鉀,鈉等)等元素組成的化合物的總稱硅酸鹽的結構硅氧四面體結構為什么硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點？【思考1】在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，硅氧四面體結構的特殊性,決定其特性。一、傳統無機非金屬材料—硅酸鹽材料1、陶瓷陶瓷原料：歷史：應用：黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)青花瓷、唐三彩生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等生產過程：原料經高溫燒結發生復雜的化學變化反應原理：

Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑玻璃原料：工業設備：應用：純堿、石灰石和石英砂玻璃窯主要成分：生產建筑材料、光學儀器、各種器皿，制造玻璃纖維用于高強度復合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO22、玻璃生產過程：原料經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，

發生復雜的物理和化學變化而制得水泥原料：工業設備：黏土和石灰石水泥回轉窯混凝土：水泥、沙子和碎石等與水混合石膏的作用：條件：高溫煅燒調節水泥硬化速率3、水泥石灰石黏土按比例混合磨細回轉窯生料水泥煅燒熟料加石膏磨粉2一、硅和二氧化硅二、新型陶瓷三、碳納米材料新型無機非金屬材料具有特殊的光學和電學性能一、新型陶瓷新型陶瓷組成不再限于傳統的硅酸鹽體系特性和功能在光學、熱學、電學、磁學等方面具有很多新的特性和功能實例SiC俗稱金剛砂具有類似金剛石的結構，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料具有優異的高溫抗氧化性能，使用溫度可達1600℃，可用作耐高溫結構材料、耐高溫半導體材料二、新型無機非金屬材料①

高溫結構陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優良性能。與金屬材料相比，更能適應嚴酷的環境，可用于火箭發動機、汽車發動機和高溫電極材料等。②

壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實現機械能與電能的相互轉化，可用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等。③

透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優異的光學性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。④

超導陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導性，用于電力、交通、醫療等領域。一、新型陶瓷新型無機非金屬材料二、碳納米材料

碳納米材料是近年來人們十分關注的一類新型無機非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫藥等領域有著廣闊的應用前景。二、碳納米材料主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫藥等領域有著廣闊的應用前景。富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，代表物C60C60的發現為納米科學提供了重要的研究對象，開啟了碳納米材料研究和應用的新時代。新型無機非金屬材料碳納米管可看成由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。比表面積大，有相當高的強度和優良的電學性能，可用于生產復合材料、電池和傳感器等。