人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料评优课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料评优课课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了硅酸盐材料，一硅和二氧化硅，半导体材料，2硅的制备，如何制备高纯度的硅，价值5元的沙子，价值5000元的芯片，点沙成金，从沙滩到用户，物理性质等内容，欢迎下载使用。
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）
Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料
黏土和石灰石以及其他辅料
大量用于建筑和水利工程
思考：生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)，而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生产过程中发生了怎样的反应？试写出反应的化学方程式。
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。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。
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？
（1）硅元素的存在与结构
翻看元素周期表，找出硅元素的位置，画出其原子结构示意图，并与碳原子比较。
二、新型无机非金属材料
处于金属与非金属的过渡位置
硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
硅在地壳中含量仅次于氧，位于第二位。
通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式？
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、约占地壳总量的90%以上。
硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。
碳化硅(俗名：金刚砂)
工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅
工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性大于硅？
提示：氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况下发生的反应，上述反应是在高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。
集成电路 　　　
Si导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料，是信息技术的关键材料。
电脑中央处理器（CPU）
硅和SiO2都是正四面体结构性质很稳定
（1）二氧化硅（ SiO2）的晶体结构
难溶于水，熔点高，硬度大。
化学性质很稳定，不活泼。
结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土
（2）二氧化硅（ SiO2）存在形式
SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。
实验室不用玻璃瓶盛装氢氟酸！！
SiO2＋4HF === SiF4↑＋2H2O
1．实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成 Na2SiO3，硅酸钠水溶液有粘性，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2 ＋ 2NaOH === Na2SiO3 ＋H2O
2．某同学根据SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物是否正确?
不正确。因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，但是属于酸性氧化物。
①酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐 SiO2 + CaO ==== CaSiO3
与强碱反应生成盐和水 SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 +H2O
③与HF的反应（ SiO2的特性）
SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O
与某些盐的反应 SiO2 + Na2CO3 ==== Na2SiO3 + CO2↑
（3）二氧化硅的化学性质
碳原子和硅原子通过共价键连接
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。
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。
主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。
在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域。
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代
是由石墨片层卷成的管状物有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低，热导率高，具有很高的强度。应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面
1．地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（ ）A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬
2．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液
3．下列关于无机非金属材料的说法中正确的是（ ）A.传统无机非金属材料是指：光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差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
【解析】A项中，光导纤维是新型无机非金属材料；B项中，强度比较差是错误的；D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。
4．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)下列物质不属于硅酸盐的是________。 A.陶瓷 B.玻璃 C.水泥 D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和CO2都属于酸性氧化物，性质相似，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_____________________________，工艺师常用_________ (填物质名称)来雕刻玻璃。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作___________。 (4)工业上常利用反应2C+SiO2 ==== Si+2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是______(填化学式，下同)，氧化剂是________。
SiO2+2NaOH === Na2SiO3+H2O
【解析】(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含硅元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH === Na2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中+4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。