高中化学人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料说课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料说课课件ppt，共53页。PPT课件主要包含了学业基础，核心素养，学考评价，Na2O·SiO2，铝硅酸盐，硅酸盐，石灰石，石英砂，Na2SiO3，CaSiO3等内容，欢迎下载使用。
核心微网络新课程标准1.知道常见无机非金属材料，结合实例认识材料组成、性能及应用的联系；2.能从材料组成的角度对无机非金属材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理使用。素养新要求 1.能从二氧化硅、二氧化碳的结构角度分析两者性质的差异，形成“结构决定性质”的观念；2.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，提高学生努力学习化学，投身国家建设的社会责任感。
一、硅酸盐材料1.硅酸盐的组成和性质（1）概念：由　　　、　　　和　　　组成的化合物的总称（2）性质：固态，大多不溶于水，化学性质很　　　.（3）表示方法：如Na2SiO3→　　　　　.
状元随笔　硅酸盐的结构在硅酸盐中，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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。硅氧四面体的结构示意图
2.三种常见的硅酸盐产品——传统无机非金属材料
【学而思】思考：根据制备玻璃的原料（纯碱、石灰石、石英砂）和玻璃的成分（Na2SiO3、CaSiO3和SiO2），思考制备玻璃的化学方程式。纯碱＋石英→Na2SiO3：____________________________________。石灰石＋石英→CaSiO3：___________________________________。
二、新型无机非金属材料1.硅（1）硅的存在、结构、应用单质硅是应用最为广泛的　　　　材料。
（2）高纯硅的制备其中涉及的主要化学反应为①_________________________________________________②_________________________________________________③_________________________________________________
（3）化学性质①常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF（氢氟酸）、强碱（如NaOH）溶液反应。Si＋　F2===　　　，Si＋　　HF===　　　　　　　　，Si＋2NaOH＋H2O===　　　　　。②加热条件下和某些非金属单质（如O2、Cl2）发生反应。Si＋O2 　　　　。（4）用途①半导体材料，如　　　　等。②新型能源，如　　　　　　等。
Na2SiO3＋2H2↑
2.二氧化硅（1）存在水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是　　　　。沙子中含有小粒的石英晶体。（2）结构SiO2晶体是　　空间网状结构，每个Si结合　个O，每个O结合　.个Si，N（Si）∶N（O）＝　　.二氧化硅晶体的结构模型图
（3）物理性质（4）化学性质
（5）用途建筑材料、　　　纤维（主要成分　　　）、　　　坩埚、饰物和工艺品。
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
4.碳纳米材料碳纳米材料在能源、　　、医药等领域有广阔的前景。
【应用尝试】1.将下列左栏中的物质与右栏中对应的性质、用途用线连起来：
2.填写下列物质主要化学成分的化学式或名称。（1）刚玉：_________；（2）石英钟：_______；（3）硅太阳能电池：__；（4）水晶镜片：_____；（5）门窗玻璃：_____________________________________。
【学而思】质疑：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＋2CO↑，证明C、Si的非金属性强弱？ 
不能。硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从SiO2中还原出硅。
[即学即练]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）SiO2是空间正四面体网状结构晶体。（　　）（3）SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应。（　　）（4）利用石英坩锅可熔融NaOH固体。（　　）（5）氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存。（　　）（6）SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的。（　　）（7）水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。（　　）（8）光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”。（　　）（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。（　　）
2.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
3.陶瓷版“冰墩墩”和“雪容融”均产自中国陶瓷之乡，下列说法错误的是（　　）A．陶瓷、玻璃和水泥均属于无机非金属材料B．陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分为Fe2O3C．陶瓷可用于日用的器皿、建筑材料等D．陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成的
解析：水泥、玻璃、陶瓷均属于无机非金属材料，故A正确；Fe2O3是红棕色物质，而陶瓷版“冰墩墩”上为黑色涂料，故不是氧化铁，故B错误；陶瓷可用于日用的器皿、建筑材料等，故C正确；陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制发生复杂的化学反应而制成的，故D正确。
4.关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是（　　）A．化学性质不活泼B．可溶于水且显酸性C．熔沸点较低，物理性质与CO2相似D．是酸性氧化物，不溶于任何酸
5.光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一。光导纤维的主要成分是（　　）A．Si B．SiO2C．Na2SiO3 D．SiCl4
解析：光导纤维的主要成分是SiO2。
6.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。
目标1 硅的结构特点、特性与制法例1. 下列关于硅的说法中，错误的是（　　）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，但比金刚石硬度小，熔点低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
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。
[提升1]　硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有______________________________________。
（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图如下：①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中加热到1 600～1 800 ℃，除生成粗硅外，也可以生成碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为__________________________________。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学方程式为______________________________。（3）还原炉中发生的化学反应为___________________________。
状元随笔　解答信息实验题时要特别注意以下两点：（1）分析题目信息，注意实验操作或具有特殊性质的物质；（2）与已掌握的知识进行对比分析，充分利用信息进行知识迁移。
关键能力1.晶体硅的结构结构类似于金刚石。
2.硅单质的化学性质（1）常温下：①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4；②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
状元随笔　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。工业制备高纯硅的原理示意图
目标2 含硅物质的性质应用与转化例2. 歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案生动形象，但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2Ox，铜为＋2价），下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是（　　）A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶于强酸和强碱D．x等于6
解析：BaCuSi2Ox中，Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，O为－2价，由化合价规则：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋(－2)×x＝0，得x＝6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaO·CuO·2SiO2，A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡的性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。
[提升2]　A、B、C、D、E五种含硅元素的物质，相互转化关系如图所示：（1）推断A～E的化学式：A　　　　，B　　　　，C　　　　，D　　　　，E　　　　。（2）①写出B―→A的化学方程式____________________________。②A―→C的离子方程式___________________________________。
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
解析：在空气中燃烧生成D，B可能为Si，B和D都能与NaOH溶液反应生成A，则A为Na2SiO3，A和盐酸反应生成C，C为H2SiO3，H2SiO3受热分解又生成SiO2，证明B为Si，E为CaSiO3。
状元随笔　硅及其化合物转化关系题中的突破口（1）硅、二氧化硅的结构：如硅与金刚石结构相似。（2）硅、二氧化硅的物理性质：如硬度大，熔、沸点高。（3）特征性质：①与强碱溶液反应放出H2的非金属单质是硅。②不与H2O反应、能与氢氟酸反应（或雕刻玻璃）的酸性氧化物为SiO2。③难溶于水的无机酸是H2SiO3。 
关键能力硅及其化合物的“价—类二维图”
状元随笔　硅酸钠（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↓。
1.“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是（　　）A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
2.[2022·广东卷]广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是（　　）
解析：鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面，经过烘烤，汞蒸发而金固结于器物上的一种传统工艺，其中不含硅酸盐，故A项不符合题意；蒜头纹银盒中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，故B项不符合题意；广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，故C项符合题意；铜镀金钟座是铜和金等制得而成，其中不含硅酸盐，故D项不符合题意。
3.材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（　　）
解析：刚玉的主要成分是三氧化二铝，金刚石的成分是碳。大理石、石灰石的主要成分都是碳酸钙；水泥、玻璃属于硅酸盐；沙子、石英的主要成分都是二氧化硅。
4.中国高铁对实现“一带一路”的倡议有重要的作用。（1）建设高铁轨道需要大量的水泥，生产水泥的主要原材料是黏土和　　　　；还需要加入适量　　　　调节水泥硬化速率。（2）高铁上的信息传输系统使用了光导纤维，其主要成分是　　　　；乘务员使用的无线通话机的芯片材料是　　　　。（3）高铁上安装有许多玻璃，氢氟酸可以处理玻璃表面的微裂纹，氢氟酸与玻璃中的二氧化硅反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。（4）高铁上的卫生间没有任何异味，是由于所使用的马桶、地漏和洗手盆下水口都是纳米硅胶的高科技产品。向硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。
5.关于硅及其化合物的叙述中，正确的是（　　）A.硅是良好的半导体材料，可以与NaOH溶液和氢氟酸反应B.二氧化硅与石灰石反应：SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO↑C.用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2C Si＋2CO2↑D.水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
6.为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）。请据此回答：（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为　　　。（2）装置B所盛的试剂是　　　　　　　　　　　　，其作用是　　　　　　　。（3）装置C所盛试剂是　　　　　，C中反应的离子方程式是____________________________________。（4）由此得到的结论是酸性　　　　>　　　　>　　　　。
饱和NaHCO3溶液　
解析：根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故将CO2通入Na2SiO3溶液前需将CO2中的HCl吸收，故可选用饱和NaHCO3溶液。
练后感悟CO2与SiO2的性质区别