人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料多媒体教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料多媒体教学ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了课标要求，新课导入，PART01，硅单质，交流讨论，随堂演练，PART02，二氧化硅，PART03，新型无机非金属材料等内容，欢迎下载使用。
1. 掌握硅单质、二氧化硅的核心化学性质，能书写关键反应方程式， 理解结构与性质的关系。2. 熟知硅、二氧化硅在工业、生活中的典型用途，建立性质决定用途 的逻辑。3. 了解新型无机非金属材料的种类、特性及应用，区分传统与新型材 料的差异。
1. 宏观辨识与微观探析：从硅、二氧化硅结构分析性质，建立 “结构-性质-用途”关联。2. 证据推理与模型认知：通过材料实例推理性能与组成关系，构 建材料认知模型。3. 科学态度与社会责任：认识材料对社会发展的作用，树立合理 利用资源的责任意识。
你知道这些在建筑时都主要采用了哪些材料吗？
一些材料含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。
随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。
高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料。
新型无机非金属材料具有的特性① 承受高温，强度高。 ② 具有光学特性。③ 具有电学特性。 ④ 具有生物功能。
请同学们分组讨论沙子和芯片的成分是什么呢？
硅及其化合物是如何转化的？硅在自然界以什么形式存在？ 硅单质具有哪些性质？
硅原子的最外电子层有4个电子，既不容易得到4个电子，也不容易失去4个电子。硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物。
①第三周期第ⅣA族②分界线处
3、硅元素在自然界的存在形式
硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，自然界中不存在游离态的硅，因此硅都以化合态存在于自然界，硅在自然界主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物质）和氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大质脆、熔点高，导电性介于导体与绝缘体之间，具有特殊的光学和电学性能
硅有晶体硅和无定形硅两种单质
Si+2F2 = SiF4
①常温下，化学性质稳定，但能与氟气、氢氟酸、强碱发生反应。
Si + 4HF = SiF4↑ +2H2↑
Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
②加热时能与氧气发生反应。
③高温时能与碳、镁、氯气、氮气发生反应。
碳化硅(俗名：金刚砂)
半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，你知道其含义吗？请同学们分组讨论如何从沙滩到用户?
（高纯硅 99.9999999％）
1800 ~ 2000℃
①Si导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料②硅是信息技术的关键材料，高纯硅还用于传感器、探测器领域③制作硅芯片、太阳能电池
3．下列各选项中物质的分子式都相同，其中属于同一类物质的是A．和B．CH3OCH3和CH3CH2OHC．正戊烷和新戊烷D．和【答案】C
1.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：
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 ml Si，转移4 ml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
光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么？碱性环境下，光导纤维为什么会失去传播信号的能力？
石英、水晶、玛瑙、沙子
SiO2晶体中没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子，因此性质稳定。
SiO2是由Si和O按1 ： 2的比例组成的立体空间网状结构。通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。
Q1：1ml SiO2含有多少硅氧键？
以硅为研究对象，1mlSiO2含有1ml硅原子，1ml硅原子会形成4ml硅氧键
硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电
具有酸性氧化物的通性（类比CO2）
a.不溶于水，不与水反应（特殊）
4、化学性质——SiO2的特性
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
水晶、石英和玛瑙可制作饰品和工艺品；
纯净的SiO2是光学和光纤制品的基本原料
1.实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？
2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？那应该用什么材质的试剂瓶？
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作粘合剂和防火剂。
2、埋在地下的光导纤维常因土壤成碱性而断路，为什么？用离子方程式表示。
SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O
3、SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性氧化物？
错。因为SiO2 + 4HF == SiF4↑+2H2O，生成的SiF4 不属于盐。
1、加热熔融NaOH不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使 用铁坩埚，为什么？
陶瓷和石英中的SiO2能与NaOH反应，铝坩埚也能与NaOH反应，而铁不与NaOH反应。
CO2+2NaOH==== Na2CO3+H2O
SiO2 + 2NaOH ==== Na2SiO3 +H2O
SiO2+4HF==== SiF4↑+2H2O
二氧化碳和二氧化硅——归纳提升
思考：根据反应 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3 ＋CO2↑，能否证明硅酸的酸性比碳酸强？若不能，又该如何证明？
【答案】①不能。因该反应不是在溶液中进行， 所以不能证明硅酸的酸性强于碳酸的酸性。
②可用右图装置和方法来证明硅酸和碳酸酸性的强弱：
“强酸制弱酸”的反应原理只适用于水溶液中进行的反应，不适用于高温条件下的固体间的反应。
2. 下列关于二氧化硅的叙述正确的是（　　）A．SiO2能与水反应生成硅酸B．SiO2与CO2的结构相同C．SiO2用于太阳能电池D．SiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中
3. 能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（　　）A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D．CO2是气体，而SiO2是固体
4.下列关于硅酸的说法正确的是（　　）A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得B．可用反应Na2SiO3+2HCl === 2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠
5.有下列物品或设备：①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片（1）用到硅单质的是______．（用序号填写，下同）（2）所用材料主要为SiO2的是_________．（3）所用材料主要成分为硅酸盐的是____________．
三、新型无机非金属材料
1、新型陶瓷——金刚砂
用于火箭、汽车发动机和耐高温材料
具有硬度大和优异的 性能
由碳原子和硅原子通过_______连接而形成，与_______的结构类似
1、新型陶瓷——压电陶瓷
用于滤声器、扬声器、超声波探伤器
具有压电性外，能实现机械能与电能的相互转化
主要有钛酸盐和锆酸盐等
1、新型陶瓷——透明陶瓷
用于高压钠灯、激光器、高温探测窗
具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好
氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷
1、新型陶瓷——超导陶瓷
主要用于电力、交通、医疗等领域
在某一临界温度下电阻为零，具有超导性
2、碳纳米材料——富勒烯
世界上最小的汽车“纳米汽车”不过3至4纳米见方，不到头发丝直径的2万分之一，却拥有完美的底盘、轮轴和车轮。它的轮轴能像汽车的轮轴一样平滑旋转，而轮轴末端是4个由C60做成的轮子。“纳米汽车”可用来运输单个的有机分子，生产复杂的材料或药物。大量的“纳米汽车”还可以组成“纳米生产线”，大大提高加工效率。
石墨这种片层状的碳原子结构，虽然每一层都十分坚固，但层与层之间的范德华力较小，一旦施加外力就容易分层断裂，既然如此，科学家们有了一个大胆的想法，能不能从石墨中分离出坚固的单层碳原子？
2、碳纳米材料——石墨烯
只有一个 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
2、碳纳米材料——碳纳米材料
由 卷成的管状物，具有 尺度的直径
比表面积大，具有高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
1978年科幻作家阿瑟▪克拉克在《天堂之泉》一书中具体描绘了”太空天梯”.将其描述为一根长长的缆绳,人们可以通过这根连接空间站和地面的缆绳往返太空和地面之间,并且将建筑材料运到宇宙之中建设太空城市 。要实现这个梦想，就必须要找到制造“天梯”材料.从地球到月球跨越38万公里，普通钢丝强度低、密度大，仅仅9公里的高度，就很容易被自身的重量拉断。科学家计算出，迄今为止只有一种材料满足要求，有望承担这一神圣的历史使命，它就是碳纳米管。
传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷
石墨烯、富勒烯、碳纳米管
存在：化合态（亲氧元素）
1. 判断正误：(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在(　　)(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　)(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维(　　)(4)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4(　　)(5)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　)(6)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱(　　)
2.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质（如图）。下列说法错误的是（　　）A．图所含反应都不属于氧化还原反应B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料C．用盐酸可除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的碳酸钙D．高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣
3.二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列说法不正确的是(　　)A．二氧化硅是一种立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大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D．氢氟酸能雕刻玻璃，不能用玻璃瓶盛放氢氟酸
4．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．普通玻璃的主要成分是二氧化硅C．陶瓷的主要原料是黏土D．硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
5. 下列有关硅的说法不正确的是(　　)A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反
6.化学创造美好生活，下列说法错误的是A．超导陶瓷可应用于磁悬浮技术B．手机芯片和光导纤维的主要成分都是硅单质C．光化学烟雾和臭氧层空洞的形成均与NOx有关D．SiC硬度很大，可用作砂轮的磨料，是一种新型无机非金属材料
7.高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应流程如下：下列说法不正确的是A．制备粗硅的反应方程式为B．反应①②③均为氧化还原反应C．流程中HCl和H2可以循环利用D．反应②与反应③互为可逆反应