人教版高中化学必修第二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课件+学案(共66张PPT)

第三节　无机非金属材料 [学习目标]　1.了解传统无机非金属材料的原料、成分、性能及其在生产中的应用。　2.了解硅、二氧化硅的结构、性质及其在生产中的应用。　3.知道几种常见的新型无机非金属材料的成分及在生产中的应用。 任务一　硅酸盐材料 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si。 3．常见的硅酸盐材料 (1)陶瓷 产品 主要原料 制备过程 生产应用 陶瓷 黏土 原料经高温烧结而成 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 (2)玻璃和水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通 玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等 水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 [交流研讨]　(1)为什么陶瓷、玻璃、水泥都具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点？ 提示：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体（结构如图所示）： 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。 (2)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，发生复杂的物理和化学变化而制得。写出其中发生反应的化学方程式。 提示：Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 4．常见玻璃种类及其性能、用途 玻璃种类 性能 用途 含铅的光学玻璃 透光性好，折射率高 制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜 加入硼酸盐的玻璃 耐化学腐蚀、耐高温急剧变化 制实验玻璃仪器 加入金属氧化物或盐得到的彩色玻璃 具有多种颜色 建筑、装饰 1．下列关于玻璃的叙述正确的是(　　) A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英 B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C．普通玻璃的主要成分为Na2O·CaO·6SiO2，说明普通玻璃为纯净物 D．过量的泥沙、纯碱和石灰石熔融后生成玻璃 答案：D 解析：A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石英砂和石灰石，A错误；B．普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，B错误；C．还含有其他物质，普通玻璃是混合物，C错误；D．泥沙主要成分为二氧化硅，过量的泥沙、纯碱和石灰石熔融后生成玻璃，D正确；故选D。 2.（2023·日照高一月考）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色瓷的诗句，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、耐高温 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 答案：C 任务二　新型无机非金属材料 1．硅 (1)主要用途：生产半导体材料，如硅芯片、硅太阳能电池。 (2)高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： (a)SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (b)Si＋3HClSiHCl3＋H2。 (c)SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 2．二氧化硅 (1)SiO2的性质 (2)二氧化硅的用途：用于生产光导纤维。 [交流研讨]　阅读情境素材，回答下列问题： 素材1：SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，SiO2与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3。 素材2：氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和水，可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。 (1)能否用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸？若不能，写出化学方程式，简述理由。 提示：不能，玻璃中含有二氧化硅，能被氢氟酸腐蚀，发生反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (2)实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚 ... ...