高中化學(xué)-新人教浙江必修2第5章第3節(jié)無機(jī)非金屬材料課件

第三節(jié)無機(jī)非金屬材料

第三節(jié)無機(jī)非金屬材料高中化學(xué)—新人教浙江必修2第5章第3節(jié)無機(jī)非金屬材料課件一、硅酸鹽材料必備知識·自主學(xué)習(xí)產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備主要成分用途陶瓷_____(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)硅酸鹽建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等玻璃_____、_______、石英砂(主要成分是____)玻璃窯_______、______、SiO2建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、高強(qiáng)度復(fù)合材料等水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)窯硅酸鹽建筑材料、水利工程黏土純堿石灰石Na2SiO3CaSiO3SiO2一、硅酸鹽材料必備知識·自主學(xué)習(xí)產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備主要成分【自主探索】

(1)硅酸鹽材料具有哪些常見特點(diǎn)?這是什么原因造成的?生產(chǎn)水泥時(shí)為什么加入適量石膏?提示:硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn),這是由于硅氧四面體的特殊結(jié)構(gòu)決定的。加入適量石膏是為了調(diào)節(jié)水泥的硬化速率?！咀灾魈剿鳌?2)(情境思考)藏器曰∶玻璃,西國之寶也。玉石之類,生土中?；蛟魄q冰所化,亦未必然。時(shí)珍曰∶出南番。有酒色、紫色、白色,瑩澈與水精相似,碾開有雨點(diǎn)花者為真。外丹家亦用之。藥燒者有氣眼而輕。如何書寫玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)方程式?提示:Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑。高溫====高溫====(2)(情境思考)藏器曰∶玻璃,西國之寶也。玉石之類,生土中(3)(教材二次開發(fā))教材中描述“生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝,可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃”。用途玻璃中添加的原料優(yōu)點(diǎn)制造眼鏡、照相機(jī)和透鏡等添加含___的原料透光性好,折射率___實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器加入___________耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化建筑、裝飾___________或鹽彩色玻璃鉛強(qiáng)硼酸鹽原料金屬氧化物(3)(教材二次開發(fā))教材中描述“生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝二、新型無機(jī)非金屬材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在與結(jié)構(gòu)二、新型無機(jī)非金屬材料(2)單質(zhì)硅的制備:(2)單質(zhì)硅的制備:(3)硅和二氧化硅的用途(連一連)(3)硅和二氧化硅的用途(連一連)2.新型陶瓷2.新型陶瓷3.碳納米材料碳納米材料在能源、_____、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的前景。信息3.碳納米材料信息【自主探索】

(1)為什么實(shí)驗(yàn)室盛放NaOH溶液的試劑瓶要用橡膠塞而不能用玻璃塞?提示:當(dāng)玻璃瓶配玻璃塞時(shí),瓶口內(nèi)壁和瓶塞外壁都進(jìn)行了磨砂處理。玻璃中含SiO2,磨砂玻璃遇到強(qiáng)堿如NaOH溶液時(shí),SiO2與NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3,使試劑瓶受腐蝕。Na2SiO3有良好的黏結(jié)性,它易使瓶口與瓶塞黏在一起而難以開啟。故使用橡膠塞而不能使用玻璃塞?！咀灾魈剿鳌?2)(知識關(guān)聯(lián))如何通過實(shí)驗(yàn)證明生石灰中既混有石英,又混有石灰石?提示:先加過量的鹽酸攪拌,觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn);若有不溶物則濾出,投入氫氧化鈉溶液中看其是否溶解。(3)(情境思考)光導(dǎo)纖維被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,它使信息高速公路在全球迅猛發(fā)展。光導(dǎo)纖維的主要成分是什么?提示:光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2。(2)(知識關(guān)聯(lián))如何通過實(shí)驗(yàn)證明生石灰中既混有石英,又混有(4)(教材二次開發(fā))教材中描述“新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比,在成分上有了很大變化?！毙滦吞沾珊蛡鹘y(tǒng)陶瓷相比較,性能上各有哪些優(yōu)點(diǎn)?提示:傳統(tǒng)陶瓷具有性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕、耐高溫等特點(diǎn),但是質(zhì)脆,經(jīng)不起熱沖擊。新型陶瓷具有傳統(tǒng)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)外,還有某些特征如:強(qiáng)度高,具有電學(xué)、光學(xué)特性等。(4)(教材二次開發(fā))教材中描述“新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比,在SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O分類——酸性氧化物價(jià)態(tài)——最高價(jià)(氧化性)特性——與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OSiO2＋2C===Si+2CO↑SiO2＋CaO===CaSiO3SiO2高溫高溫二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O分類——酸性氧化SiNa2SiO3SiO2H2SiO3O2/△F2Na2O、NaOHH2O+CO2/HClNaOH物質(zhì)類別化合價(jià)單質(zhì)氧化物鹽含氧酸0+4酸堿轉(zhuǎn)化氧化還原轉(zhuǎn)化Na2CO3C/高溫SiF4HFHFNaOHSiCl4Cl2H2氯化物△硅元素的價(jià)類圖SiHCl3HClH2+2SiNa2SiO3SiO2H2SiO3O2/△F2Na2O關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)CO2和SiO2深度對比

化學(xué)式CO2SiO2構(gòu)成CO2分子1個Si周圍有4個O,1個O周圍有2個Si,呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),無SiO2分子物理性質(zhì)氣體,熔、沸點(diǎn)低,溶于水固體,熔、沸點(diǎn)高,硬度大,不溶于水與堿性氧化物反應(yīng)CaO+CO2====CaCO3CaO+SiO2CaSiO3與堿溶液反應(yīng)2NaOH+CO2====Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O與鹽反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑高溫====高溫====關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點(diǎn)CO2和SiO2深度對比

化學(xué)式化學(xué)式CO2SiO2與碳反應(yīng)C+CO22CO2C+SiO2Si+2CO↑與H2O作用CO2+H2OH2CO3與水不反應(yīng)與酸反應(yīng)不反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O用途干冰用于人工降雨,合成肥料制飾品、制實(shí)驗(yàn)室里的坩堝、制光導(dǎo)纖維高溫====△====化學(xué)式CO2SiO2與碳反應(yīng)C+CO22CO2C+S【規(guī)律方法】用氧化物形式表示硅酸鹽的化學(xué)式(1)氧化物的書寫順序:較活潑金屬的氧化物→較不活潑金屬的氧化物→二氧化硅→水。(2)氧化物之間以“·”隔開,計(jì)量數(shù)配置應(yīng)化為整數(shù),且計(jì)量數(shù)只表示該氧化物的數(shù)目。(3)用氧化物形式表示時(shí),各元素的化合價(jià)應(yīng)保持不變?！疽?guī)律方法】【合作探究】

(1)(思維升華)同主族元素的性質(zhì)具有遞變性,則酸性H2CO3>H2SiO3。此結(jié)論與反應(yīng)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑是否矛盾?如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明H2CO3的酸性大于H2SiO3?提示:不矛盾。元素的非金屬性C>Si,則酸性H2CO3>H2SiO3。可通過反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓(白色)證明。高溫====【合作探究】高溫====(2)(情境思考)《本草衍義》中有如下敘述:“嘉州峨眉山有燕薩石,形六棱而銳首,色瑩白明澈?！边@里“燕薩石”的主要成分SiO2,燕薩石的克星是氫氟酸,氫氟酸為什么能使燕薩石瞬間溶解?(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)提示:SiO2與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和H2O。(2)(情境思考)《本草衍義》中有如下敘述:“嘉州峨眉山有燕(3)“瑪瑙”早期被書寫成“馬腦”。因“色如馬腦,故從彼名”。自佛經(jīng)傳入中國后,翻譯人員考慮到“馬腦屬玉石類”,于是巧妙地譯成“瑪瑙”。

瑪瑙的主要成分為二氧化硅,由于與水化二氧化硅(硅酸)交替而常重復(fù)成層。因其夾雜氧化金屬,顏色可從極淡色以至暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸(H2SiO3)?提示:二氧化硅不與水反應(yīng),故應(yīng)先與堿(如NaOH溶液)反應(yīng)生成硅酸鹽,再與酸(如鹽酸)反應(yīng)生成硅酸。(3)“瑪瑙”早期被書寫成“馬腦”。因“色如馬腦,故從彼名”(4)(教材二次開發(fā))教材中描述“工業(yè)制備高純硅的原理示意圖”。能否通過反應(yīng)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑證明C、Si的非金屬性強(qiáng)弱?同主族元素性質(zhì)具有一定的相似性,根據(jù)2Mg+CO22MgO+C,你能寫出鎂和二氧化硅反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?(宏觀辨識與微觀探析)

提示:硅的還原性比碳強(qiáng),而碳在高溫下卻能從SiO2中還原出硅。2Mg+SiO2

Si+2MgO。高溫====點(diǎn)燃====高溫====(4)(教材二次開發(fā))教材中描述“工業(yè)制備高純硅的原理示意圖【典例示范】【典例】下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是 (

)A.CO2、SiO2都能與堿及堿性氧化物反應(yīng)B.CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸C.CO2和SiO2在一定條件下均能將碳還原為COD.CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn):(1)二氧化碳、二氧化硅的構(gòu)成不同。(2)二氧化碳和二氧化硅所屬類別相同,但性質(zhì)存在很大差異?！镜淅痉丁俊窘馕觥窟xA。CO2、SiO2都是酸性氧化物,都能與堿及堿性氧化物反應(yīng),故A正確;SiO2不溶于水,也不能和水反應(yīng)生成硅酸,B不正確;根據(jù)反應(yīng)C+CO22CO、2C+SiO2Si+2CO↑,C被氧化為CO,C不正確;CO2是由分子構(gòu)成的,SiO2是由Si、O原子直接構(gòu)成的,D不正確。高溫====△====【解析】選A。CO2、SiO2都是酸性氧化物,都能與堿及堿性【母題追問】(1)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),能認(rèn)為SiO2屬于兩性氧化物嗎?提示:SiO2不屬于兩性氧化物。兩性氧化物指既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應(yīng),但并不生成鹽和水,這只是SiO2的一個特性,SiO2屬于典型的酸性氧化物。(2)常見的由原子構(gòu)成的物質(zhì)有哪些?提示:Si、SiO2、SiC、金剛石等?！灸割}追問】(1)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng),也能與氫氟【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.2020年新型冠狀病毒肺炎疫情全球暴發(fā),對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成嚴(yán)重的影響,我國各地推出了“停課不停學(xué)”的政策,利用空中課堂進(jìn)行教學(xué),信號主要通過光纖進(jìn)行傳播,光纖的主要成分為SiO2。下列敘述正確的是 (

)A.CO2與SiO2都能跟H2O反應(yīng)生成相應(yīng)的酸B.SiO2與CO2都不能與酸反應(yīng)C.SiO2與CO2(干冰)都能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)D.水晶的主要成分是CaSiO3【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選C。A項(xiàng),CO2與水反應(yīng),SiO2不與水反應(yīng),也不溶于水;B項(xiàng),SiO2為酸性氧化物,能與HF反應(yīng),但CO2不與酸反應(yīng);C項(xiàng),SiO2、CO2(干冰)均能與NaOH溶液反應(yīng):SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O;D項(xiàng),水晶是純凈的SiO2。【解析】選C。A項(xiàng),CO2與水反應(yīng),SiO2不與水反應(yīng),也不2.用膠頭滴管向用石蠟圍成的“Spark”凹槽內(nèi)注入某溶液,即可在玻璃上刻蝕出“Spark”的字樣,則該溶液是 (

)A.鹽酸B.氫氟酸C.燒堿D.飽和食鹽水【解析】選B。能腐蝕玻璃的是氫氟酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO