5.3无机非金属材料-高一化学课堂高效讲义(人教版2019)(原卷版)

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

课程标准解读	核心素养解读
知道常见的无机非金属材料的类型、组成、性能级应用，能从组成的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分类；能根据硅酸盐的结构分析硅酸盐的性质特点，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。	宏观辨识与微观探析：通过对无机非金属材料的微观组成、结构的分析，了解高纯硅的制备原理和方法，从宏观上认识无机非金属材料性能和用途与组成、结构的关系。科学态度与社会责任：通过对无机非金属材料的了解，深刻认识化学对社会可持续发展的重要的作用，培养学生努力学好化学的科学态度，增强投身国家建设的社会责任感。

一硅酸盐材料

1.硅酸盐的概念、结构与特点

（1）概念：由硅元素、_________元素和金属元素组成的化合物。

（2）结构：在硅酸盐中，Si和O构成了_________四面体。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_________相结合。

（3）特点：硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、_________溶于水、_________稳定、耐腐蚀等特点。

2．硅酸钠：硅酸钠水溶液俗称_________，是无黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。

3．硅酸盐常用的表示法——_________法

硅酸盐通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：（1）氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物→_________氧化物→_________→水。（2）氧化物之间以“·”隔开。（3）氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。（4）化学计量数配置出现分数时应化为整数。

例如：高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O

石棉：CaO·3MgO·4SiO2

沸石：Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O

云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O

滑石：3MgO·4SiO2·H2O

长石：K2O·Al2O3·6SiO2

（长石KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2）。

4. 硅酸盐产品的性能和应用

硅酸盐产品	性能	应用
陶瓷	新石器时代就能烧制(China瓷都),唐宋时期达到鼎盛：青花瓷、唐三彩。陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等。	生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。
玻璃	玻璃无固定的熔沸点，在一定温度范围内软化。	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。
水泥	不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸盐,碳酸盐与酸反应会放出CO2。制水泥过程中加入石膏的作用是调节水泥硬化速率。	一种非常重要的建筑材料，大量用于建筑和水利工程。

5. 硅酸盐产品的原理及反应原理

硅酸盐产品	原料	反应原理	主要设备	主要成分
陶瓷	黏土	发生复杂的_________和化学变化（不作要求）	－	Al2O3·2SiO2·2H2O
玻璃	_________、石灰石、石英砂	Na2CO3＋SiO2Na2SiO3 ＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑	玻璃窑	Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
水泥	_________、黏土济南汽车	发生复杂的物理和化学变化（不作要求）	水泥回转窑	硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 铝酸三钙(3CaO·Al2O3)

二硅和二氧化硅

1．硅

硅在自然界以_________和_________的形式存在，单质硅导电性介于_________与_________之间，是良好的_________材料。

（1）硅位于第_________周期，第_________族，最外层有4个电子，主要形成_________价的化合物。硅是一种亲氧元素，只有化合态，没有游离态。在地壳中含量占26.3％，仅次于_________，是构成矿物和_________的主要成分。

（2）晶体硅结构类似于金刚石，有_________和无定形两种同素异形体。灰黑，有金属光泽，具有较高的硬度、熔点（1410℃），硬而脆的固体，是良好的半导体。注意：1mol晶体硅有_________共价键。

（3）化学性质

常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与_________、、_________反应。在加热或者点燃的条件下可以与氢气、氧气、等反应。

高温

（4）高纯度硅的生产流程

涉及的方程式分别为：__________、_________、_________。

高纯度硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电源、人造卫星和电动汽车的硅太阳能电池。

用于制作芯片的硅晶片用在天宫号空间站的硅太阳能电池光导纤维

2.二氧化硅

二氧化硅可用来生成_________。光导纤维的通信容量大、抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。

（1）存在：

天然存在的分为_________和无定形体两类，统称为_________。硅藻土是无定形_________，石英是结晶形二氧化硅，其中_________透明的晶体就是常说的水晶，具有彩环状带或层状的称为玛瑙，沙子中含有小颗粒的石英晶体。

（2）结构：

在晶体的结构中，最小的结构单元是由1个原子和_________原子相结合形成的硅氧四面体，原子位于四面体的体心，原子位于四面体的顶点。许多硅氧四面体通过共用顶点的原子形成牢固的立体网状结构。