人教版高中化学必修二第五章《化工生产中的重要非金属元素》第三节《无机非金属材料》教学课件设计

人教版高中化学必修二人教版高中化学必修二化工生产中的重要非金属元素 第五章第五章第三节第三节 无机非金属材无机非金属材料料01素养素养目标目标学法指导学法指导1结结合合生生产产、生生活活中中各各种种常常见见的的无无机机非非金金属属材材料料的的应应用用，了了解解多多种种硅硅酸酸盐盐材材料料、新新型型无无机机非非金金属属材材料料的的性性能能和和用用途途。培培养养科科学学态态度度与与社社会会责责任任这这一学科素养一学科素养2掌掌握握晶晶体体硅硅的的制制备备原原理理，培培养养变变化化观观念与平衡思想的核心素养念与平衡思想的核心素养1本本节节内内容容与与人人们们生生产产、生生活活联联系系密密切切，所所以以在在学学习习时时应应联联系系实实际际，认认识识无无机机非非金金属属材材料料的的种种类类、性性质质和和用用途途，这这样样能能加加深深对对这这些些知知识识的的理解和理解和应应用用2对对于于晶晶体体硅硅的的制制备备要要结结合合教教材材中中的的流流程程图图和和反反应应，认认识识晶晶体体硅硅的的制制备备原理原理知识导图知识导图课前新知导学1无机非金属材料无机非金属材料玉硅酸盐材料硅酸盐材料【答案】【答案】硅氧高温腐蚀高硅氧高温腐蚀高2传统无机非金属材料多为硅酸盐材料传统无机非金属材料多为硅酸盐材料(1)硅酸盐的结构与性能。硅酸盐的结构与性能。四面体四面体稳定稳定耐腐蚀耐腐蚀(或耐高温或耐高温)(2)三种常见硅酸盐产品。三种常见硅酸盐产品。硅酸硅酸盐产盐产品品原料原料主要主要设备设备或或生生产产条件条件应应用用陶瓷陶瓷_(主要成分主要成分为为含水的含水的_)高温高温烧结烧结用用于于生生产产建建筑筑材材料料、绝绝缘缘材材料料、日日用用器器皿皿、卫卫生生洁洁具等具等玻璃玻璃(主要成分：主要成分：_、_和和_)_、_和和_在在_中中熔熔融融，发发生生复复杂杂的的 _和和_变变化化而而制得制得用用于于生生产产建建筑筑材材料料、光光学学仪仪器器和和各各种种器器皿皿，还还可可制制造造玻玻璃璃纤纤维维用用于高于高强强度复合材料等度复合材料等黏土黏土铝硅酸盐铝硅酸盐Na2SiO3CaSiO3SiO2纯碱纯碱石灰石石灰石石英砂石英砂玻璃窑玻璃窑物理物理化学化学硅酸硅酸盐产盐产品品原料原料主要主要设备设备或或生生产产条件条件应应用用水泥水泥_、_、石石膏膏(调调节节水水泥泥的的_水水泥泥、沙沙子子和和碎碎石石等等与与水水混混合合可可以以得得到到_，大量用于建筑和水利大量用于建筑和水利工程工程黏土黏土石灰石石灰石硬化速率硬化速率水泥回转窑水泥回转窑混凝土混凝土(3)特种玻璃。特种玻璃。在玻璃中加入在玻璃中加入的元素或物的元素或物质质玻璃特性玻璃特性用途用途铅铅光光学学玻玻璃璃：_，折折射射率率_制制造造眼眼镜镜、照照相相机机和和光学光学仪仪器的透器的透镜镜硼酸硼酸盐盐耐耐 _、耐耐 温温 度度_制造可用于制造可用于实验实验室使室使用的玻璃用的玻璃仪仪器器金属氧化物或金属氧化物或盐盐彩色玻璃彩色玻璃用于用于_透光性好透光性好高高化学腐蚀化学腐蚀急剧变化急剧变化建筑和装饰建筑和装饰生生产玻玻璃璃的的原原料料是是纯碱碱、石石灰灰石石和和石石英英砂砂(SiO2)，而而玻玻璃璃的的主主要要成成分分是是Na2SiO3、CaSiO3和和SiO2，那那么么在在生生产过程程中中发生生了了怎怎样的的反反应？试写出反写出反应的化学方程式。的化学方程式。微思考微思考根根据据陶陶瓷瓷的的生生产产原原理理，可可以以得得出出硅硅酸酸盐盐工工业业的的一一般般特特点点是是()以含硅物质作为原料以含硅物质作为原料主要产物是硅酸盐主要产物是硅酸盐反应条件是高温反应条件是高温反应原理是复杂的物理变化和化学变化反应原理是复杂的物理变化和化学变化A只有只有 B只有只有CD只有只有【答案】【答案】C【解解析析】传统陶陶瓷瓷多多是是将将黏黏土土与与水水的的混混合合物物通通过高高温温烧结制制成成。其其生生产过程中程中发生复生复杂的化学的化学变化和物理化和物理变化。故化。故均正确。均正确。1硅和二氧化硅硅和二氧化硅(1)单质硅的性质。单质硅的性质。硅硅单单质质的的导导电电性性介介于于_之之间间，是是应应用用最最为为广广泛泛的的_材料。材料。(2)自自然然界界中中的的硅硅元元素素：主主要要以以_(如如地地壳壳中中的的大大多多数数矿矿物物)和和氧化物氧化物(如如_和和_)的形式存在。的形式存在。导体和绝缘体导体和绝缘体新型无机非金属材料新型无机非金属材料半导体半导体硅酸盐硅酸盐水晶水晶玛瑙玛瑙(3)晶体硅的制备。晶体硅的制备。写出化学方程式：写出化学方程式：_。_。_。(4)硅和二氧化硅的用途。硅和二氧化硅的用途。高纯硅：高纯硅：_、_等。等。二氧化硅晶体：生产二氧化硅晶体：生产_。制芯片制芯片硅太阳能电池硅太阳能电池光导纤维光导纤维2新型陶瓷新型陶瓷(1)碳化硅碳化硅(SiC)。俗称俗称结结构特点构特点主要性能主要性能用途用途_碳碳原原子子、硅硅原原子子以以_连连接接，结结构构类类似似_硬硬度度很很大大、优优异异的的高高温温抗抗_ 性性能能砂砂纸纸和和砂砂轮轮的的_、耐耐高高温温结结构构材材料料和和耐耐高高温温_材料材料金刚砂金刚砂共价键共价键金刚石金刚石氧化氧化磨料磨料半导体半导体(2)新型陶瓷。新型陶瓷。名称名称原料或成分原料或成分优优良性能良性能用途用途高温高温结结构构陶瓷陶瓷一一般般用用碳碳化化硅硅、氮氮化化硅硅或或某某些些金金属属氧氧化化物物等等在在高高温下温下烧结烧结而成而成耐耐高高温温、抗抗氧氧化化、耐磨耐磨蚀蚀等等可用于可用于_、汽汽车车发发动动机机和和高高温温电电极极材材料等料等压电压电陶瓷陶瓷主要有主要有_和和_等等能能 实实 现现 机机 械械 能能 与与_的的 相相 互互 转转化化可可用用于于滤滤波波器器、扬扬声声器器、超声波探超声波探伤伤器和点火器等器和点火器等火箭发动机火箭发动机钛酸盐钛酸盐锆酸盐锆酸盐电能电能名称名称原料或成分原料或成分优优良性能良性能用途用途透明透明陶瓷陶瓷主主 要要 有有 _、_等等氧氧化化物物透透明明陶陶瓷瓷和和_、_等非氧化物透明陶瓷等非氧化物透明陶瓷具具有有优优异异的的光光学学性性能能，耐耐高高温温，绝绝缘缘性好性好可可用用于于_、激激光光器器和和高高温温探探测测窗等窗等超超导导陶瓷陶瓷在在某某一一临临界界温温度度下下电电阻阻为为_，具具有有_性性可可用用于于电电力力、交交通通、医医疗疗等等领领域域氧化铝氧化铝氧化钇氧化钇氮化铝氮化铝 氟化钙氟化钙高压钠灯高压钠灯零零超导超导3碳纳米材料碳纳米材料名称名称组组成成性能性能应应用或用途用或用途富勒富勒烯烯由由碳碳原原子子构构成成的的一一系系列列_分分子子的的总总称称，其其中中C60是是富勒富勒烯烯的代表物的代表物C60的的发发现现为为纳纳米米科科学学提提供供了了重重要要的的研研究究对对象象，开开启启了了碳碳纳纳米米材材料料的的研研究究和和应应用用的的新新时时代代，如如用用C60作作车轮车轮的的“_”笼形笼形纳米汽车纳米汽车名称名称组组成成性能性能应应用或用途用或用途碳碳纳纳米管米管可可看看成成由由_卷卷成成的的_，具具 有有_的直径的直径碳碳纳纳米米管管的的比比表表面面积积大大，有有相相当当高高的的_和和优优良良的的_性能性能可用于生可用于生产产_、_和和_等等石墨石墨烯烯是只有是只有_直径厚度的直径厚度的_电电阻率阻率_、热导热导率率_，具有，具有_的的强强度度可用于光可用于光电电器件、超器件、超级电级电容容器、器、电电池和复合材料等方面，池和复合材料等方面，如使用了石墨如使用了石墨烯烯材料的材料的_和和_等等石墨片层石墨片层管状物管状物纳米尺度纳米尺度强度强度电学电学复合材料复合材料电池电池传感器传感器一个碳一个碳原子原子单层石墨单层石墨低低高高很高很高动力电池动力电池超轻海绵超轻海绵(1)利用石英坩利用石英坩埚能否熔融能否熔融NaOH固体？固体？(2)富勒富勒烯、碳、碳纳米管和石墨米管和石墨烯的主要成分是否都是碳的主要成分是否都是碳单质？微思考微思考【答答案案】(1)不不能能。因因石石英英坩坩埚埚中中的的SiO2会会与与NaOH在在加加热热条条件件下下发发生反应。生反应。(2)是。是。下列有关新型无机非金属材料的说法正确的是下列有关新型无机非金属材料的说法正确的是()A高纯硅可用于制造光导纤维高纯硅可用于制造光导纤维B高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池C碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等D金刚石、石墨烯、金刚石、石墨烯、C60等都属于碳纳米材料等都属于碳纳米材料【答案】【答案】C【解解析析】高高纯硅硅可可用用于于制制造造太太阳阳能能电池池，A错误；高高纯二二氧氧化化硅硅可可用于制造光用于制造光导纤维，B错误；金；金刚石不属于碳石不属于碳纳米材料，米材料，D错误。课堂素养初培任务高纯硅的制备任务高纯硅的制备素养素养探源探源核心素养核心素养考考查查途径途径变变化化观观念与平衡思想念与平衡思想科学科学态态度与社会度与社会责责任任该该知知识识点点在在各各类类考考题题中中出出现现的的频频度度较较高高，特特别别是是新新情情景景的的设设置置有有新新意意、包包含含的的化化学学变变化也往往与新科技有所化也往往与新科技有所联联系系情境导入情境导入【答案】【答案】(1)52(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：深化理解深化理解典例精练典例精练请回答下列问题：请回答下列问题：(1)第第步制备粗硅反应的化学方程式为步制备粗硅反应的化学方程式为_。(2)粗粗硅硅与与HCl反反应应完完全全后后，经经冷冷凝凝得得到到的的SiHCl3(沸沸点点33.0)中中含含有有少少量量SiCl4(沸沸点点57.6)和和HCl(沸沸点点84.7)，提提纯纯SiHCl3采采用用的的方方法为法为_。(3)从从 基基 本本 反反 应应 类类 型型 角角 度度 分分 类类，步步 骤骤 中中 发发 生生 的的 反反 应应 属属 于于_。(4)为为鉴鉴定定产产品品硅硅中中是是否否含含微微量量铁铁单单质质，将将试试样样用用稀稀盐盐酸酸溶溶解解，取取上上层清液后需再加入的试剂是层清液后需再加入的试剂是_(填写字母代号填写字母代号)。A氯水氯水BNaOH溶液溶液CKSCN溶液溶液DNa2SO3溶液溶液(2)硅硅酸酸钠钠水水溶溶液液俗俗称称水水玻玻璃璃，是是一一种种防防腐腐剂剂、防防火火剂剂和和矿矿物物胶胶。某某同同学学为为了了证证明明Na2SiO3具具有有防防火火性性能能，做做如如下下实实验验：取取两两个个相相同同的的小小木木条条，分分别别放放入入蒸蒸馏馏水水和和Na2SiO3饱饱和和溶溶液液中中，使使之之充充分分吸吸湿湿、浸浸透透，取取出出稍稍沥沥干干(不不再再滴滴液液)后后，同同时时分分别别放放置置在在酒酒精精灯灯外外焰焰处处。观观察察到到的的现现象象如下表：如下表：设计实验设计实验的目的是的目的是_。编编号号实验实验现现象象放入蒸放入蒸馏馏水水木条燃木条燃烧烧放入放入Na2SiO3饱饱和溶液和溶液木条不燃木条不燃烧烧(3)SiHCl3与与过过量量的的H2在在1100的的温温度度下下反反应应制制得得纯纯硅硅，已已知知SiHCl3能能与与水水剧剧烈烈反反应应，在在空空气气中中易易自自燃燃。实实验验室室用用SiHCl3与与过过量量的的H2反应制取纯硅装置如下图所示反应制取纯硅装置如下图所示(加热和夹持装置略去加热和夹持装置略去)：装装置置B中中的的试试剂剂是是_，装装置置C中中的的烧烧杯杯需需要要加加热热，目目的的是是_。反反应应一一段段时时间间后后，装装置置D中中观观察察到到的的现现象象是是_，装装置置D不不能能采采用用普普通通玻玻璃璃管管的的原原因因是是_，装装置置D中发生反应的化学方程式是中发生反应的化学方程式是_。为为保保证证制制备备纯纯硅硅实实验验的的成成功功，操操作作的的关关键键是是检检查查实实验验装装置置的的气气密密性，控制好反