无机非金属材料的主角硅
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思1. 引言1.1 硅的重要性硅是一种极其重要的无机非金属材料，广泛应用于各个领域。
其重要性主要表现在以下几个方面：硅是一种重要的半导体材料。
在电子行业中，硅被广泛用于制造各种电子器件，如集成电路、太阳能电池等。
由于硅具有良好的半导体性能和稳定的化学性质，使得它成为电子行业中不可或缺的材料之一。
硅在建筑材料领域也有重要应用。
硅酸盐材料在建筑领域中被广泛应用，如水泥、陶瓷等。
硅材料的高强度、耐火性和耐腐蚀性，使其成为建筑材料中的主要组成部分之一。
硅在化工领域也有广泛的应用。
硅氧烷、硅醇等有机硅化合物在化工生产中被广泛应用于润滑剂、橡胶填料、涂料等领域，发挥着重要的作用。
1.2 无机非金属材料的介绍无机非金属材料是一类极为重要的材料，它们在现代工业生产和科学研究中发挥着重要的作用。
无机非金属材料具有多样的物理性质和化学性质，涵盖了广泛的领域，如电子、光学、磁性、隔热、耐高温等。
这类材料通常具有较高的熔点和硬度，同时具有独特的特性，例如光学透明性、电绝缘性、化学稳定性等。
无机非金属材料可以分为多种类型，如硅、氧化物、氮化物、碳化物等，每种材料都有其独特的应用和制备方法。
硅作为无机非金属材料中的一种主要材料，在现代工业中扮演着重要的角色，广泛应用于半导体工业、太阳能电池、光电子器件等领域。
硅具有良好的导电性、光学性能和机械强度，是一种非常重要的无机非金属材料。
在工业生产和科学研究中，研究和应用无机非金属材料具有重要的意义，可以推动材料科学和工程技术的发展。
2. 正文2.1 硅的物理性质硅是一种常见的无机非金属材料，具有许多重要的物理性质。
硅是一种灰色的晶体固体，通常呈现出类似于钻石的结构。
硅的密度很低，只有2.33克/立方厘米，使得它成为一种较为轻盈的材料。
硅的熔点很高，达到了1414摄氏度，使得硅在高温环境下依然能够保持稳定的性质。
硅还具有良好的电特性，是一种半导体材料。
人教版高一化学必修一无机非金属材料的主角-----硅
为发生下列反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓ （2）硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好。
-1-
①与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3↓ ②与盐反应 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl （3）用途
硅 石
沙子
无定形（硅 藻土）
水晶
水 晶
玛瑙
主要成份： SiO2
主要成份：
SiO2
第四章
非金属及其化合物
(2)结构
二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的立体网状结
1:2 ，不存在 构，晶体中硅原子和氧原子的个数比为 ________
单个的 SiO2 分子。在 SiO2 晶体中，每个 Si 原子周围结合
C
人 教 版 化 学
B．镁橄榄石 Mg2SiO4 表示为2MgO·SiO2
C．钾长石 KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2 D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为 Al2O3·2SiO2·2H2O 提示：顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
5、硅酸钠（Na2SiO3） （1）、硅酸钠的物理性质
不 二氧化硅是坚硬、难熔的固体，________ 溶于水， 不导电，纯净的二氧化硅晶体无色透明。
4.物理性质：硬度大，熔沸点高，不溶于水 5.化学性质： 很稳定 .
.
【 讨论 】为什么实验室中盛放碱液的试 剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？(玻璃中含 有SiO2)
一、二氧化硅
5.化学性质： ① 是 酸 性氧化物
人 教 版 化 学
人教版高中化学必修二5.3.2《新型无机非金属材料》练习题含答案
《新型无机非金属材料》练习题含答案1.硅被誉为无机非金属材料的主角。
下列物品用到硅单质的是( )A.陶瓷餐具B.石英钟表C.计算机芯片D.光导纤维答案C2.“5G”时代的到来，以光导纤维为基础的高速信息通道更加显得重要。
下列物质中用于制造光导纤维的材料是( )A．铜合金B．陶瓷C．硅D．二氧化硅答案 D3． 2019年2月，华为发布了制造出首款5G折叠屏手机的消息。
下列说法错误的是（）A．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅B．用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性C．镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点D．手机电池电极材料碳纳米管是新型无机非金属材料答案 A4.下列关于新型无机非金属材料的说法中，不正确的是( )A．高纯硅可用于制造半导体材料B．压电陶瓷属于新型无机非金属材料，能实现机械能和电能的相互转化C．碳纳米材料的主要成分是碳单质，包含富勒烯、碳纳米管和石墨烯等多种D．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆答案 D5.下列叙述中正确的是( )A．自然界中存在大量的单质硅B．水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D．自然界中硅元素都存在于石英中答案 B6.下列说法正确的是( )A．硅材料广泛应用于光纤通信B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应答案A7.有关高温结构陶瓷和光导纤维说法不正确的是( )A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性、耐高温、抗氧化、耐腐蚀，可用于制造火箭发动机C．光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听答案 A8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N 4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键结合答案 D9．开发新材料是现代科技发展的方向之一。
无机非金属材料的主角-硅(hcf)
其他应用领域
陶瓷和玻璃
硅在陶瓷和玻璃制造中用作添加剂， 可以提高产品的硬度和耐热性。
高分子合成
硅在高分子合成中用作催化剂和交联 剂，可以提高聚合物的性能和稳定性 。
05
CATALOGUE
硅的未来展望
硅的新应用领域
半导体材料
随着电子工业的发展，硅作为半 导体材料的需求将持续增长，特 别是在微电子、光电子和集成电
硅酸盐材料的应用
硅酸盐材料广泛应用于建筑、电子、化工、航空航天、医 疗等领域。例如，玻璃可用于窗户、镜片、显示屏等；陶 瓷可用于餐具、工业管道、陶瓷刀具等。
陶瓷和玻璃
陶瓷
陶瓷是以黏土、石英、长石等天然矿物为主要原料，经高温 烧制而成的无机非金属材料。陶瓷具有优良的耐腐蚀、耐磨 损、绝缘等性能，广泛应用于建筑、工业等领域。
03
硅也是许多岩石和矿物的主要 成分，如石英、长石、云母等 。
02
CATALOGUE
无机非金属材料中的硅
硅酸盐
硅酸盐矿物
硅酸盐矿物是地壳中分布最广的矿物，占所有矿物组成的 90%以上。常见的硅酸盐矿物包括长石、云母、黏土矿物 等。
硅酸盐工业
硅酸盐工业是指以含硅元素物质为原料，经加工制成的无 机非金属材料工业。主要产品包括玻璃、陶瓷、水泥、耐 火材料等。
混凝土
混凝土是一种常用的建筑材料，由水泥、骨料（沙、石）和水混合而成。混凝土具有良好的抗压强度和耐久性， 广泛用于建筑、桥梁、隧道等领域。
耐火材料
耐火材料的种类
耐火材料是指能在高温下承受各种物理化学变化和机械作用，并能在各种温度 下保持其物理化学性能的不易燃烧的材料。常见的耐火材料包括耐火砖、耐火 水泥、耐火砂等。
这些矿石经过采矿、选矿、破碎、磨 细等工序后，得到硅含量较高的硅石 粉，作为生产硅的原料。
《第一节_无机非金属材料的主角——硅》PPT课件
2.硅酸盐的表示方法： ①化学式法： 硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 ②氧化物法： 硅酸钠：Na2O · 2 SiO
硅酸钙： CaO· 2 SiO
高岭石：Al2O3 · 2SiO2 · 2O 2H
石棉：CaO · 3MgO· 4SiO2
沸石：Na2 O · 2O3 ·3SiO2·2H2O Al 云母： K2O· 2O3 ·6SiO2·2H2O 3Al 长石：K2O ·Al2O3 ·6SiO2 水泥：3CaO · 2 · SiO 2CaO· 2 SiO
玻璃：Na2 O · CaO·6SiO2 粘土： Al2O3 ·2SiO2·2H2O
t
1.下列物质中属于纯净物的是( A ) A.Na2CO3· 2O 10H B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃 2.下列叙述正确的是( BD ) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 3.下列物质有固定熔点的是（ C ） A.水泥 B.玻璃 C.Na2O· 2 D.水玻璃 SiO
二氧化硅(SiO2 )
物理性质 熔沸点高、硬度大 与水反应 与碱反应 与碱性氧 化物反应
二氧化(CO2)
熔沸点低硬度小 CO2+H2O=H2CO3
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
不反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
高温
SiO2+CaO== Ca SiO3 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
A．熔点很高 C．坚硬 B．与水反应生成对应的酸 D．可与烧碱反应生成盐
2．下列物质中，主要成分不是SiO2的是 A．金刚砂 B．玛瑙
无机非金属材料的主角硅的习题及答案
无机非金属材料的主角硅的习题及答案第四章非金属及其化合物第一讲无机非金属材料的主角——硅(计时：45分钟满分：100分)一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)1．下列说法中，不正确的是( )A．SiO2是酸性氧化物，但不与水反应B．泡花碱属于盐类C．明矾和漂均可用于自来水的杀菌、消毒D．玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料解析明矾中的铝离子水解得到氢氧化铝胶体，其具有吸附作用，可以净水但不能杀菌、消毒；漂具有强氧化性，具有杀菌、消毒作用。
答案 C2．下列关于硅的说法中，不正确的是( )A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅既有金属性，又有非金属性，其导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。
答案 C3．下列离子方程式不正确的是( )－A．向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳：2OH－＋CO2===CO23＋H2O－B．向纯碱溶液中通入足量的二氧化碳：CO23＋CO2＋H2O===2HCO－3－C．向水玻璃中通入少量二氧化碳：SiO23＋CO2＋2－2H2O===H4SiO4↓＋CO3－D．向氢氧化钠溶液中加入硅：Si＋2OH－＋H2O===SiO23＋2H2↑解析向烧碱溶液中通入过量的CO2的离子方程式为OH－＋CO2===HCO－3，A项错误。
答案 A4．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。
下列关于硅的说法不正确的是( )A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．低温时硅与水、空气、盐酸、硝酸、硫酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅解析自然界中无单质硅存在。
无机非金属材料的主角——硅(hcf)
（4）Na2SiO3溶液中加入稀盐酸
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
学以致用
如何以SiO2为主要原料制取硅酸 ?
SiO2
Na2SiO3
H2SiO3
SiO2 ＋2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
随堂练习：
硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃
硅酸盐表示方法：
硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆 和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成
原则：金属氧化物（较活泼
较不活泼 ）—非金属氧化物
请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成： Na2O· 2 SiO 硅酸钠（Na SiO ）
2 3 ————————————
硅谷
silicon valley
“斯坦福科研工业区”是美国电子和计算机工业 中 心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣 克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里，宽16公里 的长条形地带上。由于它集中了全世界90％以上的著名 半导体公司，而半导体的基本元件是硅片。
第 一 节
无机非金属材料的主角
由下列结构示意图你能得到什么结论？ Si
+14
C
2 8 4
+6
2 4
硅是构成岩石和许 碳是构成有机 多矿物的主要元素 物的主要元素 1、硅与碳的原子结构相似，最外层均有4个电子 2、硅与碳结构相似，因而性质相似 3、硅与碳既不易失去电子，也不易得到电子， 主要形成四价化合物．
（一）二氧化硅(SiO2)
水泥
以黏土和石灰石为主要原料
具有特殊功能的含硅物质
硅
2.硅的物理性质
单质硅有晶体硅和无定形两种。 是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点 1410℃，硬度大、有脆性，在常温下化学 性质不活泼。 处于金属与非金属的过渡位置。 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间， 是良好的半导体材料
3、硅的化学性质： 不活泼 氧化剂Cl2、O2、浓H2SO4、浓HNO3等常温下 都不与硅起反应。 (1)常温下: ①Si+2F2=SiF4 ②Si+4HF= SiF4 ↑+2H2↑ ③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
（3） 具有生物特性。有些新型无机非金属
材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织 有较好的适应性，可直接植入人体内，用这 类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应 用在医疗上。
人 造 关 节
（4） 一些新型无机非金属材料可以作
为半导体、导体、超导体等，一些绝缘 性材料常被用于集成电路的基板。我国 高温超导材料的研究处于世界领先水平
第三章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角-------硅
硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧 相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅 主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式 存在。
主要存在于：
硅石，玛瑙，水晶，石英
水晶
玛瑙
硅石
石英
一、硅
1.硅的原子结构
+14
2 84
硅原子的最外层有4e-， 既不容易失去e-，也不容易得到e-
（2）高温下，化学性质较活泼
高温 ①
Si+2Cl2===SiCl4
高温
②
Si+O2===SiO2
高温
③
Si+C===SiC
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无机非金属材料的主角——硅
硅元素简介
⏹在元素周期表的位置：ⅣA族，在碳的下方
⏹硅的化学性质：不易失也不易得电子，主要形成四价的化合物。
亲氧元素
一、二氧化硅和硅酸
⏹1、二氧化硅
（1）二氧化硅在自然界的多种存在形态水晶玛瑙
（2）二氧化硅晶体的结构flash动画
（2）物理性质熔点很高，质地坚硬，纯二氧化硅的透明度很高。
（3）化学性质很不活泼酸性氧化物
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（用HF刻蚀玻璃）
SiO2+CaO ====（条件高温）CaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
⏹2、硅酸
（1）实验室制取硅酸Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl
思考：根据所观察的现象判断硅酸钠溶液有什么性质？
硅酸具有什么物理、化学性质？
为什么盐酸能与硅酸盐反应制取硅酸？
⏹（2）硅酸的性质
物理性质不溶于水，浓度较小时形成硅酸溶胶，
浓度较大时形成软而透明、胶冻状的硅酸凝胶。
化学性质一种极弱的含氧酸，可溶于强碱溶液生成硅酸盐。
硅胶的形成及用途硅酸凝胶干燥脱水形成硅胶。
多孔——催化剂的载体吸水能力强——干燥剂
二、硅酸盐
⏹1、硅酸盐概述
主要由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
一般不溶于水，化学性质稳定。
⏹2、硅酸钠水溶液俗称水玻璃。
可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。
实验：Na2SiO3的防火作用
⏹3、土壤胶体胶体颗粒表面积大，带负电，有保肥作用
⏹4、传统的硅酸盐材料陶瓷
⏹玻璃主要原料：石英、碳酸钠、石灰石
⏹水泥主要原料：粘土、石灰石
5、具有特殊功能的含硅材料
⏹碳化硅：硬度大——砂轮、砂纸的磨料
⏹硅钢：高导磁性——变压器铁芯
⏹硅橡胶：在高温或低温下都能保持良好的弹性——制造火箭、导弹、飞机的零件；绝缘材料⏹分子筛：具有均匀微孔结构——吸附剂和催化剂
三、硅单质分无定形硅和晶体硅
1、晶体硅的性质结构类似金刚石灰黑色固体，有金属光泽
熔点高、硬度大、脆，导电性介于导体和绝缘体之间
常温下化学性质、不活泼
2、用途良好的半导体材料——计算机芯片、光电池（太阳能电池）
1。