2024_2025学年新教材高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第3节基次时6无机非金属材料学案新人教版必修第二册.doc
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基础课时6无机非金属材料
学习任务
1．了解硅酸盐制品的生产原料及主要成分，培育“宏观辨识与社会责任”的核心素养。
2．了解新型无机非金属材料的性质，感受科学技术的重大应用，培育“科学探究与科学看法”的核心素养。
3．了解硅及其重要化合物的基本性质，培育“宏观辨识与变更观念”的核心素养。
4．归纳总结常见无机间的转化及应用。
学问点一硅酸盐材料——传统无机非金属材料
无机非金属材料一般含有硅、氧元素，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。
1．硅酸盐的结构
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。其结构示意图为。
2．硅酸盐材料
产品
原料
主要设备
主要成分
用途
陶瓷
黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)
——
硅酸盐
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
玻璃
(一般)
纯碱、石灰石、石英砂
玻璃窑
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
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、适量石膏
水泥
回转窑
硅酸盐
建筑和水利工程
3．特种玻璃
在玻璃中加入的元素或物质
玻璃特性
用途
含铅原料
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
硼酸盐
耐化学腐蚀、耐温度急剧变更
制造可用于试验室运用的玻璃仪器
金属氧化物或盐
彩色玻璃
用于建筑和装饰
[拓展链接]
由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”，可知反应的化学方程式为SiO2＋Na2CO3eq\o(=====,\s\up10(高温))Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3eq\o(=====,\s\up10(高温))CaSiO3＋CO2↑。
推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)制水泥、玻璃的共同原料是石灰石。 (√)
(2)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物。 (×)
(3)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。 (√)
(4)硅酸盐材料一般具有耐高温、耐腐蚀、难被氧化的特点。 (√)
(5)水泥中的石膏调整水泥的硬化速率。 (√)
(6)水泥、沙子和碎石等与水混合形成混凝土。 (√)
(7)陶瓷一般不导电，可以生产绝缘材料。 (√)
学问点二新型无机非金属材料
1．硅和二氧化硅
(1)硅元素的存在与结构
存在
原子结构示意图
周期表中位置
含量
存在形态
地壳中居其次位
氧化物和硅酸盐
第三周期、第ⅣA族
(2)硅的导电性
硅处于金属与非金属的过渡位置，其单质导电性介于导体与绝缘体之间，是重要的半导体材料。
(3)单质硅的制备
(4)硅和二氧化硅的用途
2．新型陶瓷
(1)新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有许多新的特性和功能。
(2)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。
(3)常见类型(了解)
①高温结构陶瓷，如碳化硅、氮化硅等。
②压电陶瓷，如钛酸盐和锆酸盐。
③透亮陶瓷，如Al2O3、氧化钇等氧化物。
④超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零。
3．碳纳米材料
碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有着广袤的应用前景。
结构特点
应用
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称
代表物C60开启碳纳米材料探讨和应用的新时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径
用于生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨
应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)晶体硅是半导体材料，导电性介于导体与绝缘体之间。 (√)
(2)二氧化硅可制造光导纤维，用于导电。 (×)
(3)碳化硅和氮化硅是两种新型材料。 (√)
(4)富勒烯、碳纳米管和石墨烯的主要成分都是碳单质。 (√)
(5)硅是制备光导纤维和光电池的材料。 (×)
(6)粗硅制备反应为SiO2＋Ceq\o(=====,\s\up10(高温))Si＋CO2。 (×)
中国北京曙光公司研制了第一款具有我国完全自主学问产权的高性能CPU芯片——“龙芯”1号。
(1)“龙芯”1号(芯片)的主要化学成分是________。
(2)在计算机长距离联网运用的传输很快的线路中运用的材料叫________，主要化学成分是________。
(3)秦兵马俑制品的主要生产原料是________，主要成分为________。
[答案](1)硅(2)光导纤维二氧化硅(3)黏土硅酸盐
高纯硅制备和含硅物质的主要化学性质
1．高纯硅的制备流程图