无机非金属材料导学案++2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.docx
第三节无机非金属材料
【课程目标】1.了解传统无机非金属材料的原料、成分、性能及其在生产中的应用。
2．了解硅、二氧化硅的结构、性质及其在生产中的应用。
3．知道几种常见的新型无机非金属材料的成分及在生产中的应用。
夯基提能·一遍过
知识点一硅酸盐材料
1．无机非金属材料
从组成上看，许多无机非金属材料含有________等元素，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。
2．硅酸盐及其结构
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧________结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合________个O，每个O结合________个Si。
3．常见的硅酸盐材料
(1)陶瓷
主要原料为________，经高温烧结而成。用于建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。
(2)玻璃和水泥
产品
主要原料
主要设备
主要成分
用途
普通玻璃
___________________
玻璃窑
__________
生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等
水泥
__________辅料：石膏调节水泥的硬化速率
水泥回转窑
硅酸盐
和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程
【师说·助学】为什么陶瓷、玻璃、水泥都具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点？
4．常见玻璃种类及其性能、用途
玻璃种类
性能
用途
含铅的光学玻璃
透光性好，折射率高
制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜
加入硼酸盐的玻璃
耐化学腐蚀、耐高温急剧变化
制实验玻璃仪器
加入金属氧化物或盐的彩色玻璃
具有多种颜色
建筑、装饰
即学即练
1．下列关于玻璃的叙述正确的是()
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英
B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅
C．普通玻璃的主要成分为Na2O·CaO·6SiO2，说明普通玻璃为纯净物
D．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔融后生成玻璃
2．[2024·山东日照高一检测]“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是()
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C．硅酸盐制品的性质稳定、耐高温
D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
3．硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐，硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，常用作黏合剂和防火剂。
(1)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(2)过量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
【知识拓展】硅酸(H2SiO3)的性质
(1)难溶于水的弱酸，其酸性不能使石蕊溶液变红；
(2)与碱反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O；
(3)不稳定，受热易分解：H2SiO3△
知识点二新型无机非金属材料
1．硅和二氧化硅
(1)硅
①主要用途：生产________材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。
②粗硅的制备：工业上用焦炭还原石英砂可以制得含少量杂质的粗硅，化学方程式为________________________________。
(2)SiO2的主要用途：用于生产________。
【师说·助学】高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：
其中涉及的主要反应的化学方程式是什么？
2．新型陶瓷
新型
材料
成分
性能
主要应用
金刚砂
__________
硬度大、耐高温、抗氧化
砂纸和砂轮的磨料、耐高温半导体材料等
高温结构陶瓷
碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物
耐高温、抗氧化、耐腐蚀
火箭和汽车发动机、高温电极材料等
压电陶瓷
钛酸盐、锆酸盐等
能实现机械能与电能的相互转化
滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
透明陶瓷
氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷
具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好
高压钠灯、激光器、高温探测窗等
超导陶瓷
—
某一临界温度下具有超导性
可用于电力、交通、医疗等领域
3.碳纳米材料
(1)富勒烯：由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其代表物为C60。
(2)碳纳米管：由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。
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