第5章第3节无机非金属材料基础课时7无机非金属材料学案测试含答案.docx

第三节无机非金属材料

基础课时7无机非金属材料

学习目标1.结合实例认识无机非金属材料的组成、性能与应用之间的联系,认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。2.结合真实情境中的应用实例,了解硅酸盐、硅、二氧化硅的主要性质。

一、硅酸盐材料

(一)知识梳理

1.无机非金属材料

传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料,含、等元素,具有、?

、等特点,以及特殊的、等性能。?

2.传统无机非金属材料——硅酸盐材料

陶瓷

普通玻璃

普通水泥

原料

纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)

主要原料:;?

辅助原料:适量的石膏

设备

陶瓷窑

主要

成分

含水的铝硅酸盐

硅酸钠(Na2SiO3)、

硅酸钙(CaSiO3)、

二氧化硅(SiO2)

硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)

用途

建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等

建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等

大量用于建筑和水利工程

(二)互动探究

普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎,在玻璃窑中熔融,发生复杂的物理和化学变化而制得。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。

【问题讨论】

问题你能写出制备玻璃过程中发生反应的化学方程式吗?根据这些反应能否说明硅酸的酸性比碳酸强?

?

?

【探究归纳】

(1)硅酸盐的结构

在硅酸盐中,Si和O构成了硅氧四面体结构,Si在中心,O在四面体的4个顶角,许多这样的四面体通过顶角的O相互连接,即每个Si结合4个O,每个O结合2个Si。

(2)硅酸盐的特性

硅氧四面体结构的特殊性,决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。

(3)玻璃、水泥、陶瓷等均为混合物。生产水泥与陶瓷的共同原料是黏土,生产水泥与玻璃的共同原料是石灰石。

1.我国古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸盐的是()

A.陶俑 B.琉璃瓦

C.汉白玉 D.青花瓷

2.陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

3.“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句,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,下列有关说法中正确的是()

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、熔点较高

D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐

二、新型无机非金属材料

(一)知识梳理

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

第二位

(2)高纯硅的制备

其中涉及的主要化学反应为

①、?

②、?

③。?

(3)硅和二氧化硅的用途

硅

材料→硅芯片、硅太阳能电池?

二氧化硅

纤维?

2.新型陶瓷

新型

材料

成分

性能

主要应用

?

硬度、耐、抗氧化?

磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料

高温

结构

陶瓷

碳化硅、氮化硅、金属氧化物

耐、抗氧化、耐磨蚀?

用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等

压电

陶瓷

钛酸盐、锆酸盐等

能实现能和能的相互转化?

用于滤波器、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、好?

用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等

超导

陶瓷

—

临界温度下具有超导性

用于电力、交通、医疗等领域

3.碳纳米材料

结构特点

应用

富勒烯

由构成的一系列笼形分子的总称?

代表物,开启了碳纳米材料研究和应用的新时代?

碳纳

米管

由卷成的管状物,具有纳米尺度的直径?

用于生产、?

电池和传感器

石墨烯

只有一个碳原子直径厚度的石墨?