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课件网) 无机非金属材料 第五章第三节 化学 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 1.通过了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，能从结构角度分析硅酸盐的特性。 2.通过对新型无机非金属材料硅芯片的认识，能够从“位—构—性”的角度预测硅与二氧化硅的一般性质，了解并掌握硅、二氧化硅的特性与二者在生产、生活中的应用。感受新型无机非金属材料的特殊性能及其在高科技领域所发挥的重要作用。 3.通过对新型陶瓷、碳纳米材料认识材料的认识，了解材料对人类文明的推动作用，知道化学科学对新材料研发的重要作用,感受化学对社会发展和人类生活的巨大贡献,提升自身“科学态度与社会责任”等学科核心素养。 学习目标 一、传统无机非金属材料———硅酸盐材料 兵马俑 天津大剧院 珠港澳大桥 【问题1.1】陶瓷历史悠久，玻璃使用广泛，水泥是建筑与水利工程的必需品，请思考这些材料都具有什么特性？ 传统无机非金属材料具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀的特点 硅酸盐： 组成：硅、氧与其他金属元素结合而成的 化合物的总称。 结构：Si和O构成了硅氧四面体 特点：硬度高、熔点高、难溶于水、 化学性质稳定、耐腐蚀 【问题1.2】阅读课本19页资料卡片，思考什么样的结构决定了该材料具有这样的性质？ 主要原料：黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐） 特点：抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 用途：建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 1.陶瓷 2.玻璃 主要原料：纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2） 生产设备：玻璃窑 反应原理：SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 ↑ SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 特点：无固定熔点，在一定温度范围内软化，可加工成玻璃制品 用途：建筑材料、光学仪器、各种器皿，还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等 含铅的光学玻璃 加入硼酸盐的玻璃仪器 加入金属氧化物的彩色玻璃 3.水泥 主要原料：黏土和石灰石 生产设备：水泥回转窑 用途：水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土， 大量用于建筑和水利工程 三峡大坝 1.硅 （1）原子结构：如左图 （2）元素周期表位置：第三周期、第ⅣA族，正好处于金属与非金属的过渡位置 （3）性能：其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用广泛的半导体材料 二、新型无机非金属材料 【问题2.1】硅是应用最为广泛的半导体材料，从元素周期表中找到硅元素，思考硅单质可以作为半导体的原因？ 【提问】自然界中硅以什么形态存在？ 在自然界中主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和氧化物（如水晶、玛瑙、石英砂）的形式存在。 【问题2.2】同主族元素性质具有一定的相似性，通过类比，思考硅单质可能具有哪些性质？你的推测依据是？ (1)物理性质： 晶体硅是灰黑色固体，有金属光泽，熔点高，硬度大，质脆，导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料。 (2)化学性质： 常温下“三反应” 加热（高温）“三反应” Si + F2 ===SiF4 Si+4HF===SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3 +2H2↑ Si+O2 SiO2 Si+2Cl2 SiCl4 Si+C SiC 高纯硅的制取和用途 【问题2.3】自然界中没有游离态的硅，如何来制备高纯硅？阅读课本22页资料卡片，写出相应反应的化学方程式 粗硅的制备 SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 粗硅 粗硅变高纯硅 Si + 3HCl SiHCl3 + H2 SiHCl3 + H2 Si + 3HCl 高纯硅的制取和用途 硅单质的用途 硅芯片 硅太阳能电池 【问题2.4】二氧化硅用来生产光导纤维的原因是什么？二氧化硅的物理性质 （1）二氧化硅的物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，难溶于水，不导电 沙子 水晶 光导纤维 【 ... ...
