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（学案）人教版高中化学必修2

中小学教育资源及组卷应用平台 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 发展目标 体系构建 1.了解硅酸盐制品的生产原料及主要成分，培养“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，培养“科学探究与科学态度”的核心素养。 3.了解硅及其重要化合物的基本性质，培养“宏观辨识与变化观念”的核心素养。 一、硅酸盐材料 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 (普通) 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 微点拨：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＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑， SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。 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 地壳中居第二位 氧化物和硅酸盐 第三周期、第ⅣA族 (2)单质硅的制备 (3)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、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (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．碳纳米材料 碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。 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开启碳纳米材料研究和应用的新时代 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 1．判断正误(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)二氧化硅在电子工业中是最重要的半导体材料。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)√　(4)× 2．下列关于无机非金属材料的说法中正确的是(　　) A．传统无机非金属材料是指：光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差 C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 [答案]　C 3．中国北京曙光公司研制了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能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使用的传输很快的线路中使用的材料叫_____，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 高纯硅的制备与重要硅的化合物的性质 1．高纯硅的工业制备原理流程图 2．硅及其重要化合物的主要性质 微点拨：(1)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存，氢氟酸能腐蚀玻璃，可用于玻璃制品蚀刻花纹。 (2)强碱溶液不能用玻璃塞试剂瓶保存 ... ...