第新型無機非金屬材料

篇一：新型無機非金屬材料研究進展與未來展望

新型無機非金屬材料研究進展與未來展望

摘要：隨著社會與科學技術的發(fā)展，新型材料逐漸發(fā)展了起來。作為高新科技實現(xiàn)的基石，如有機非金屬、復合材料、功能陶瓷、結構陶瓷等新型材料逐漸受到了科研工作者及生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)企業(yè)的青睞，文章對新型無機非金屬材料的研究進展進行介紹，并對其未來的發(fā)展進行展望。

關鍵詞：新型無機非金屬材料；現(xiàn)在；發(fā)展；展望；新材料

作為高新技術發(fā)展的物質(zhì)基礎，新型材料和與其相關的如高溫電子學、超導材料、納米材料、生物材料、微電子材料、信息存儲材料等科學領域，已經(jīng)成為了現(xiàn)如今新型技術的領軍者，并在未來的高新科技發(fā)展領域中占有重要位置。新型無機非金屬材料在新型材料中是較為受到重視的部分，在新材料科技研發(fā)中占有一定的比重。

1新型無機非金屬材料研究現(xiàn)狀的介紹

1.1結構陶瓷

我國的航空、航天事業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的階段，以及先進的科學技術發(fā)展都對材料的抗高溫能力、抗高強度能力提出了更高的要求。由于金屬材料與合金材料的抗高溫能力較為有限，不適用于先進科技，所以，研發(fā)性能更加優(yōu)越的材料就顯得十分必要了。

特種陶瓷材料在各個領域中的使用越來越普遍，其對金屬的不粘合性、耐高溫性能、高耐磨性、高硬度等優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。氧化鋯陶瓷具有高比重、耐腐蝕性和耐磨性，在油田深井泵的閥座中應用廣泛，適用于這種極度的作業(yè)環(huán)境。耐腐蝕性、耐磨性、高硬度是多品種陶瓷所共有的特點，這也使得陶瓷在儲存液體泵部件、無潤滑軸承、高溫軸承等領域得到了制造業(yè)與工業(yè)的青睞。

常用的高溫結構陶瓷包括：硅化物、氮化物、硼化物、碳化物、高熔點氧化物等，結構陶瓷也有其缺陷：不易回收、加工困難、價格高、性能分散、溫室脆性高等。在研制階段，可通過提高結構陶瓷的韌性，太拓寬陶瓷的用途。提高其韌性的手段包括：對原理的細度、純度進行控制、加強纖維與晶須、顆粒彌散、晶界控制等。

1.2功能陶瓷

具有多種種類的功能陶瓷，對經(jīng)濟建設與科學技術發(fā)展具有重要的影響。功能陶瓷具有的多種功能包括：化學、生物、機械、光、磁、聲、電等，在多個領域應用。功能陶瓷比傳統(tǒng)陶瓷的產(chǎn)值高、能耗少、成本低，具有更高的社會與經(jīng)濟的綜合效益。而與結構陶瓷相同，功能陶瓷也具有缺陷：獲取情報與技術困難、難度大、制造條件苛刻等。

篇二：高中化學《新型無機非金屬材料》教學案例

高中化學《新型無機非金屬材料》教學案例

海南三亞榆林八一中學周冬陽572022

新課標中，科學課程的基本理念是以全面提高每一個學生的科學素養(yǎng)為核心，要求教師在教學中應面向全體學生，立足學生發(fā)展，體現(xiàn)科學本質(zhì)，突出科學探究，反映當代科學成果。在總目標中也特別強調(diào)了科學探究，并指出，科學探究活動是培養(yǎng)科學觀念與能力的最關鍵的途徑，也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實踐能力最有效的手段。對科學探究的具體設計，力求突出科學素養(yǎng)，體現(xiàn)學生的主體作用，符合學生的心理特點，從學生身邊熟悉的事物出發(fā)，為學生所喜愛，并讓學生參與科學探究活動的開發(fā)。因此，怎樣在化學課堂中更好的處理好“知識點的落實”與“充分運用探究手段”的關系是落實學生主體地位，實現(xiàn)化學總體教學目標的基本前提。本課是基于多媒體網(wǎng)絡教室（Web教室）中高中化學學科自主探索學習的試驗研究課，是多媒體技術和網(wǎng)絡技術在中學化學教育應用的新嘗試。

一、教材分析

（一）知識內(nèi)容

本節(jié)教材介紹新型無機非金屬材料的特點、用途和發(fā)展。

（二）學習目標

1、知識目標：使學生對新型無機非金屬材料有大致印象。

2、能力目標：通過對相關網(wǎng)絡資料的閱讀，結合觀察思考探究、協(xié)作交流討論，培養(yǎng)學生的分析資料、提取信息、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

3、德育目標

①幫助學生建立勇于探索創(chuàng)新的精神和克服困難的信心。

②使學生認識到化學在現(xiàn)代社會、現(xiàn)代科技中的重要作用。

③通過對新型無機非金屬材料的介紹，培養(yǎng)學生崇尚科學、熱愛科學的情感。④通過本節(jié)課的學習，使學生意識到人類智慧力量的偉大。

⑤通過介紹我國在新型無機非金屬材料方面的成就，培養(yǎng)學生的愛國主義情感。

（三）教學重點

新型無機非金屬材料的特點、用途和發(fā)展。

（四）教學難點

1、激發(fā)學生學習的積極性。

2、培養(yǎng)學生熱愛科學的情感。

二、學生分析

1、學習特點：學習對象為高一學生，對化學學科和計算機等現(xiàn)代信息技術有著濃厚的學習興趣，但基本的計算機操作熟練程度不一，對學習資源利用和知識信息的獲取、加工、處理與綜合能力較低。

2、學習習慣：高一學生知識面較狹隘，習慣于教師傳道授業(yè)解惑這種被動接受式的傳統(tǒng)教學，缺乏獨立發(fā)現(xiàn)和自主學習能力。

3、學習交往：高一學生在新的學習環(huán)境中，學習交往表現(xiàn)為個別化學習，課堂上群體性的小組交流與協(xié)同討論學習機會很少。

三、教學方法

基于新課改提出教育要為學生的終身發(fā)展奠定基礎，讓學生學會做人、學會求知、學會合作、學會實踐、學會創(chuàng)新的理念。本課為了充分體現(xiàn)學生的主體作用，進行教法與學法優(yōu)化組合：

1、實物展示法:展示新材料實物,使學生獲得感性認識。

2、探究學習法：聯(lián)系所學知識和運用網(wǎng)絡資源進行問題思考、解決的學習。

3、發(fā)現(xiàn)學習法：善于分析資料、尋找和發(fā)現(xiàn)思考性問題。

4、自主學習法：利用網(wǎng)絡資源、教材資源，獨立地進行學習。

5、問題討論法：運用網(wǎng)絡教室的各種交流手段對學習主題展開討論。

6、協(xié)作學習法：通過網(wǎng)絡教室中師生、生生協(xié)同、交流、討論的學習。

四、教學過程

[課前準備]做好課文預習；相關網(wǎng)絡發(fā)布到校園網(wǎng)的服務器；

[新課引入]展示實物:玻璃刀、機械手表、光導玩具。

提問：1、玻璃刀的刀頭是什么材料制作的？（人造金剛石）；

2、機械手表上的“19鉆”字樣是什么意思？（人造紅寶石的數(shù)目）；

3、氣爐中電子打火用的是什么材料？（壓電陶瓷）；

4、在的長途電話信號是通過什么傳輸?shù)模浚ü鈱Юw維）。

[教師]好，同學們基礎很扎實也很用功.這些都是新型無機非金屬材料。而我們上一節(jié)課所講的水泥、玻璃、陶瓷等都屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料。按化學組成，材料可以進行如下分類。

[投影]（材料的分類）

[教師]這一節(jié)課我們來認識幾種新型無機非金屬材料。

[投影]課題：新型無機非金屬材料

學習任務：新型無機非金屬材料的特點、用途和發(fā)展。

學習要求：

①明確本課的學習目標，以學習任務驅(qū)動為方式，以新型無機非金屬材料為中心，以小組協(xié)作討論的方法（語言交流和在線討論方式）進行主動地探究學習。

②抓住本課學習的重點和難點，運用發(fā)現(xiàn)、探究、協(xié)作、討論學習方法，大膽、主動分析問題和解決問題。

③注重本課網(wǎng)頁素材和相關網(wǎng)站的學習資源利用，聯(lián)系所學知識和技能，對信息進行獲取、收集、加工、處理，提高自己的學習能力。

[教師]為什么要叫新型無機非金屬材料呢

[學生]為了與傳統(tǒng)無機非金屬材料相區(qū)別。

[復習提問]傳統(tǒng)無機非金屬材料的成分是什么它有什么特點

[學生]傳統(tǒng)無機非金屬材料具有抗腐蝕、耐高溫的優(yōu)點，但也有質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的弱點。

[教師]同學們記得很牢。事實上，我們看下面一些住宅圖中各自的構成材料也會發(fā)現(xiàn)，即使在人類社會發(fā)展的過程中，大自然饋贈與人類的材料(如泥土、木材、石頭等)，已遠遠不能滿足人類社會發(fā)展的需求。為了人類自身發(fā)展的需要，人們總是在大自然的饋贈之外，用自己的聰明才智和勤勞的雙手，不斷地研制、創(chuàng)造著各種各樣的新材料，以滿足人類物質(zhì)文明和科學技術不斷發(fā)展的需要。

[電腦圖片展示]

圖片1：圖原始人居住的洞穴

圖片2：用茅草搭起來的房屋

圖片3：用樹枝、泥巴蓋起來的房子

圖片4：用石頭砌起來的石屋，用木棍、木板搭起來的房子

圖片5：用磚、水泥等蓋的住宅

圖片6：高樓大廈

圖片7：現(xiàn)代居室(包括電視機、音響、電腦等)

[講述]傳統(tǒng)無機非金屬材料與現(xiàn)在所用的許多金屬材料相比，有許多獨特的優(yōu)勢，這使得很多行業(yè)的科學家都對它情有獨鐘，然而，它的弱點的存在，又使它的應用范圍受到了一定的限制。為此，科學家們進行深入的研究和探索，并進行了反復的實驗，隨之而來的便是多種多樣具有特殊性能的新型無機非金屬材料的問世，那么，新型無機非金屬與傳統(tǒng)的無機非金屬材料相比有哪些特性呢

[投影]學習探究的問題：課本主要介紹了高溫結構陶瓷和光導纖維。為什么從知道鈉蒸氣放電到高壓鈉燈的使用經(jīng)過了二十幾個年頭呢陶瓷發(fā)動機的優(yōu)點？光纖通信較之普通電纜通信有哪些優(yōu)點呢光導纖維在醫(yī)學上有什么應用？

[學生活動]（資源利用、自主探索）

[教師活動]指導學生利用資源學習的順序依次為：化學教材（文本）----媒體資源（圖片、視頻）----“碳族元素”網(wǎng)站或其它相關網(wǎng)站（檢索新型無機非金屬材料的相關資料）。

[師生互動]（瀏覽網(wǎng)頁的同時并在線討論。）

[投影]上述問題的相關知識和

[教師]預習中同學們從各種渠道收集到一些新型無機非金屬材料的有關材料，下面請每一組選出一名代表上臺跟大家交流一下。（3分鐘演講）

[第一組]生物陶瓷

[第二組]夾層玻璃

[第三組]半導體陶瓷

[第四組]賽倫

[教師]新型無機非金屬材料的種類還有很多，它們有些什么特性呢？在哪些領域會大顯神通呢？

[師生互動]（學生瀏覽網(wǎng)頁、，教師巡回指導。）

[投影]新型無機非金屬材料的特性

[教師]材料是人類生活必不可少的物質(zhì)基礎。材料的發(fā)展史就是一部人類文明史。沒有感光材料，我們就無法留下青春的回憶；沒有特殊的熒光材料，就沒有彩色電視；沒有高純的單晶硅，就沒有今天的信息技術；沒有特殊的新型材料，神州五號飛船就無法上天。可見，科技的發(fā)展和社會的進步往往受到材料的制約。反過來，一種新材料的發(fā)現(xiàn)可能回給社會帶來革命性的變化。

新材料在不斷涌現(xiàn)如1985年發(fā)現(xiàn)了足球烯。舊材料的功能也在拓展，如石英早就存在，石英鐘的普及卻是近幾年的事，光導纖維使玻璃“老爺爺”又煥發(fā)了青春。

篇三：碳、硅及新型無機非金屬材料

碳、硅及新型無機非金屬材料

教學內(nèi)容

1．構建碳、硅元素的知識網(wǎng)絡

2．掌握兩種元素對應的單質(zhì)，氧化物、酸及其鹽的重要性質(zhì)3．了解硅酸鹽工業(yè)和新型無機非金屬材料

二、學習指導

（一）構建知識網(wǎng)絡

一方面抓住典型物質(zhì)作為核心，盡可能向外發(fā)散和向內(nèi)收效，甚至可擴展到相關的有機知識，另方面

（二）典型構質(zhì)的性質(zhì)

1．單質(zhì)碳

C原子間結合方式（1）同素異形體的多樣性分子中所含C原子數(shù)不同金剛石——原子晶體

分子晶體（2）活性炭的重要性質(zhì)和作用↓

多孔疏松結構→吸附力強→吸附氣體或溶液里的某些有色物質(zhì)。↓實例①去臭氣——吸附水中有臭味物質(zhì)（凈化水）②漂白——吸附某些食物和工業(yè)產(chǎn)品中的色素

③去毒——吸附有毒氣體（如NO2、Cl2等）（用于防毒面具）（3）碳的化學性質(zhì)常溫：穩(wěn)定

加熱、高溫或點燃：常表現(xiàn)還原性，作還原劑一般加熱時，C→CO2

高溫時，C→CO

如：2OCO+H2

2C+SiO2高溫

C+2CuO2Cu+CO2

C+4HNO3(濃△CO2↑+4NO2↑+2H2O想一想：為什么木炭燃燒時無火焰？2．碳的氧化物

CO、CO2盡管用為碳的氧化物，但是兩者的物理性質(zhì)，化學性質(zhì)均有較大區(qū)別，可列表比較如下：

高溫

①如何除去CO中少量CO2？②如何除去CO2中少量CO？③如何分離CO和CO2？3．比較CO2和SiO2

CO2和SiO2是同主族元素形成的高價氧化物。化學性質(zhì)有一定的相似性，但物理性質(zhì)和某些化學性質(zhì)方面卻有很大差異。

（1）硅不活潑、但自然界無游離態(tài)，通常以硅酸鹽形式存在

（2）硅不與一般的強酸、強氧化性酸反應，但常溫卻下HF反應，且能置換出其中的H。Si+4HF==SiF4+2H2↑

（3）碳不與堿液反應，但硅常溫即可與堿液反應并放出H2，表現(xiàn)出與Al有相似性。Si+2NaOH+2H2O==Na2SiO3+2H2↑2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

其它固體非金屬即使與堿液反應，一般也無H2產(chǎn)生。如

3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O5．碳酸正鹽和酸式鹽（1）溶解性：

①大多正鹽難溶于水（除K+、Na+、NH4+）而一般酸式碳酸鹽均可溶于水

②同一種陽離子的鹽一般：酸式鹽＞正鹽如Ca(HCO3)2＞CaCO3KHCO3＞K2CO3但NaHCO3＜Na2CO3

想一想：為什么在飽和Na2CO3溶液中通入足量的CO2有晶體析出？提示：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3106g18g168g①溶劑水量減少

②生成NaHCO3質(zhì)量比消耗的Na2CO3質(zhì)量大③同溫下溶解性NaHCO3＜Na2CO3（2）與酸反應的過程及速度（同條件）H++CO32==HCO3

—

—

HCO3+H+==H2O+CO2↑

—

放出氣體速度：HCO3＞CO32

—

—

（3）與堿液反應

Na2CO3+NaOH→不反應

NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O

2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH

2NaHCO3+Ca(OH)2(少)==CaCO3↓+Na2CO3+H2O（4）熱穩(wěn)定性：

正鹽＞相應酸式鹽

高溫

如：3CaO+CO2↑

△3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑

Na2CO3△不分解

△

2NaHCONa2CO3+CO2↑+H2O（5）相互轉(zhuǎn)化：

—H

正鹽（CO32

+

酸式鹽（HCO3）

或CO2+H2O

—

（三）硅酸鹽工業(yè)簡介

（1）主要原料：粘土

（2）生產(chǎn)過程：混合→成型→干燥→燒結→冷卻→陶器（3）陶與瓷的制取區(qū)別：①原料粘土的純度不同

②燒制溫度不同。

（四）新型無機非金屬材料特性：（1）耐高溫，高強度

（2）有電學、光學、生物學特性或功能

三、典型解析

例1．把26g含有SiO2和CaCO3固體在高溫下加熱至質(zhì)量不再改變，冷卻后稱重為17.2g。（1）寫出有關的化學反應方程式（2）求生成CO2的體積（標況）（3）求原混合物中所含SiO2的質(zhì)量。解析：（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑CaC