第五章第三節(jié)無機(jī)非金屬材料新課導(dǎo)入無機(jī)非金屬材料學(xué)習(xí)任務(wù)1：學(xué)習(xí)硅酸鹽產(chǎn)品的類別、原料、組成、應(yīng)用1、閱讀教材19頁(yè)內(nèi)容，學(xué)習(xí)交流以下兩點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料指什么？包括哪些類別的物質(zhì)？（2）學(xué)習(xí)“資料卡片”，學(xué)習(xí)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)，思考、討論：硅酸鹽材料有什么特點(diǎn)？是由什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的？一、硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧

結(jié)構(gòu)，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角，每個(gè)Si結(jié)合

個(gè)O，每個(gè)O結(jié)合

個(gè)Si。2大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。四面體4結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)學(xué)習(xí)任務(wù)1：學(xué)習(xí)硅酸鹽產(chǎn)品的類別、原料、組成、應(yīng)用2、閱讀教材20—21頁(yè)中陶瓷、玻璃和水泥的相關(guān)內(nèi)容，討論、對(duì)比它們各自的原料、主要成分及用途。產(chǎn)品原料制取設(shè)備主要成分用途陶瓷______________

含水的鋁硅酸鹽玻璃_____________________水泥______________硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)1.1陶瓷黏土（含水的鋁硅酸鹽）原料制作用途高溫?zé)Y(jié)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具陶瓷12原料設(shè)備純堿、石灰石、石英砂玻璃窯3原理復(fù)雜物理和化學(xué)變化4成分Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO21.2玻璃5用途建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維加入原料

玻璃特性

用途鉛光學(xué)玻璃：透光性好，折射率高制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡硼酸鹽耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化制造可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器金屬氧化物或鹽彩色玻璃建筑和裝飾（Co2O3、CuO）1.2玻璃1.3水泥123原料原理設(shè)備黏土、石灰石復(fù)雜的物理、化學(xué)變化水泥回轉(zhuǎn)窯46石膏混凝土條件5高溫煅燒調(diào)節(jié)水泥硬化速率水泥、沙子、碎石和水產(chǎn)品原料設(shè)備主要成分應(yīng)用陶瓷______________

含水的鋁硅酸鹽玻璃_____________________水泥______________硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)黏土建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等純堿、石灰石和石英砂Na2SiO3、CaSiO3和SiO2建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、制造玻璃纖維等黏土、石灰石和輔料（石膏）大量用于建筑和水利工程小結(jié)陶瓷窯玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)爐(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的混合物()(2)硅酸鹽結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定()(3)水泥與玻璃的共同原料是石灰石，水泥與陶瓷的共同原料是黏土()(4)陶瓷、玻璃、水泥的生產(chǎn)都需要在高溫下進(jìn)行()(5)玻璃和水泥生產(chǎn)中都發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化()【判斷正誤】×√√√√二、新型無機(jī)非金屬材料高純度的含硅元素：?jiǎn)尉Ч?、二氧化硅等，具有特殊的光學(xué)和電學(xué)性能。含碳、氮等其他元素：在航天、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。學(xué)習(xí)任務(wù)2：學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料1、閱讀教材21—22頁(yè)中硅和二氧化硅的相關(guān)內(nèi)容。討論以下問題：（1）描述硅在周期表中的位置，討論硅的導(dǎo)電性和硅為什么是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。（2）硅在自然界中以什么形式存在？如何制備粗硅？為什么除去晶體硅中的雜質(zhì)制成高純硅？（3）學(xué)習(xí)資料卡片“高純硅的制備”，結(jié)合反應(yīng)原理，想一想反應(yīng)生成的氫氣和氯化氫是否可以循環(huán)利用。（4）高純硅有哪些用途？（5）二氧化硅有什么用途？2.1硅和二氧化硅（1）硅元素的結(jié)構(gòu)與存在翻看元素周期表，找出硅元素的位置，畫出其原子結(jié)構(gòu)示意圖，并與碳原子比較。第三周期、第IVA族，處于金屬和非金屬的分界線位置硅單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料。CSi學(xué)習(xí)任務(wù)2：學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料1、閱讀教材21—22頁(yè)中硅和二氧化硅的相關(guān)內(nèi)容。討論以下問題：（1）描述硅在周期表中的位置，討論硅的導(dǎo)電性和硅為什么是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。（2）硅在自然界中以什么形式存在？如何制備粗硅？為什么除去晶體硅中的雜質(zhì)制成高純硅？（3）學(xué)習(xí)資料卡片“高純硅的制備”，結(jié)合反應(yīng)原理，想一想反應(yīng)生成的氫氣和氯化氫是否可以循環(huán)利用。（4）高純硅有哪些用途？（5）二氧化硅有什么用途？硅元素含量在地殼中居

。硅是親氧元素，在自然界中沒有游離態(tài)，主要以

和

的形式存在。硅酸鹽礦石水晶瑪瑙2.1硅和二氧化硅（1）硅元素的結(jié)構(gòu)與存在第二位硅酸鹽氧化物硅單質(zhì)的物理性質(zhì)：①灰黑色，有金屬光澤的固體②硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔、沸點(diǎn)高，硬度大（2）單質(zhì)硅的工業(yè)制備2.1硅和二氧化硅石英砂粗硅SiHCl31800-2000℃焦炭300℃HCl高純硅1100℃H2涉及的主要化學(xué)反應(yīng)：①SiO2+2C

Si(粗)+2CO↑②Si+3HClSiHCl3+H2③SiHCl3+H2

Si(純)+3HCl98%三氯硅烷思考：工業(yè)上利用焦炭與SiO2在高溫下反應(yīng)制備粗硅，由此能否說明碳的還原性大于硅？提示：氧化性、還原性的強(qiáng)弱，必須是在通常的情況下發(fā)生的反應(yīng)，上述反應(yīng)是在高溫條件下發(fā)生的，故不能比較還原性的強(qiáng)弱。①②③學(xué)習(xí)任務(wù)2：學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料1、閱讀教材21—22頁(yè)中硅和二氧化硅的相關(guān)內(nèi)容。討論以下問題：（1）描述硅在周期表中的位置，討論硅的導(dǎo)電性和硅為什么是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。（2）硅在自然界中以什么形式存在？如何制備粗硅？為什么除去晶體硅中的雜質(zhì)制成高純硅？（3）學(xué)習(xí)資料卡片“高純硅的制備”，結(jié)合反應(yīng)原理，想一想反應(yīng)生成的氫氣和氯化氫是否可以循環(huán)利用。（4）高純硅有哪些用途？（5）二氧化硅有什么用途？（3）單質(zhì)硅的用途集成電路的芯片

晶體管Si導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，是

技術(shù)和

技術(shù)的關(guān)鍵材料。硅太陽(yáng)能電池CPU2.1硅和二氧化硅信息新能源（4）二氧化硅（1）存在形式硅藻土石英、水晶、瑪瑙、沙子結(jié)晶形：無定形：統(tǒng)稱硅石（2）空間構(gòu)型：硅氧四面體（空間網(wǎng)狀）熔沸點(diǎn)高、硬度大、不溶于水（3）物理性質(zhì)：（5）用途：（4）化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定、不活潑生產(chǎn)

、石英坩堝、玻璃儀器等2.1硅和二氧化硅光導(dǎo)纖維學(xué)習(xí)任務(wù)2：學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料2、閱讀教材23頁(yè)的相關(guān)內(nèi)容。討論以下問題：（1）為什么碳化硅陶瓷的硬度很大？碳化硅有哪些用途？（2）閱讀“科學(xué).技術(shù).社會(huì)”，還有哪些新型陶瓷？分別有哪些成分、性能和用途？2.2新型陶瓷

和

通過共價(jià)鍵連接結(jié)構(gòu)：性能砂紙和砂輪的磨料SiC碳化硅（金剛砂）高溫抗氧化性能硬度大耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在

等方面有很多新的特性和功能。光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)碳原子硅原子類別成分性能應(yīng)用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷SiCSi3N4某些金屬氧化物耐高溫、抗氧化、耐腐蝕火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫電極材料鈦酸鹽、鋯酸鹽實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化濾波器、揚(yáng)聲器、點(diǎn)火器氧化鋁、氧化釔氮化鋁、氟化鈣優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫，絕緣性好高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗某臨界溫度下電阻為零，超導(dǎo)性電力、交通、醫(yī)療2.2新型陶瓷資料卡片YBa2Cu3O7-δ，Bi2Sr2Ca2Cu3O10，Tl2Ba2Ca2Cu3O10學(xué)習(xí)活動(dòng)2：學(xué)習(xí)新型無機(jī)非金屬材料3、閱讀教材23—24頁(yè)中納米材料的相關(guān)內(nèi)容，討論以下內(nèi)容：（1）什么是富勒烯？富勒烯的代表物是什么？（2）碳納米管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？有哪些用途？（3）石墨烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？具有什么性質(zhì)？有哪些用途？2.3碳納米材料碳納米材料富勒烯碳納米管由

構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代由

卷成的管狀物有相當(dāng)高的

和優(yōu)良的

，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。石墨烯

厚度的單層石墨電阻率

，熱導(dǎo)率

，具有很高的強(qiáng)度；應(yīng)用于光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等方面。（代表物

）碳原子C60石墨片層只有一個(gè)碳原子直徑強(qiáng)度電學(xué)性能低高1.氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應(yīng)生成SiF4氣體和H2O。請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。想一想，為什么可以用氫氟酸溶蝕玻璃生產(chǎn)磨砂玻璃？SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O拓展學(xué)習(xí)2.SiO2可與強(qiáng)堿反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，推斷SiO2為兩性氧化物是否正確?不正確。因?yàn)槎趸韪鷼浞岱磻?yīng)產(chǎn)物不是鹽和水，所以不屬于兩性氧化物，但是屬于酸性氧化物。思考與交流：氫氟酸是唯一

一種能和SiO2反應(yīng)的酸實(shí)驗(yàn)室不用玻璃瓶盛裝氫氟酸，應(yīng)該用

盛裝塑料瓶SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3高溫3.實(shí)驗(yàn)室盛NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞不用玻璃塞？Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性，可以用作黏合劑和防火劑。NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，硅酸鈉水溶液有粘性，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。注意：不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3溶液等SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O拓展學(xué)習(xí)1.二氧化硅是酸性氧化物，但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3，那如何制備H2SiO3呢？SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的，如：2.如何以SiO2為主要原料制取硅酸?寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl拓展提升酸性：碳酸>硅酸CO2＋H2O＋Na2SiO3＝H2SiO3↓＋Na2CO3Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl首先制備出可溶性硅酸鹽硅酸脫水后可制得硅膠，可作為干燥劑及催化劑載體。探究：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明H2CO3的酸性大于H2SiO3?鹽酸CaCO3Na2SiO3溶液【思考】1、這個(gè)裝置能否證明非金屬性：C>Si？那能否證明非金屬性：Cl>C>Si？飽和NaHCO3溶液2、寫出試管中的離子方程式：SiO32-＋CO2

（少量）＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32-能不能分類—酸性氧化物價(jià)態(tài)—最高價(jià)(氧化性)特性—與氫氟酸反應(yīng)SiO2SiO2＋2C===Si+2CO↑高溫SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO===CaSiO3高溫SiO2+Na2CO3

===Na2SiO3+CO2高溫用途：光導(dǎo)纖維、石英坩堝、水晶飾品、瑪瑙飾品歸納總結(jié)1、

盛放下列試劑的試劑瓶能用磨口玻璃塞的是（

）A.氫氧化鈉溶液B.鹽酸C.硅酸鈉溶液D.氫氟酸B當(dāng)堂檢測(cè)2、要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液3、下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（）A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3

C.Na2O→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3BD1.硅在無機(jī)非金屬材料中一直扮演著重要角色，被譽(yù)為無機(jī)非金屬材料的主角。下列物品的制造用到硅單質(zhì)的是(

)A.玻璃制品 B.石英鐘表C.計(jì)算機(jī)芯片 D.光導(dǎo)纖維√課堂達(dá)標(biāo)2.下列有關(guān)水泥的說法不正確的是(

)A.制造水泥的主要原料是石灰石、純堿和黏土B.普通水泥的主要成分是鈣的硅酸鹽和鋁酸鹽C