部编人教版高二化学选修2《第3单元化学与材料的发展课题1无机非金属材料》课堂教学精品ppt课件

是
① Si＋3HCl250=～==3=0=0 ℃SiHCl3＋H2
；
② Si＋3HCl250=～==3=0=0 ℃SiHCl3＋H2
。
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第三单元 化学与材料的发展
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3．石墨、金刚石和C60 金刚石、石墨、C60是碳的重要同素异形体。 (1)在金刚石、石墨、C60中熔点由高到低的顺序是：
石墨>金刚石>C60
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2．现代信息基础材料——单晶硅 (1) 硅 是 目 前 半 导 体 工 业 最 重 要 的 基 础 材 料 ， 制 取 纯 度 为 95%～99%的硅(粗硅)的反应方程式为 SiO2＋2C1 600=～==1=8=00 ℃Si＋2CO↑。
(2)用纯度为95%～99%的硅再生产高纯度硅的反应方程式
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过量的泥沙、纯碱、生石灰熔化后生成( )
①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一种硅酸盐产品
A．①和④
B．②和⑤
C．③
D．②
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【解析】 总结水泥的主要成分是 2CaO·SiO2、3CaO·SiO2 和 3CaO·Al2O3，其生产原料为黏土、石灰石。混凝土是水泥、碎 石和沙子的混合物。陶瓷属于硅酸盐产品，其主要原料是黏土。
复杂硅酸盐改写成氧化物的顺序为碱性氧化物、两性氧化 物、酸性氧化物、水，一定要记住改写的顺序。
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传统硅酸盐材料的主要原料是什么？常见的传统 硅酸盐材料有哪几种？
[师生互动] 【提示】 (1)传统硅酸盐材料的原料： 沙石、黏土、石英、石棉、高岭石等许多矿物是硅酸盐或 硅的氧化物，传统硅酸盐产品以黏土、石英、钾长石和钠长石 为原料。原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧结构的特点：稳定性 高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等。
新型陶瓷——碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等 分类现代信息基础材料——单晶硅
石墨、金刚石和足球烯——新材料诞生新科技
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新型无机非金属材料有何特点？
[师生互动]
【提示】
特点
举例
耐高温、 氮化硅(Si3N4)在1 200 ℃下仍具高强度，可做轴 强度高 承、永久性模具
电学特性 光学特性 生物功能
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【归纳小结】 碳、硅结构的特殊性 碳和硅分别处在元素周期表ⅣA族的第二周期、第三周期。 碳原子的核外有2个电子层，最外层上有4个电子；硅原子的核 外有3个电子层，最外层上有4个电子。 原子结构的相似，决定了元素性质的相似。碳和硅都是非 金属元素，主要化合价为十4价，形成的化学键通常是共价键， 化学性质通常比较稳定。
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内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重 复排列构成的固体叫做晶体。晶体的类型包括原子晶体、离子 晶体、金属晶体和分子晶体。金刚石晶体和单质硅晶体都是原 子晶体。
原子之间以共价键相互结合而成的立体网状结构的晶体叫 做原子晶体。由于共价键强度大，空间网状结构稳定性强，所 以原子晶体硬度很大、熔点和沸点都很高，化学性质相对稳定。
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原子结构的相似，决定了元素单质的结构的相似。金刚石 晶体(碳的单质之一)和晶体硅(硅的单质之一)的结构很相似(上图 是金刚石晶体结构示意图)。由碳和硅化合而成的碳化硅(SiC)也 跟金刚石、晶体硅的结构相似——相邻的原子以共价键结合成为 正四面体，一个个的正四面体以共价键互联并向四面八方扩展 形成了立体网状结构。
(2)普通水泥的成分： 硅酸三钙
铁铝和酸钙
等。
硅、酸二钙
铝酸三钙、
(4)特性：水硬性。即可以在 空气和水中 硬化。
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二、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷 新型陶瓷的组成已突破了以 Si和O 两种元素为主的传统组 成体系，进一步提高了陶瓷的性能。 (1)碳化硅陶瓷 ①特性：硬度 高，化学性质 稳定 ，耐 2_000_℃的高温，可 作航天器的涂层材料。 ②工业上制取碳化硅的反应方程式：SiO2＋3CSiC＋2CO↑。
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(2)氮化硅陶瓷 ①特性与用途：熔点 高 ，硬度 大，化学性质 稳定 ，在高 温时仍可保持室温时的强度系数和硬度，可用于制造 轴承 、 汽轮机叶片 和 发动机受热面 等。
②制取氮化硅(Si3N4)的反应式
a． 3Si＋2N21=3=0=0=℃= Si3N4
；
b．3SiCl4＋2N2＋6H2=高==温==Si3N4＋12HCl 。
【答案】 氧化物表示式：2MgO·3SiO2·nH2O，与盐酸反 应的化学方程式：
Mg2Si3O8·nH2O ＋ 4HCl===2MgCl2 ＋ 3H2SiO3↓ ＋ (n －
1)H2型无机非金属材料 常见新型无机非金属材料有几类？
[学生交流] 【提示】
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一、传统硅酸盐材料
1．传统硅酸盐工业
(1)概念：以 硅酸盐或硅的氧化物 为原料，经加热制成
硅酸盐
产 品 的 工 业 叫 做 硅 酸 盐 工水泥业 。玻如璃 制
造陶瓷 、 、 等产品的工业。
(2)特点： 稳定性 强， 硬度高，熔点高， 难溶于水，绝缘， 耐腐蚀等。
[师生互动] 【提示】 硅酸盐的两种书写方式 由于硅酸盐的种类多，结构复杂，表示它们的组成较复杂， 除简单的硅酸盐如Na2SiO3等用盐的形式表示外，绝大多数常用 二氧化硅和金属氧化物的形式来表示。
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把硅酸盐由盐的书写形式改写为氧化物的形式的方法是： xMO·nSiO2·mH2O[如果有(OH)n时]，其中MO表示金属氧化物， x、n、m均由组成中有关原子的个数决定。
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【答案】 B 【点评】 本题主要考查生产玻璃的原料及有关化学反应。
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1.某硅酸盐化学式为Mg2Si3O8·nH2O，试用氧化物形式表示 其组成，并写出其与盐酸反应的化学方程式。
【解析】 按Mg、Si原子个数写出其氧化物，配平时，遵 循原子守恒原则。按照金属氢化物与盐酸反应生成金属氯化物 的格式书写产物，硅酸盐中的Si用硅酸表示产物。由H原子数判 断生成H2O的化学计量数为(2n＋4－6)/2＝n－1。
CaCO3＋SiO2=高==温==CaSiO3＋CO2↑。 (3)主要工序： 热熔 、 澄清 、 成型 和 缓冷 。 (4)普通玻璃的成分： Na2SiO3 、 CaSiO3 和SiO2熔合在一 起而形成的玻璃态物质。
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4．水泥(普通硅酸盐水泥)
(1)主要生产原料： 石灰石 和 黏土 。
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(2)常见的几种硅酸盐材料：
分类：陶器、炻器、瓷器等 ①传统陶瓷生产材料：黏土、水等
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等
②普玻通璃普特通种玻玻璃璃—生主化—产要硅石原成等英料分的玻：：熔璃石硅融、灰酸体光石钠学、、玻纯硅璃碱酸、、钙玻石、璃英二纤砂氧等 维、钢化玻璃等
。
(2)金刚石和石墨二者可以相互转化，二者的转化属于化学 变化。
(3)气相沉积法制造金刚石薄膜的原理为：
CH4―基―本―温度―微9―5波0―℃或―、直氢流―气放―、电―稀―有―气体→C(金刚石)＋2H2
。
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一、硅酸盐及传统无机非金属材料 硅酸盐组成复杂表达形式通常有哪几种？
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下列对材料的特性及用途的叙述不正确的是( ) A．氧化铝陶瓷具有两性，因此可用来制造人造牙齿 B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机部件 C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料 D．人造刚玉硬度高，可用于制造刚玉球磨机
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2．陶瓷 (1)制造陶瓷的主要原料： 黏土 。 (2)制造陶瓷的一般过程： 混合 、 成型 、 干燥 、 烧结、 冷却 、成品陶瓷器。 (3)种类(根据原料、烧制温度划分)：土器 、 炻器 、 冷却 。
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3．玻璃 (1)主要生产原料： 石英砂 、 石灰石 、 纯碱 。 (2)反应原理(用化学反应方程式表示)： Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋CO2↑ ；
【答案】 A
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【点评】 新型无机非金属材料是人们根据生活的需要， 利用先进的科学技术，由无机物研制出的一些具有特殊结构、 特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以下几点：
(1)新型无机非金属材料属于无机物； (2)新型无机非金属材料是高科技产品； (3)新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。
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【解析】 本题以新型无机非金属材料为题材着重考查了 性质决定用途这一原则，并与生产和生活相联系。要求学生能 够认识生产、生活中化学的重要作用。氧化铝陶瓷用来制造人 造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而 不是由于其两性；氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，所以用于制 造柴油机部件时不需要冷却，损失的能量小；光导纤维传导光 的能力很强，在通讯时用于传导光信号；人造刚玉(氧化铝)硬度 高，所以可用作球磨机材料。
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③水泥普通硅酸盐水泥硅生酸铁产三铝原钙酸料、钙：硅等石酸灰二石钙、、黏铝土酸等三钙、 特种水泥——白水泥、快干水泥、彩色水泥等
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如何得到钢化玻璃？钢化玻璃有何优点？ [师生互动] 【提示】 把普通玻璃放入电炉里加热，使它软化，然后 急速冷却，即得钢化玻璃。钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大 4～6倍，不易破碎，破碎时没有尖锐的棱角，不易伤人。
泥沙的主要成分是 SiO2，与纯碱、生石灰在高温下发生如下反应：
SiO2
＋
Na2CO3
高温 =====
Na2SiO3
＋
CO2↑
，
SiO2
＋
CaO
高温 =====
CaSiO3，而 Na2SiO3、CaSiO3 与 SiO2 的熔合物即玻璃，且玻璃是
一种硅酸盐产品，故答案为 B。
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2.碳纳米管是由一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型 碳纳米材料制成，它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的 管体，具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于 碳纳米管的可能用途叙述不正确的是( )
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课题1 无机非金属材料
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1．了解水泥、玻璃、陶瓷生产的原理，对无机非金属材料 有大致印象。
2．认识化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 3．了解几种新型无机非金属材料。
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玻璃易被碱腐蚀，为什么还可用玻璃试剂瓶盛放 碱液？
[师生互动] 【提示】 进行磨砂处理的玻璃，在常温下极易被强碱或 强碱性物质腐蚀。未进行磨砂处理的玻璃在常温下极耐碱，在 高温下不耐碱。因此盛装NaOH等强碱可用玻璃瓶，但此瓶不能 用磨砂玻璃塞；加热熔化NaOH等强碱时，不能用玻璃试管或瓷 坩埚，通常用铁坩埚。
如半导体、导体、超导体及作为集成电路基板的 绝缘材料
某些新型材料能够穿过红外线、雷达射线，甚至 可见光都可透过
如节氧等化；锆 用(熔Zr融O法2)陶制瓷得可的制以作Ca人O造—N骨a2、O假—S牙iO，2—股关 P2O5为主要成分的生物陶瓷可以制作人造骨
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新型陶瓷材料是否是陶瓷？ [学生交流] 【提示】 新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传 统硅酸盐陶瓷材料了，只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的 耐高温、强度高、耐腐蚀的特性，并且从外观上与传统的硅酸 盐陶瓷一样不具有金属光泽，都属于脆性材料，容易碎裂等。 广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制 品的通称，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属 于陶瓷材料。