2022-2023學(xué)年人教版必修二 5.3 無機(jī)非金屬材料 學(xué)案

.3無機(jī)非金屬材料【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解硅和二氧化硅、傳統(tǒng)的硅酸鹽制品和新型的無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用。2.了解硅的制備原理。3.認(rèn)識新材料的開發(fā)對人類生產(chǎn)、生活的重要影響?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：1.了解硅和二氧化硅、傳統(tǒng)的硅酸鹽制品和新型的無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用。2.了解硅的制備原理。難點(diǎn)：1.了解硅和二氧化硅、傳統(tǒng)的硅酸鹽制品和新型的無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用。2.了解硅的制備原理?！菊n前小測】1.下列反應(yīng)中硝酸既能表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是()A.使石蕊溶液變紅B.與銅反應(yīng)放出NO氣體，生成Cu(NO3)2C.與Na2CO3反應(yīng)放出CO2氣體，生成NaNO3D.與S單質(zhì)混合共熱時(shí)生成H2SO4和NO22.在一定溫度下，32g金屬銅與足量某濃度的硝酸溶液完全反應(yīng)，生成NO2和NO的物質(zhì)的量之比為1∶3，則反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移的電子為()A.1molB.2molC.3molD.4mol【學(xué)習(xí)過程】一、硅酸鹽材料1.硅酸鹽的概念硅酸鹽是由、和組成的化合物的總稱。它們種類繁多、組成各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在自然界中廣泛存在。2.硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的相互連接，每個(gè)為兩個(gè)四面體所共有，與個(gè)Si相結(jié)合。3.硅酸鹽的性質(zhì)硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度、熔點(diǎn)、于水、化學(xué)性質(zhì)、耐等特點(diǎn)。Na2SiO3的水溶液俗稱、；特性：；相對穩(wěn)定，燃燒。用途：制備木材防火劑、制備硅膠、肥皂填充劑、黏膠劑。4.表示方法：⑴化學(xué)式法：適用于簡單的硅酸鹽如，Na2SiO3、CaSiO3等。⑵氧化物法：硅酸鹽氧化物形式的改寫。eq\x(書寫形式)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氧化物的排列順序：活潑金屬氧化物→較活潑金,屬氧化物→二氧化硅→水，氧化物之間以“·”隔開))eq\x(化學(xué)計(jì)量數(shù))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(配置原則：各元素原子總個(gè)數(shù)比值符合原來,的組成，若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)))例如：硅酸鈉：Na2SiO3氧化物法；硅酸鈣：CaSiO3氧化物法。5.常見的硅酸鹽材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料主要原料：輔助原料：適量的石膏設(shè)備主要成分成分復(fù)雜硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)特點(diǎn)抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)物質(zhì)，熔點(diǎn)，在某一溫度范圍內(nèi)軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程新型無機(jī)非金屬材料(一)硅和二氧化硅1.硅的存在，結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，制備存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第位①單質(zhì)硅是應(yīng)用最為廣泛的材料。②高溫下，硅能與氧氣反應(yīng)生成，與氯氣反應(yīng)生成。2.硅的化學(xué)性質(zhì)①常溫下能與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿等反應(yīng)。②加熱時(shí)能與氧氣、氯氣、碳等反應(yīng)。硅的用途：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，硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料.用來制造集成電路、晶體管等半導(dǎo)體器件，還可用來制成太陽能電池。硅的合金用來制造變壓器鐵芯、耐酸設(shè)備等。硅的制備。eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(1800～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1100℃))eq\x(高純硅)①②③其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為①②③3.二氧化硅的性質(zhì)①存在形式：②二氧化硅(SiO2)的晶體結(jié)構(gòu)硅和SiO2都是體結(jié)構(gòu)性質(zhì)很穩(wěn)定；③物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)：；化學(xué)性質(zhì)：酸性氧化物和堿反應(yīng)：；酸性氧化物和堿性氧化物反應(yīng)：和氫氟酸反應(yīng)：具有氧化性：；高溫下，SiO2能與部分鹽反應(yīng)。4.硅和二氧化硅的用途①高純硅廣泛用于技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。②SiO2用于生產(chǎn)。(二)新型陶瓷1.主要特性：在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。2.舉例：如陶瓷，硬度大，可用作的磨料，具有優(yōu)異的性能，用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。(三)碳納米材料1.富勒烯①主要特性：由碳原子構(gòu)成的的總稱，性質(zhì)穩(wěn)定。②用途：為納米科學(xué)提供重要的研究對象，用C60作車輪的“納米汽車”。2.碳納米管①主要特性：比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能。②用途：生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。3.石墨烯①主要特性：電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度高。②用途：廣泛應(yīng)用于光電器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料等。【當(dāng)堂訓(xùn)練】1.“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法中正確的是()A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽2.近年來科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對下列三種物質(zhì)的相關(guān)說法錯(cuò)誤的是 ()石墨烯：從石墨中分離出來，是最薄、最堅(jiān)硬的納米材料石墨炔：平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性碳納米管：具有優(yōu)良的場發(fā)射性能，制作陰極顯像管、儲(chǔ)氫材料參考答案【課前小測】1.B2.A【學(xué)習(xí)過程】一、1.硅、氧和金屬2.四面體，4，O，O，23.高，高，難，穩(wěn)定，腐蝕；水玻璃；泡花堿；水溶液具有黏性；不能；4.Na2O·SiO2；CaO·SiO25.黏土，純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)，黏土、石灰石，玻璃窯，水泥回轉(zhuǎn)窯，無固定二、(一)1.二；氧化物和硅酸鹽；略；第三周期ⅣA族；半導(dǎo)體，SiO2，SiCl42.①Si＋2F2=SiF4Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(加熱))SiCl4用途：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl3.①結(jié)晶形、無定形②正四面③二氧化硅硬度大、熔點(diǎn)高