5.3 无机非金属材料（讲好课）-2020-2021学年高一化学新教材新理念新设计同步课堂（人教2019必修第二册）

新教材 新理念 新设计 无机非金属材料 （硅及其化合物） 本节内容主要包括传统硅酸盐材料和新型无机非金属材料。教材首先从物质的组成和结构入手，介绍无机非金属材料的性能特点，包括耐高温、抗腐蚀等性能。从材料组成的角度，对生活中常见的无机非金属材料进行分类，介绍陶瓷、玻璃和水泥等传统硅酸盐材料在人类日常生活中的广泛应用，以及材料对人类文明的推动作用。之后，介绍新型无机非金属材料，包括硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料，以及这些材料在信息、能源等领域产生的影响，展现化学科学对新材料研发的重要作用，让学生了解化学学科对社会进步的价值，提升"科学态度与社会责任"等学科核心素养。 新教材分析： 课标要求： 1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。 2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。 3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。 情境素材 小组讨论： 结合视频素材及生活知识，讨论回答以下问题 1.材料的分类 2.无机非金属材料的特点 材料可以分为：金属材料和非金属材料两大类，非金属材料包含“无机非金属材料”和“有机高分子材料”。 从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，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。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。 传统无机非金属材料——硅酸盐材料 学生活动：查阅课本等相关资料，归纳硅酸盐的概念、结构及特性 硅酸盐的概念 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。 硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体 硅酸盐的特性 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。   陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 _____ __________________________________________________ 主要原料：_____________ 辅助原料：适量的石膏 设备 — _______ ___________ 主要 成分 成分复杂 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石 (CaCO3)、石英砂(SiO2) 石灰石、黏土 玻璃窑 水泥回转窑 传统无机非金属材料——硅酸盐材料 学生活动：小组讨论，查阅课本等相关资料，完成下表 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 传统无机非金属材料——硅酸盐材料 (1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物(　　) (2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定(　　) (3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合(　　) (4)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土(　　) (5)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行(　　) (6)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(　　) 判断正误 × √ √ √ √ √ 针对练习 知识拓展：硅酸及其用途 二元弱酸，酸性比碳酸弱，难溶于水的白色胶状沉淀，硅酸脱水后可制得硅胶，可作为干燥剂及催化剂载体。 硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式是 。 少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是 。 2H＋===H2SiO3↓ H2O===H2SiO3↓＋CO 注：硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐。硅酸钠易溶于水， 其水溶液俗称 水玻璃，具有 黏结力 强、耐 高温 等特性，常用作黏合剂和防火剂。 新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 (1)硅的存在与性质 ①硅在自然界主要以 和 的形式存在； ②单质硅是应用最为广泛的半导体材料； ③高温下，硅能与氧气反应生成 ，与氯气反应生成 。 (2)二氧化硅的性质 ①二氧化硅硬度大、熔点高，不溶于水； ②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=== ； ③具有氧化性：SiO2＋2