2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第三单元化学与材料的发展 课题1 无机非金属材料学案

课题1　无机非金属材料 1．了解水泥、玻璃、陶瓷生产的原理，主要性能和用途。 2．了解几种新型无机非金属材料。 3．认识化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 一、传统硅酸盐材料 传统硅酸盐材料一般是以黏土、石英、钾长石、钠长石等为原料生产的，这些原料中一般都含有[SiO4]4－，空间结构为四面体，结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。因此由它们制造的陶瓷、玻璃、水泥等材料，被广泛地应用于生产和生活中。 1．陶瓷：传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成；陶瓷种类很多，主要分为土器、炻器、瓷器等，原料及烧制温度是影响陶瓷品种和性能的关键技术；陶瓷色彩丰富，这是釉料中含有的一些金属及其化合物，因发生不同的氧化还原反应，而形成不同的颜色。 2．玻璃：普通玻璃是以石英砂、石灰石和纯碱为主要原料，经过若干工序制成，它的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3，制造过程中发生的主要反应是Na2CO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑；为了得到多种玻璃可加入不同化学物质，如：含有钾和铅的原料来制造光学玻璃，化学实验中的仪器玻璃中含有B2O3，加入Co2O3可得蓝色玻璃。 3．水泥：普通硅酸盐水泥的生料是石灰石、黏土和辅助原料，在窑中煅烧得到熟料再配以适量的石膏及其他混合材料即得产品；水泥的主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等。 二、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷：新型陶瓷突破了以Si和O两种元素为主的传统组成体系，如SiC又称金刚砂，其制备反应方程式为SiO2＋3Ceq \o(=====,\s\up7(>1 900 ℃))SiC＋2CO↑；再如氮化硅，有多种制造方法(写出制备反应方程式)： (1)3Si＋2N2eq \o(=====,\s\up7(1 300 ℃))Si3N4； (2)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。 2．单晶硅：高纯度硅制备的主要反应： (1)SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up7(1 600～1 800 ℃))Si＋2CO↑， (2)Si＋3HCleq \o(=====,\s\up7(250