第5章 第3节 无机非金属材料 （Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中化学必修第二册（人教版2019 双选版）

第三节 无机非金属材料 (一)硅酸盐材料 硅酸盐的 结构、特点 结构 特点 [微点拨] ①硅氧四面体中键角为109°28′。 ②陶瓷、玻璃、水泥为混合物，没有固定熔点。 [微迁移] 用石灰水抹墙和用水泥砌墙的硬化原理并不相同，石灰水抹墙的反应为Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O；水泥的硬化是发生了复杂的物理化学变化，二者原理不同。 硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点 陶瓷 主要原料 制备过程 生产应用 黏土 原料经高温烧结而成 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 玻璃和 水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通 玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、 CaSiO3、SiO2 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等 水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 (二)新型无机非金属材料 硅和二氧化硅 主要应用 ①硅：半导体材料→硅芯片、硅太阳能电池 ②二氧化硅：制作光导纤维 [微提醒] 工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，不能说明碳的还原性大于硅，因为反应是在高温条件下发生的，不是通常情况下发生的反应，故不能比较还原性的强弱。 [微辨析] 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较：传统无机非金属材料具有性质稳定、抗腐蚀、耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击；新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 高纯硅的制备 涉及的主要化学反应为 (a)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (b)Si＋3HClSiHCl3＋H2 (c)SiHCl3＋H2Si＋3HCl 新型陶瓷碳化硅 (SiC) 俗称 结构特点 主要性能 生产应用 金刚砂 碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构 硬度很大、优异的高温抗氧化性能 砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料 碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料 [新知探究(一)] 硅酸盐材料的生产与应用 [理解与辨析能力] [发展认知] 1．关于玻璃的认识 (1)制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化。制得的玻璃是混合物，没有固定的熔点。 (2)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。 (3)常见玻璃种类 玻璃种类 性能 用途 含铅的光学玻璃 透光性好，折射率高 制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜 加入硼酸盐的玻璃 耐化学腐蚀、耐高温急剧变化 制实验玻璃仪器 加入金属氧化物或盐得到的彩色玻璃 具有多种颜色 建筑、装饰 2．关于水泥的认识 (1)水泥具有吸水性，在空气中吸水发生复杂的物理、化学变化而失去了原有的性质，因而变硬的水泥不能使用。 (2)水泥不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸盐，碳酸盐与酸反应会放出CO2。 从陶瓷材料发展的历史来看，经历了三次飞跃。由陶器进入瓷器这是第一次飞跃；由传统陶瓷发展到精细陶瓷是第二次飞跃；精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级，用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷具有延展性，有的甚至出现超塑性。纳米陶瓷被称为21世纪陶瓷。 　　　　　　　　　　　　　　　　 [跟踪训练] 1．下列物质中，不含有硅酸盐的是(　 ) A．水玻璃 B．硅芯片 C．黏土 D．普通水泥 答案：B 2．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　 ) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析：选C　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A错误；纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点较高，C正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D错误。 3. 陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切