5.3 课《无机非金属材料 》 导学案 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

高中化学导学案 制作人： 2025—2026学年高二下学期化学 人教版 必修2 第 5.3课 无机非金属材料 导学案 【课前预习案】 【学习目标】 1、掌握氮元素的存在及氮的固定。 2、掌握NO、NO2的性质。 3、明确NO、NO2、O2溶于水的简单计算。 【学习重难点】 重点：氮气、一氧化氮、二氧化氮的化学性质 难点：NOx溶于水的计算 【知识梳理】 一、氮气 1.氮元素的存在 (1)氮原子的结构 原子结构示意图:　　　　　　　　　　。N原子一般通过　　　　　　　与其他原子结合。 (2)自然界中,氮元素主要以氮气的形式存在于空气中。 2.氮气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 　　　　 气体 　　　　 密度与空气接近 　　　溶于水 3.氮气的化学性质 氮气的化学性质　　　　　(填“活泼”或“不活泼”),很难跟其他物质反应,但在一定条件下,N2可以跟Mg、O2、H2等发生反应。 (1)N2与Mg反应:　　　　　　　　　　　　; (2)N2与O2反应:　　　　　　　　　　　; (3)N2与H2反应:　　　　　　　。 二、氮的固定 1.定义:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　叫作氮的固定。 2.分类 三、一氧化氮和二氧化氮 1.物理性质 物质 颜色 状态 气味 水溶性 NO 　　　　 气体 　　　　 　　　溶于水 NO2 　　　　　 气体 　　　　　 　　　　 　　　溶于水 2.化学性质 (1)实验探究 实验 装置 实验 操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器 打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象,然后再振荡注射器 现象 　　　　　　　 　　　　　　　　　,振荡后　　　　　　　 (2)结论:在一定条件下,NO与NO2可以相互转化,反应的化学方程式为: ①NO→NO2:　　　　　　　　　　　; ②NO2→NO:　　　　　　　　　　　　　　　。 3.毒性 NO和NO2都有毒。 【体系建构】 【课中探究案】 【探究一】 100mL 6.0mol·L⁻¹稀硝酸，恰好使铜和氧化铜完全溶解，同时收集到标准状况下NO 2.24L。请回答以下问题： （1） 铜和稀硝酸反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为______； （2） 原混合物中铜的物质的量为______，氧化铜的质量为______（写出计算过程）。 【探究二】 硅单质及其化合物用途广泛，请回答下列问题。 (1) 制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： 写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：____________________________ ______________________________________________________________________。 (2) 下列有关材料的说法正确的是________(填字母，下同)。 A. 单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀 B. 盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 C. 普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 D. 混凝土桥墩中含有SiO2 (3) 硅酸钠水溶液俗称水玻璃，取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸，振荡。写出实验现象及化学方程式：_______________________________________ ______________________________________________________________________。 (4) 在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内 ，这种材料是________。 A. 高温结构陶瓷　B. 生物陶瓷　C. 导电陶瓷 【课后巩固案】 1、 选择题 1.《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之 ”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火 ”“浇水转釉(主要为青色) ，与造砖同法 ”。下列说法 错误的是( ) A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 B.“燃薪举火 ”使黏土发生了复杂的物理和化学变化 C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 2. 《流浪地球2》向观众展示了太空电梯、行星发动机、超级计算机550 W等超前的科技幻想，探讨了数字生命、人工智能等科技伦理问题。它们与化学有着密切联系，下列说法错误的是(　　) A. 我国“硅石墨烯锗高速晶体管”技术获重大突破，C、Si、Ge都是主族元素 B. 我国提出网络强国战略，光纤线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是SiO2 C. 新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料 D. 富勒烯、石墨烯都是含碳化合物 2、 材料分析题 晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下： ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； ②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2； ③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。 已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题： (1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。 (2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：    ①装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是 。 ②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是 ，装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ，装置D中发生反应的化学方程式为 。 ③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性、控制好反应温度以及 。 【答案解析】 【课中探究案】 探究一：（1） 2:3 （2） 0.15 mol；8 g （计算过程：硝酸总物质的量为0.1 L×6.0 mol·L−1=0.6 mol，标准状况下2.24 L NO的物质的量为0.1 mol。根据反应稀3 Cu+8 HNO3(稀)=3 Cu(NO3)2+2 NO↑+4 H2O，生成0.1 mol NO时，消耗Cu的物质的量为32×0.1 mol=0.15 mol，作氧化剂的HNO3为0.1 mol，作酸的HNO3为0.6 mol−0.1 mol=0.5 mol。生成的Cu2+总物质的量为0.5 mol2=0.25 mol，则CuO的物质的量为0.25 mol−0.15 mol=0.1 mol，质量为0.1 mol×80 g·mol−1=8 g） 探究二： (1) SiHCl3＋H2Si＋3HCl　(2) AD　(3) 生成白色絮状沉淀；Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓　(4) B 【课后巩固案】 1、 选择题 1. A 解析 沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A 项错误；黏土烧制成瓦 的过程中发生了复杂的物理和化学变化，B 项正确； 由“浇水转釉(主要为青色) ，与造砖同法 ”可 知，C 项正确；黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，D 项正确。 2. D　 2、 材料分析题 (1)SiO2+2CSi+2CO↑ (2) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl 排尽装置中的空气 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $