高中化学《无机非金属材料》学案1新人教版选修2

1、无机非金属材料 了解传统的硅酸盐工业的生产特点，知道其生产原理和产品的主要成分。 能举例说明无机非金属材料的特点。 讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。知识梳理1 .生产陶瓷的主要原料是,其主要生产过程为：混合一成型一干燥一烧结一冷却。陶瓷的主要性质有 、。2 .制造普通玻璃的原料有 、,发生的主要反应的化学方程式3 .制造普通硅酸盐水泥的原料有 、。普通硅酸盐水泥的主要 成分是、。水泥在空气中能吸水硬化，在水中也能硬化，即具有 性，因此是水下工程不可缺少的材料。水泥、沙子和碎石等的混合物叫 ,它的膨胀系数与钢筋相当，因此它常用钢筋作结构，增大强度。4 .氮化

2、硅是一种新型的无机非金属材料，它的制造方法有多种，一种方法是将高纯硅与纯 氮气混合，在1300 c条件下反应制得，化学方程式为 ;也可以用 四氯化硅和氮气在氢气保护下反应制得，化学方程式为 。5 .工业上用二氧化硅和碳在电炉中反应可以制得硅，反应的方程式为 , 但这样制得的硅纯度不高，要制得高纯硅，可以将上述粗硅与氯化氢气体在250300c条件下反应，制得三氯硅烷，提纯后的三氯硅烷被高纯度的氢气还原，即可以得到高纯硅。写 出以上反应的化学方程式 、。6 .写出二氧化硅和碳在电炉中加热至高温生成碳化硅（金刚砂）的化学方程式 ,反应中的氧化剂和还原剂的质量之比是 。7 . 1985年，科学家发现了

3、 。0分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球，因此又叫足 球烯。1991年科学家又发现了一种碳的单质一一碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成 的管状分子。用你学到的化学知识回答下列问题：C60所以称为足球烯，是因为分子中有 键，所以G。可以与氢气发生 反应。金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质是否相同？ ,原因是常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼？ ,简要说明原因 请你设计一个方案，证明足球烯和纳米碳管是由碳元素组成的（以足球烯为例，用文字简要叙述）：方法导引1 .硅酸盐工业陶瓷玻璃水泥原料粘土（高岭土）纯碱、石英、石灰后石灰后、粘土等生产条件高温高温 高温原理复杂的物理化学变化N

4、*CO+SiO2Na2SQ3+COT高温CaCO+ SiO2CaSiO 3+COT复杂的物理化学变化主要成分复杂的硅酸盐硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸钙主要性质抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温等无固定熔点具有水硬性2 .新型无机非金属材料无机非金属包括两大类： 一类是传统无机非金属材料；二类是新型无机非金属材料。传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等，其优点是有抗腐蚀性、耐高温等，但也有质脆、经不起热冲击等弱点。新型无机非金属材料：主要指新型陶瓷、光导纤维等。新型无机非金属材料除继承传统无机非金属材料的许多优点、克服某些弱点外，还具有如下特性：耐高温

5、、强度高。具有电学特性，可用作集成电路的半导体。具有光 学特性，如光导纤维，用于光缆通讯、医疗、信息处理等。具有生物功能。例题 1水泥的成分主要有 CaaSiOx、CdSiOy、CaAlzQ,则 x =, y=, z=。分别用氧化物形式表示其组成为 、。解析这是一个连带型的推断填空题。前后空格之间有着一定的联系，只有正确填写前面的空格，才可能得出最后的正确结果。此题可分二步考虑，第一步要正确写出水泥的各种成分 中氧原子的个数，第二步在已确定的化学式的基础上，将其变换成氧化物的形式， 根据化合物分子中多元素化合价代数和等于零的原则，可得x=4, y=5, z = 6,代入化学式中可得CaSiO4

6、、CdSiO5、CaAlzQ,改写成氧化物的形式分别为：2CaO- SiO2, 3CaO- SiO2,3CaO- Al 2Q。必须指出，在氧化物的表示形式中，两种氧化物的化学式中间用的小黑点，已将这两种氧化物分隔成独立的部分。因此CaO前面的系数并不能包括后面的SiO2。答案4 ; 5 ; 6 ; 2CaO- SiO2 ； 3CaO- SiO2； 3CaO- Al 2Q例题2氮化硅（Si 3N4）是一种非氧化物高温陶瓷结构材料。 粉末状的Si 3M可以由SiCl4蒸气 和NH气体混合物制取。粉末状的 Si3Nk对空气和水都不稳定。（1是，将粉末状的Si3Nk和适量的Mg%230X 1.01 x

7、 105Pa和185c的密闭容器中热处理， 可以得到结构十分紧密， 对空 气和水相当稳定的固体材料。写出由 SiCl 4和NH制备Si3N4的化学方程式 ;分别写出粉末状的 SisNL和H2O及Q反应的方程式 、；为什么结构紧密的固体Si3N4不再受水和 O的侵蚀？ 解析SiCl4和NH3反应，生成Si 3、，其中Si、N的化合价均未变，所以另一产物应为 HCl;Si 32和H2O反应时，SiN键要向SiO键转化，生成稳定的SiO2和Nk；Si32与MgO在密闭容器中热处理后，使Si 3N4表面形成一层 SiO2保护层，阻止了 Si 3励继续受空气中的Q和HbO的侵蚀。答案3SiCl 4+4NH=Si32+ 12HCl S