人教版无机非金属材料 省赛获奖

目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、新型陶瓷1.新型陶瓷概述新型陶瓷已突破了以Si和O两种元素为主的传统组成体系,进一步提高了陶瓷的性能,现代科技赋予陶瓷在光、电、磁、化学和生物学等方面新的特性和功能。2.碳化硅(1)碳化硅的化学式为SiC,又称金刚砂,其结构与金刚石相似,硬度高,化学性质稳定,耐2000℃的高温,可作航天器的涂层材料。

(2)工业制造的化学方程式:SiO2+3CSiC+2CO↑。目标导航预习导引一二三3.氮化硅(1)氮化硅的化学式为Si3N4,工业上常用的制造方法有:①高纯硅与纯氮气反应:3Si+2N2Si3N4。②化学气相沉积法,化学方程式:3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl。(2)特性与用途:熔点高,硬度大,化学性质稳定,在高温时仍可保持室温时的强度和硬度,可用于制造轴承、汽轮机叶片和发动机受热面等。预习交流1新型陶瓷是否是陶瓷?提示:新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了,只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性,并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽,都属于脆性材料,容易碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称,所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。目标导航一二预习导引三二、现代信息基础材料——单晶硅制备高纯硅的主要反应:目标导航一二预习导引三三、石墨、金刚石和C60——新材料诞生新科技1.人造金刚石的方法(1)在特殊条件下,可使石墨转变成金刚石。(2)化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理为2.C60材料(1)C60可与H2发生加成反应,C60可能成为新型贮氢材料。(2)K3C60具有超导性,由此可开发高温超导材料。(3)碳纳米管具有更大的韧性。目标导航一二预习导引三预习交流2讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用,并说明这些应用主要利用了它们的哪些性质?提示:金刚石是最硬的天然物质,可作研磨材料;石墨是一种非常软而滑腻的物质,可作润滑材料。金刚石是电的绝缘体,不易导热;而石墨则是电导体,导热性好,常作电极材料。问题导学当堂检测一二一、含硅元素的新型无机非金属材料活动与探究认真阅读教材,看看常见的新型陶瓷有哪些,它们各有怎样的性能,并完成下表:碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较:问题导学当堂检测一二问题导学当堂检测一二迁移与应用例1下列对材料的特性及用途的叙述不正确的是

(

)A.氧化铝陶瓷具有两性,因此可用来制造人造牙齿B.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,可用于制造柴油机部件C.光导纤维传导光的能力很强,是非常好的通讯材料D.人造刚玉硬度高,可用于制造刚玉球磨机思路点拨:新型无机非金属材料是人们根据生活的需要,利用先进的科学技术,由无机物研制出的一些具有特殊结构、特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以下几点:(1)新型无机非金属材料属于无机物;(2)新型无机非金属材料是高科技产品;(3)新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。问题导学当堂检测一二解析:氧化铝陶瓷用来制造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其两性;氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,所以用于制造柴油机部件时不需要冷却,损失的能量小;光导纤维传导光的能力很强,在通讯时用于传导光信号;人造刚玉(氧化铝)硬度高,所以可用作球磨机材料。答案:A问题导学当堂检测一二迁移训练1在高新技术蓬勃发展的今天,陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”,广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域,下列说法中正确的是(

)A.新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料B.新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷C.制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主D.现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异,具有很好的延性和超塑性解析:新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的范围,不再是传统的硅酸盐材料,故A是错误的。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料,故C错误。目前,人们成功制造出的许多新型陶瓷材料,虽然性能优异,但仍然属于脆性材料,延性不会很好,故D错误。答案:B问题导学当堂检测一二传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性对比:问题导学当堂检测一二二、金刚石、石墨、C60、硅的性质比较活动与探究1.认真阅读教材,比较金刚石、石墨、C60的性质与用途。答案:金刚石、石墨、C60性质与用途问题导学当堂检测一二2.讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用主要利用了它们的哪些性质?答案:石墨可以作电极,主要利用了石墨的导电性,作润滑剂、铅笔芯主要利用了石墨质软、润滑的性质。利用金刚石的硬度较大,可用作切割工具、刻刀、钻头等。问题导学当堂检测一二迁移与应用例2碳纳米管是由一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳纳米材料制成,它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是(

)A.用它可制造攀登月球的“太空天梯”B.能解决室温下,低气压、高容量储存氢气的难题C.作为优秀的绝缘材料D.制造电脑芯片可大大提升计算机系统的计算能力问题导学当堂检测一二解析:由于碳纳米管具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点,所以它可以制成强度很大、质量较小的绳索,制造攀登月球的“太空天梯”;又由于碳纳米管是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,所以在管体内能安全地储存氢气;它是一层碳原子卷曲而成的管体,因而可以联想到碳纳米管相当于是由石墨的一层碳原子卷曲而成的管体,所以它应像石墨一样能够导电,可以用于制造电器部件。答案:C问题导学当堂检测一二迁移训练2石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下图所示),可由石墨剥离而成,具有极好的应用前景。下列说法正确的是(

)A.石墨烯与石墨互为同位素B.0.12g石墨烯中含6.02×1023个碳原子C.石墨烯是一种有机物D.石墨烯中碳原子间以共价键结合解析:A项,同位素指原子间,石墨烯与石墨是单质,互为同素异形体;B项,0.12

g石墨烯的物质的量为0.01

mol,所含碳原子数为0.01NA;C项,石墨烯为碳的单质,C错误。答案:D问题导学当堂检测一二三种单质的结构(1)石墨:碳原子呈层状排列,每一层上的碳原子以强的相互作用形成平面六边形结构,层与层之间的相互作用较弱,容易发生相对滑动。(2)金刚石:每个碳原子都与相邻的四个碳原子以强的相互作用直接相连,形成正四面体结构。(3)C60:是由60个碳原子构成的分子,形似足球,称足球烯,碳原子呈正六边形和正五边形排列。问题导学当堂检测123451.下列物质不属于新型无机非金属材料的是(

)A.水泥 B.氧化铝陶瓷C.氮化硅陶瓷 D.光纤解析:该题主要考查我们对新型无机材料的了解情况,我们应在阅读材料的基础上,将教材知识加以分类、归纳、比较,以加强记忆。答案:A问题导学当堂检测123452.下列叙述中正确的是(

)A.SiO2不属于无机非金属材料B.金属不能作为结构材料C.玻璃是一种新型的非金属材料D.C60也是一种材料解析:SiO2可作光导纤维,是一种新型的无机非金属材料。C60是一种新的碳的同素异形体,它可用作超导体,是一种新型无机非金属材料。金属也属于结构材料,但它不耐高温、易腐蚀,不宜作高温材料。玻璃和水泥等只属于传统的无机非金属材料。答案:D问题导学当堂检测123453.结构陶瓷材料不具有的性能特点是(

)A.耐高温 B.强度高 C.韧性高 D.耐腐蚀解析:结构陶瓷材料一般具有耐高温、强度高、耐腐蚀的性能特点。答案:C问题导学当堂检测123454.氮化硅陶瓷具有很高的硬度和熔点,其主要原因是(

)A.它是一种陶瓷材料,陶瓷材料都有这种性能B.氮化硅陶瓷是氮气和硅单质化合制得的C.氮化硅陶瓷中氮原子和硅原子间以较强的共价键相互结合D.氮化硅分子硬度大,性质稳定解析:氮化硅是一种共价化合物,所以原子之间以较强的共价键相互结合,所以它具有很高的硬度及熔点,而D项是一个干扰选项,氮化硅形成原子晶体,不以分子形式存在。答案:C问题导学当堂检测123455.下列关于无机非金属材料的说法中正确的是(

)A.传统无机非金属材料是指