5.3无机非金属材料课件高一化学人教版

第五章化工生产中的重要非金属元素第3节《无机非金属材料》基于大单元设计下的新授课教学目标素养目标1.了解陶瓷、玻璃、水泥的制备原料、性能和用途；2.知道玻璃的主要成分；掌握硅酸盐的结构与特点；3.了解新型无机非金属材料的类别；了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能、用途。1.宏观辨识与微观探析：掌握硅酸盐的结构与特点；2.科学态度与社会责任：结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学生努力学习化学、投身国家建设的社会责任感。【环节一】情景导入资料卡片

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。中国“芯”的重大突破芯片是现代科技的核心组成部分，几乎存在于所有电子设备中，对于国家的经济、安全以及科技进步都具有深远的影响。制造芯片最主要的原料之一就是单晶硅【环节二】认识传统无机非金属材料【任务1】[思考与讨论]1、阅读教材P19——21页，谈谈你熟悉的硅酸盐材料有那些？它们有什么样的特殊结构？【环节二】认识传统无机非金属材料一、硅酸盐材料1、硅酸盐的结构和性质：（1）概念：硅酸盐：由Si、O、金属等元素组成的化合物的总称。（2）硅酸盐的结构：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体，如图所示，四面体通过顶角的氧彼此相连，每个氧原子为2个四面体所共有。SiOOOO（3）硅酸盐的特点：大多数难溶于水、硬度高、耐高温、耐腐蚀、化学性质稳定。【任务1】[归纳总结]知识精讲【环节二】认识传统无机非金属材料一、硅酸盐材料【任务1】[归纳总结]知识精讲2、三种硅酸盐材料的对比：种类玻璃水泥陶瓷主要原料纯碱、石灰石、石英砂黏土、石灰石黏土主要反应————主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2————主要性质是混合物，没有固定的熔点、沸点是混合物，没有固定的熔点、沸点，具有水硬性是混合物，没有固定的熔点、沸点共同特点①都以含硅物质为原料；②都经过高温烧制；③产品成分均为硅酸盐【环节二】认识传统无机非金属材料资料卡片含Pb原料制造光学玻璃，制造眼镜、照相机、光学仪器透镜。加入硼酸盐制耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器。加一些金属氧化物或盐可得到彩色玻璃，用于建筑和装饰。用氢氟酸雕刻玻璃：盛放碱液的试剂瓶不用玻璃塞而用橡胶塞其水溶液俗称水玻璃，黏结力强、耐高温，可做粘合剂、防火剂玻璃加工【环节二】认识传统无机非金属材料资料卡片黏土（含水的铝硅酸盐）高温烧结陶瓷（铝硅酸盐）性能：熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定陶瓷窑陶瓷加工【环节二】认识传统无机非金属材料一、硅酸盐材料【任务1】[归纳总结]知识精讲3、Na2SiO3及其性质：(1)物理性质：硅酸钠为最简单的硅酸盐，白色固体，可溶于水。Na2SiO3俗称“泡花碱”，其水溶液俗称“水玻璃”。水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱性，易吸收空气中的CO2生成硅酸。(2)化学性质：(3)用途：粘合剂、木材防火剂、防腐剂。Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓(CO2少量)Na2SiO3+2H2O+2CO2=2NaHCO3+H2SiO3↓(CO2过量)（酸性：H2CO3>H2SiO3)4、硅酸盐组成的表示方式：活泼金属氧化物·不活泼金属氧化物·SiO2·H2O如：CaSiO3可表示为：CaO·SiO3【环节二】认识传统无机非金属材料一、硅酸盐材料【任务1】[归纳总结]知识精讲4、H2SiO3及其性质：（1）物理性质：硅酸是一种白色固体，难溶于水。（2）化学性质：①硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色，可以与强碱反应。H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O②不稳定性：（比H2CO3稳定），受热易分解。H2SiO3H2O+SiO2（3）硅酸的制备：（强酸制弱酸）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（4）硅胶的用途：硅胶多孔，吸附水分的能力也很强，常用作干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。【环节二】认识传统无机非金属材料建筑材料绝缘材料日用器皿卫生洁具新石器时代彩陶唐代唐三彩宋代汝窑天青釉盘明代青花瓷陶瓷添加含铅原料光学玻璃添加硼酸盐耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃添加金属氧化物或盐彩色玻璃玻璃公元前79年维苏威火山爆发吞没了庞贝古城古罗马人用火山灰和石灰搅拌，制成“罗马砂浆”，并用其建造成了雄伟壮观的斗兽场现代建筑水泥【环节三】掌握新型无机非金属材料资料卡片沙子（SiO2）水晶（SiO2）橄榄石（硅酸盐）长石（硅酸盐）硅元素在地壳中的含量在地壳中，硅元素含量丰富，仅次于氧，位居第二，硅是亲氧元素，在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[思考与讨论]2、怎样制备高纯度的硅？硅具有怎么样的结构和性质？【环节三】掌握新型无机非金属材料资料卡片工业上用焦炭还原石英砂可制得粗硅，将粗硅进一步提纯得到高纯硅。石英砂粗硅SiHCl3高纯硅焦炭1800-2000℃300℃1100℃H2HCl原理：高纯度硅的制备【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[归纳总结]知识精讲二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅：（1）单晶硅——新能源技术领域、信息技术领域的重要基础材料光伏发电站人造卫星电动汽车电子元件——集成管、芯片【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[归纳总结]知识精讲二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅：（2）二氧化硅——信息传输的重要载体（信息高速公路）。通信量大、抗干扰性好、信号不易衰减、通信效率高光缆内窥镜热稳定性好、膨胀系数小、耐腐蚀玻璃纤维玻璃纤维复合材料航天服——光纤之父【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[归纳总结]知识精讲二、新型无机非金属材料2、新型陶瓷：碳化硅（SiC）砂轮超硬陶瓷氮化硅（Si3N4）轴承高温结构陶瓷碳化硅（SiC）轴承高温结构陶瓷钛酸盐、锆酸盐压电陶瓷氧化铝、氮化铝、氟化钙透明陶瓷复合氧化物超导陶瓷【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[归纳总结]知识精讲二、新型无机非金属材料2、新型陶瓷：物质组成性质用途高温结构陶瓷SiC、Si3N4或某些金属氧化物高温烧结而成耐高温、抗氧化、耐磨蚀火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、锆酸盐等实现机械能与电能的相互转化滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇氮化铝、氟化钙等耐高温、绝缘性好、具有优异的光学性能高压钠灯、激光器、探测窗等超导陶瓷某一临界温度下电阻为零，超导性电力、交通、医疗等【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[归纳总结]知识精讲二、新型无机非金属材料3、碳纳米材料：富勒烯碳纳米管石墨烯生产复合材料、电池、传感器碳纳米管绝缘材料、超导材料、润滑剂、催化剂药物传输、光电材料、抗氧化剂富勒烯【环节三】掌握新型无机非金属材料【任务1】[归纳总结]知识精讲二、新型无机非金属材料3、碳纳米材料：富勒烯笼形分子总称，代表物C60碳纳米管石墨片层卷成的管状物，比表面积大电学性能优良，生产复合材料、电池传感器等石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，高强度。1、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:光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B.新型无机非金属材料虽然克服