5.3無機非金屬材料課件高一化學人教版

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第3節(jié)《無機非金屬材料》基于大單元設計下的新授課教學目標素養(yǎng)目標1.了解陶瓷、玻璃、水泥的制備原料、性能和用途；2.知道玻璃的主要成分；掌握硅酸鹽的結構與特點；3.了解新型無機非金屬材料的類別；了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能、用途。1.宏觀辨識與微觀探析：掌握硅酸鹽的結構與特點；2.科學態(tài)度與社會責任：結合身邊的生活用品、電子產(chǎn)品、建筑物等用到的無機非金屬材料，感受化學就在身邊，化學材料作用巨大，提高學生努力學習化學、投身國家建設的社會責任感?！经h(huán)節(jié)一】情景導入資料卡片

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。從組成上看，許多無機非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學、電學等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展對材料性能要求的提高，一批新型無機非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術領域必需的材料。中國“芯”的重大突破芯片是現(xiàn)代科技的核心組成部分，幾乎存在于所有電子設備中，對于國家的經(jīng)濟、安全以及科技進步都具有深遠的影響。制造芯片最主要的原料之一就是單晶硅【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料【任務1】[思考與討論]1、閱讀教材P19——21頁，談談你熟悉的硅酸鹽材料有那些？它們有什么樣的特殊結構？【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料一、硅酸鹽材料1、硅酸鹽的結構和性質：（1）概念：硅酸鹽：由Si、O、金屬等元素組成的化合物的總稱。（2）硅酸鹽的結構：在硅酸鹽中硅原子和氧原子構成了硅氧四面體，如圖所示，四面體通過頂角的氧彼此相連，每個氧原子為2個四面體所共有。SiOOOO（3）硅酸鹽的特點：大多數(shù)難溶于水、硬度高、耐高溫、耐腐蝕、化學性質穩(wěn)定?！救蝿?】[歸納總結]知識精講【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料一、硅酸鹽材料【任務1】[歸納總結]知識精講2、三種硅酸鹽材料的對比：種類玻璃水泥陶瓷主要原料純堿、石灰石、石英砂黏土、石灰石黏土主要反應————主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2————主要性質是混合物，沒有固定的熔點、沸點是混合物，沒有固定的熔點、沸點，具有水硬性是混合物，沒有固定的熔點、沸點共同特點①都以含硅物質為原料；②都經(jīng)過高溫燒制；③產(chǎn)品成分均為硅酸鹽【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料資料卡片含Pb原料制造光學玻璃，制造眼鏡、照相機、光學儀器透鏡。加入硼酸鹽制耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器。加一些金屬氧化物或鹽可得到彩色玻璃，用于建筑和裝飾。用氫氟酸雕刻玻璃：盛放堿液的試劑瓶不用玻璃塞而用橡膠塞其水溶液俗稱水玻璃，黏結力強、耐高溫，可做粘合劑、防火劑玻璃加工【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料資料卡片黏土（含水的鋁硅酸鹽）高溫燒結陶瓷（鋁硅酸鹽）性能：熔點高、硬度大、耐腐蝕、性質穩(wěn)定陶瓷窯陶瓷加工【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料一、硅酸鹽材料【任務1】[歸納總結]知識精講3、Na2SiO3及其性質：(1)物理性質：硅酸鈉為最簡單的硅酸鹽，白色固體，可溶于水。Na2SiO3俗稱“泡花堿”，其水溶液俗稱“水玻璃”。水玻璃是一種無色粘稠的液體，顯堿性，易吸收空氣中的CO2生成硅酸。(2)化學性質：(3)用途：粘合劑、木材防火劑、防腐劑。Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓(CO2少量)Na2SiO3+2H2O+2CO2=2NaHCO3+H2SiO3↓(CO2過量)（酸性：H2CO3>H2SiO3)4、硅酸鹽組成的表示方式：活潑金屬氧化物·不活潑金屬氧化物·SiO2·H2O如：CaSiO3可表示為：CaO·SiO3【環(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料一、硅酸鹽材料【任務1】[歸納總結]知識精講4、H2SiO3及其性質：（1）物理性質：硅酸是一種白色固體，難溶于水。（2）化學性質：①硅酸是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，不能使指示劑變色，可以與強堿反應。H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O②不穩(wěn)定性：（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解。H2SiO3H2O+SiO2（3）硅酸的制備：（強酸制弱酸）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（4）硅膠的用途：硅膠多孔，吸附水分的能力也很強，常用作干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），催化劑的載體?！经h(huán)節(jié)二】認識傳統(tǒng)無機非金屬材料建筑材料絕緣材料日用器皿衛(wèi)生潔具新石器時代彩陶唐代唐三彩宋代汝窯天青釉盤明代青花瓷陶瓷添加含鉛原料光學玻璃添加硼酸鹽耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃添加金屬氧化物或鹽彩色玻璃玻璃公元前79年維蘇威火山爆發(fā)吞沒了龐貝古城古羅馬人用火山灰和石灰攪拌，制成“羅馬砂漿”，并用其建造成了雄偉壯觀的斗獸場現(xiàn)代建筑水泥【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料資料卡片沙子（SiO2）水晶（SiO2）橄欖石（硅酸鹽）長石（硅酸鹽）硅元素在地殼中的含量在地殼中，硅元素含量豐富，僅次于氧，位居第二，硅是親氧元素，在自然界中沒有游離態(tài)，主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在?！经h(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[思考與討論]2、怎樣制備高純度的硅？硅具有怎么樣的結構和性質？【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料資料卡片工業(yè)上用焦炭還原石英砂可制得粗硅，將粗硅進一步提純得到高純硅。石英砂粗硅SiHCl3高純硅焦炭1800-2000℃300℃1100℃H2HCl原理：高純度硅的制備【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[歸納總結]知識精講二、新型無機非金屬材料1、硅和二氧化硅：（1）單晶硅——新能源技術領域、信息技術領域的重要基礎材料光伏發(fā)電站人造衛(wèi)星電動汽車電子元件——集成管、芯片【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[歸納總結]知識精講二、新型無機非金屬材料1、硅和二氧化硅：（2）二氧化硅——信息傳輸?shù)闹匾d體（信息高速公路）。通信量大、抗干擾性好、信號不易衰減、通信效率高光纜內窺鏡熱穩(wěn)定性好、膨脹系數(shù)小、耐腐蝕玻璃纖維玻璃纖維復合材料航天服——光纖之父【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[歸納總結]知識精講二、新型無機非金屬材料2、新型陶瓷：碳化硅（SiC）砂輪超硬陶瓷氮化硅（Si3N4）軸承高溫結構陶瓷碳化硅（SiC）軸承高溫結構陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽壓電陶瓷氧化鋁、氮化鋁、氟化鈣透明陶瓷復合氧化物超導陶瓷【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[歸納總結]知識精講二、新型無機非金屬材料2、新型陶瓷：物質組成性質用途高溫結構陶瓷SiC、Si3N4或某些金屬氧化物高溫燒結而成耐高溫、抗氧化、耐磨蝕火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機、高溫電極材料等壓電陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽等實現(xiàn)機械能與電能的相互轉化濾波器、揚聲器、超聲波探傷器、點火器等透明陶瓷氧化鋁、氧化釔氮化鋁、氟化鈣等耐高溫、絕緣性好、具有優(yōu)異的光學性能高壓鈉燈、激光器、探測窗等超導陶瓷某一臨界溫度下電阻為零，超導性電力、交通、醫(yī)療等【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[歸納總結]知識精講二、新型無機非金屬材料3、碳納米材料：富勒烯碳納米管石墨烯生產(chǎn)復合材料、電池、傳感器碳納米管絕緣材料、超導材料、潤滑劑、催化劑藥物傳輸、光電材料、抗氧化劑富勒烯【環(huán)節(jié)三】掌握新型無機非金屬材料【任務1】[歸納總結]知識精講二、新型無機非金屬材料3、碳納米材料：富勒烯籠形分子總稱，代表物C60碳納米管石墨片層卷成的管狀物，比表面積大電學性能優(yōu)良，生產(chǎn)復合材料、電池傳感器等石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導率高，高強度。1、下列關于無機非金屬材料的說法中正確的是()A.傳統(tǒng)無機非金屬材料是指:光導纖維、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B.新型無機非金屬材料雖然克服