2021学年第三节 无机非金属材料学案

这是一份2021学年第三节 无机非金属材料学案，共7页。学案主要包含了硅酸盐材料，新型无机非金属材料等内容，欢迎下载使用。
第三节　无机非金属材料学习目标核心素养1．通过查阅资料，了解传统无机非金属材料的原料、成分，认识无机非金属材料在生产中的应用。2．通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。3．通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。宏观辨识与微观探析：能从二氧化硅、二氧化碳的结构的角度分析两者性质的差异，形成“结构决定性质”的观念科学态度与社会责任：能通过无机非金属材料的学习，认识化学对社会发展的重要贡献，具有可持续发展意识，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断 新课情景呈现看到计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验的玻璃仪器，你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物材料制成的吗？除了以硅酸盐为主要成分的传统无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属材料吗？让我们走进教材一起学习无机非金属材料。课前素能奠基新知预习一、硅酸盐材料1．无机非金属材料2．传统无机非金属材料产品原料主要成分应用陶瓷__黏土__(含水的铝硅酸盐) 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具普通玻璃__纯碱、石灰石和石英砂(SiO2)____Na2SiO3、CaSiO3、SiO2__生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料水泥__黏土和石灰石__少量石膏 水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土 二、新型无机非金属材料1．硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第__二__位__氧化物和硅酸盐____第三周期、第ⅣA族__ (2)单质硅的制备：粗硅的制取 反应化学方程式：(3)硅和二氧化硅的用途2．新型陶瓷3．碳纳米材料碳纳米材料在__能源、信息、医药__等领域有着广阔的应用前景。 结构特点应用富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代碳纳米管由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径用于生产__复合材料__、电池和传感器石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料 预习自测1．下列试剂中，能用带玻璃塞的试剂瓶贮存的是(　C　)A．氢氟酸　　　　　　　　　 B．氢氧化钠溶液C．盐酸  D．水玻璃解析：氢氟酸与SiO2反应生成SiF4气体，A项错误；NaOH溶液与SiO2反应中生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液是一种黏合剂，B项错误；盐酸与玻璃中成分不反应，C项正确；水玻璃是Na2SiO3的溶液具有黏性，D项错误。2．下列反应不能一步完成的是(　B　)A．SiO2→Na2SiO3  B．SiO2→H2SiO3C．Na2SiO3→H2SiO3  D．H2SiO3→SiO2解析：SiO2难溶于水，不能一步实现，B项符合题意。3．宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的航天服，我国宇航员的航天服是由我国科学家研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是(　B　)A．它耐高温、抗氧化B．它比钢铁轻，但质地较脆C．它没有固定熔点D．它是一种新型无机非金属材料解析：碳化硅、陶瓷和碳纤维具有耐高温抗氧化性能，A项正确；“连续纤维增韧”航空材料比钢铁轻、硬，该材料具有良好韧性，B项错误；此材料是混合物，没有固定熔点，C项正确；该材料由无机物复合而成，为新型无机非金属材料，D项正确。4．《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　)A．沙子和黏土的主要成分为硅酸盐B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、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解析：沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属硅酸盐，A项错误；黏土烧制成瓦的过程为复杂的物理化学变化过程，B项正确；青瓦和红瓦是在冷却时区别的，C项正确；由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”可知，D项正确。课堂素能探究知识点二氧化碳与二氧化硅的性质比较问题探究1．盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞，你知道这是为什么吗？提示：试剂瓶的瓶塞一般是毛玻璃，易与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠溶液，从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而难以打开，所以盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞。2．SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？提示：SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。知识归纳总结二氧化碳与二氧化硅的性质比较物质二氧化硅二氧化碳存在存在于岩石、沙子、石英、水晶、硅藻土中空气，燃料的燃烧产物物理性质固体，难溶于水，熔、沸点高，硬度大通常情况下为无色无味气体，密度比空气大，微溶于水化学性质①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反应③与碱液(NaOH)反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3④与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3如与Na2O反应：CO2＋Na2O===Na2CO3⑤与碳反应SiO2＋2CSi＋2CO↑CO2＋C2CO用途制饰品、坩埚、光导纤维干冰用于人工降雨 ┃┃典例剖析__■ 典例 下列叙述正确的是(　C　)A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B．因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂D．SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物解析：CO2和SiO2都是酸性氧化物、化学性质相似，但物理性质差别很大，A项错误；硅酸的酸性比H2CO3弱，反应之所以发生，是因为CO2为气体，可以脱离反应体系，B项错误；CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂，C项正确；SiO2与HF反应时生成的SiF4不是盐，所以SiO2不是两性氧化物，D项错误。 ┃┃变式训练__■　2018年11月5日至7日，世界光纤光缆大会在杭州举行。本次大会以“一个光纤连接的智能世界”为主题，围绕“全球光纤光缆供需走势”、“5G和物联网带来的需求展望”、“一带一路”倡议和“智能制造”等热点议题展开深入讨论与交流。光缆的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是(　C　)A．CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸B．SiO2与CO2都不能与酸反应C．SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应D．水晶的主要成分是SiC解析：SiO2与H2O不反应，A项错误；SiO2与HF反应，B项错误；SiO2和CO2都与NaOH溶液反应生成盐和H2O，C项正确；水晶的主要成分是SiO2，D项错误。名师博客呈现高纯硅的制备原理其中涉及的主要化学反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑Si＋3HClSiHCl3＋H2SiHCl3＋H2Si＋3HCl〔即时训练〕单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①SiO2＋2CSi＋2CO↑　②Si＋2Cl2SiCl4③SiCl4＋2H2Si＋4HCl下列对上述三个反应的叙述中，错误的是(　D　)A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D项错误。