资源简介

(共28张PPT)
第五章
化工生产中的重要非金属元素
第三节　无机非金属材料
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 认识硅的性质，了解硅的用途。
2. 通过对比分析，理解二氧化硅的性质，了解二氧化硅的特性和用途。
3. 知道传统的硅酸盐材料，了解新型陶瓷和碳纳米材料。
活 动 方 案
1. 查阅资料，小组交流讨论自然界中含二氧化硅的物质有哪些？它们的物理性质如何？
【答案】 自然界中含有二氧化硅的物质有石英、水晶(无色透明的石英晶体)和玛瑙等。它们都具有较高的熔、沸点和硬度。
活动一：理解二氧化硅的性质，了解二氧化硅的用途
2. 右图所示是实验室在特定条件下使用的石英坩埚。你认为石英坩埚有什么特点？
【答案】 耐高温、耐腐蚀。
3. SiO2是一种酸性氧化物，根据下列事实，用化学方程式描述二氧化硅的化学性质。
(1) 石英坩埚不能用来高温熔融KOH。
【答案】 2KOH＋SiO2===K2SiO3＋H2O
(2) 炼钢时，用生石灰除去铁矿石中的脉石(主要成分是二氧化硅)。
(3) 普通玻璃中含有SiO2，盛装碱性试剂(以NaOH溶液为例)的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞。
【答案】 2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
1. 阅读课本，讨论交流硅酸盐产品的用途，并完成下表。
活动二：了解硅酸盐材料的应用
硅酸盐材料 用途
陶瓷
玻璃
水泥
日用器皿、建筑材料、卫生洁具、绝缘材料等
建筑材料、光学仪器、各种器皿等
建筑、水利工程等
2. 工业上以石灰石、纯碱和石英砂为原料制取玻璃。在高温下，二氧化硅分别与碳酸钠、碳酸钙反应生成硅酸盐和二氧化碳，写出反应的化学方程式。
阅读课本，了解新型无机非金属材料，并完成下列问题。
1. (1) 画出硅的原子结构示意图。根据硅在元素周期表中的位置，解释硅成为信息技术关键材料的原因。
活动三：了解新型无机非金属材料及应用
(2) 交流讨论并归纳硅的应用，说说为什么可以称硅为无机非金属材料的主角。
【答案】 硅的应用：计算机芯片、电子存储器和光电池等。含4%硅的硅钢导磁性好，用它做的变压器铁芯、硅橡胶耐高温和低温，弹性好，广泛用于尖端科技领域等。
硅元素在自然界中广泛存在，硅的化合物占地壳总质量的90%以上；硅产品性能好，应用范围广，所以可以称硅为无机非金属材料的主角。
2. (1) 光导纤维可以让我们形象地看到光线在玻璃或塑料制成的纤维中传导。由于传输的是光信号而不是电信号，因此数据的保密性好、信息量大、损耗低。光导纤维在通信领域具有广泛的应用。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是____________，它属于______________材料。
SiO2
无机非金属
(2) 半导体工业中有一句话：“从沙滩到用户。”只有高纯硅(杂质少于百万分之一)才具有良好的半导体性能，被广泛用作半导体材料。下图为制取高纯硅的流程示意图，其中第一步反应还有CO生成，写出图中所示反应的化学方程式。
3. 阅读下列材料，并回答有关问题。
新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。如在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性和磁性等；在化学方面有催化、耐腐蚀和吸附等功能；在生物方面，具有一定生物相容性能，可作为生物结构材料等。下面介绍两种新型陶瓷：
工程陶瓷：目前有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅化钨(WSi2)、二氧化锆(ZrO2)和氧化铝(Al2O3)等。这些材料具有耐热、高硬度、耐磨、耐腐蚀和相对密度小等特点。若能用于燃气轮机，可使工作温度从目前的1 100 ℃提高到1 370 ℃，而热效率从60%提高到80%，应是理想的发动机材料。
热敏元件陶瓷：半导体热敏陶瓷具有正的温度系数，当温度上升到相变温度时，电阻急剧增大，可用于各种温控元件，如电热器、电饭煲、烤箱和干燥器等。热敏元件 ZnO－Li2O－Cr2O3－V2O5，其相对湿度为90%，可用于空调机。
(1) 新型陶瓷材料是否属于硅酸盐产品？
【答案】 不属于硅酸盐产品。
(2) 氮化硅陶瓷是一种新型高温材料，可用于制造汽车发动机。请写出高纯硅和氮气在 1 300 ℃ 时反应制备氮化硅的化学方程式。
4. 下面是金刚石、石墨、C60和碳纳米管的结构示意图，有关说法正确的是(　 　)
A. 这四种物质都很软，可作润滑剂
B. 这四种物质碳原子的排列方式相同
C. 这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D. 这四种物质互为同素异形体
CD
课 堂 反 馈
2
4
5
1
3
7
6
8
1. 在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　 　)
C
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3
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2. 玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是(　 　)
A． 烧碱 B． 纯碱
C． 氢氟酸 D． 盐酸
C
2
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3
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6
8
3. 将固态的氢氧化钠加热至熔融状态，可选用的器皿是(　 　)
A． 铁坩埚　　　 B． 石英坩埚
C． 铝坩埚　　　　 D． 以上都可以
1
A
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9
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10
1
D
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5
3
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6
8
5. 下列物质的性质与应用对应关系正确的是(　 　)
A. 晶体硅硬度大，可用于制造光导纤维
B. 氢氟酸可与二氧化硅反应，可用于雕刻玻璃
C. 硅酸钠溶液具有碱性，可用作木材防火剂
D. 碳酸钠可溶于水，可用于除去铁屑表面的油污
1
B
2
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3
7
6
8
6. 假如硅作为一种普遍使用的新能源被开发利用，你认为下列关于其有利因素的叙述中，错误的是(　 　)
A. 硅在常温下化学性质稳定，便于运输、贮存
B. 硅元素在自然界中以单质形式大量存在
C. 硅燃烧放出的热量多，燃烧产物对环境污染程度低
D. 硅燃烧后生成的二氧化硅，在一定条件可以“再生”
1
B
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5
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1
作氧化剂
化合反应、置换反应
1∶1
2
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5
3
7
6
8
1
氢氟酸
Mg2Si＋4HCl===2MgCl2
＋SiH4↑
7 g
谢谢观看
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