课题1　无机非金属材料.docx

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1、选修2人教版第三单元课题1　无机非金属材料课前预习一、传统硅酸盐材料1．传统硅酸盐材料的特点传统硅酸盐材料一般是以黏土、石英、钾长石、钠长石等为原料生产的，这些原料一般都含有[SiO4]4－，空间结构为四面体，结构的特殊性决定硅酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。因此由它们制造的陶瓷、玻璃、水泥等材料，被广泛地应用于生产和生活中。2．陶瓷(1)制造陶瓷的主要原料：黏土。(2)制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、成品陶瓷器。(3)种类(根据原料、烧制温度划分

2、)：土器、炻器、瓷器等。3．玻璃(1)主要生产原料：石英砂、石灰石、纯碱。(2)反应原理(用化学反应方程式表示)：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(3)主要工序：热熔、澄清、成型和缓冷。(4)普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔合在一起而形成的玻璃态物质。4．水泥(普通硅酸盐水泥)(1)主要生产原料：石灰石、黏土和辅助原料。(2)普通水泥的成分：硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO

3、·Al2O3)和铁铝酸钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)等。(3)生产过程：生料熟料水泥。(4)特性：水硬性。即可以在空气和水中硬化。(5)用途：①水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物。②混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。【思考·讨论】1．玻璃为什么能被人工吹制成各种形状？答案　玻璃不是晶体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可被吹制成各种形状的制品。2．水泥在储存和运输过程中应注意什么？答案　由于水泥具有很强的吸水能力，能吸收空气中的水分并与之发生化学反

4、应，故储存和运输过程中要注意防水、防潮。二、新型无机非金属材料1．新型陶瓷新型陶瓷的组成已突破了以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。(1)碳化硅(金刚砂)陶瓷①特性：硬度高，化学性质稳定，耐2__000__℃的高温，可作航天器的涂层材料。②工业上制取碳化硅的反应方程式：SiO2＋3CSiC＋2CO↑。(2)氮化硅陶瓷①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。②制取氮化硅(Si3N4)的反应式。a．；

5、b．。2．单晶硅硅是目前半导体工业最重要的基础材料，其导电特性对杂质十分敏感，必须首先制备高纯度的硅。高纯度硅制备的主要反应：(1)。(2)。(3)。3．石墨、金刚石和C60(1)金刚石的制备方法：①石墨转变成金刚石的生产条件：1300～1400℃、6×106～7×106kPa、Fe、Co、Ni等作催化剂。②化学气相沉积法制造金刚石薄膜。原理：(2)碳单质的发展前景①C60可能成为新型贮氢材料。②K3C60具有超导性，可开发出高温超导材料。③碳纳米管具有更大的韧性。【思考·讨论】单质硅和碳化硅都具有与金刚

6、石相似的结构。试从原子半径大小角度比较它们的熔点高低。答案　由于键长大小顺序为：Si—Si＞C—Si＞C—C，所以熔点顺序为：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。新课程探究一、硅酸盐材料的结构特点和组成1．硅酸盐材料的结构硅酸盐材料的性质是由硅酸盐中[SiO4]4－结构的特殊性(硅氧四面体互联结构)所决定的，硅氧四面体及其互联结构的示意图所示。2．硅酸盐的两种书写方式由于硅酸盐的种类多，结构复杂，表示它们的组成较复杂，除简单的硅酸盐如Na2SiO3等用盐的形式表示外，绝大多数常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示。把硅

7、酸盐由盐的书写形式改写为氧化物的形式的方法是：xMO·nSiO2·mH2O，其中MO表示金属氧化物，x、n、m均由组成中有关原子的个数决定。[注意](1)氧化物的顺序：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水；(2)氧化物之间用“·”隔开；(3)氧化物前的化学计量数仅代表该氧化物本身；(4)化学计量数应为整数。【例1】　矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用的过程。例如，钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]

8、，此反应的离子方程式为2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K＋＋2HCO＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4。(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：①KAlSi3O8________。②Al2Si2O5(OH)4________。(2)这个反应能够发生的原因是_________________________________。答案　(1)①K2O·Al2O3·6SiO2　②Al2O3·2SiO2·2H2