高中化学 第4章 材料家族中的元素 第1节 硅 无机非金属材料（第2课时）教学设计1 鲁科版必修1

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1、第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第2课时【教学目标】1.使学生对硅酸盐工业及一些产品和新型无机非金属材料有大致印象。2.使学生认识到化学在社会、生活、生产、科学技术中的重要作用。用科学的奇妙和威力激发学生学习化学的兴趣。3.通过介绍我国材料科学发展的成就，对学生进行爱国主义教育。4.通过社会及科学技术的发展对新型材料的要求，培养学生的社会责任感。【教学过程】硅酸盐材料主要包括水泥、玻璃、陶瓷等。首先我们就来学习有关水泥的知识。请同学们阅读有关的类容，归纳、总结水泥的性质。一、硅酸盐与无机非金

2、属材料1．硅酸盐(1)硅酸盐在自然界中的存在硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿石，约占地壳的5％，粘土的主要成分也是硅酸盐。粘土的种类很多，常见的有高岭土和一般粘土，前者含杂质较少，后者含杂质较多。(2)硅酸盐组成的表示方法硅酸盐的种类很多，结构复杂，无论是天然的还是人工制成的硅酸盐，其组成的表示方法有两种。①化学式法：一般用于组成较简单的硅酸盐。如：硅酸钠Na2SiO3；硅酸钙Ca2SiO3②氧化物法：常用的表示方法。如：镁橄榄石(Mg2SiO4)2MgO·SiO2高岭石

3、〔Al2(Si2O5)(OH)4〕Al2O3·2SiO2·2H2O正长石(2KAlSi3O8)K2O·Al2O3·6SiO2说明：用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列顺序为：较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→二氧化硅→水(3)硅酸钠硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，它是一种矿物胶，具有粘合性。2．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料①玻璃原料：生产普通玻璃的主要原料是纯碱(Na2CO3)，石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)。主要设备：玻璃熔炉反应原理：将粉碎混匀的原料加强热使之熔化，发生复

4、杂的物理化学变化，冷却即成玻璃。其中主要化学反应是：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑主要成分：制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以，普通玻璃是CaSiO3，Na2SiO3和SiO2熔化在一起得到的物质，其物质的量之比为1：1：4，因此玻璃可表示为：Na2O·CaO·6SiO2。主要性质：硬而脆，受热时在一定温度范围内逐渐软化，没有一定的熔点，故作玻璃态物质，耐酸腐蚀(HF除外)。②水泥a.普通水泥的主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)，硅酸二钙

5、(2CaO·SiO2)和铝酸三钙(3CaO·Al2O3)等。b.水泥的特点是水泥具有水硬性，与水搀和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。c.混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用钢筋作结构，这就是通常所说的钢筋混凝土。(2)新型无机非金属材料类别示例特性用途高温结构陶瓷氮化硅陶瓷硬度极高，耐磨损，耐高温，抗腐蚀，抗氧化能力强，电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度仅次于金刚石，耐高温，且在室温下能导电电热元件生物陶瓷氧化铝陶瓷氧化锆陶瓷强度高，耐磨，无毒，不溶于水，对人体组织

6、有较好的适应性，可直接植于人体人造牙齿、人造骨骼压电陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成信号声呐系统、气象检测、遥控环境保护、家用电器、压电地震仪二、【联想·发散】硅及其化合物的特殊性：(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从二氧化硅中还原出硅。(2)非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅与氢氧化钠等强碱溶液反应产生氢气。(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但与氢氟酸反应，而且有氢气生成。(4)酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应，而二氧化硅却能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和

7、水。(5)无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。(6)在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，二氧化碳与硅酸钠反应生成碳酸钠和硅酸沉淀．在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，其原因是在高温条件下，生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底。三、[联想质疑]（展示高压钠灯）高压钠灯的外罩是玻璃。里面的灯管是氧化铝陶瓷，又叫人造刚玉，是一种高温结构陶瓷。高温结构陶瓷是新型无机非金属材料中的一类。为什么高压钠灯的灯管要用氧化铝陶瓷来制造呢？因为：灯内温度高达1400℃，钠蒸气具有强烈的腐蚀（还原）

8、作用，一般的材料难于抵御钠蒸气强烈腐蚀。钠蒸气放电发光问题虽早在1950年就得以解决，但直到1965年发现用氧化铝陶瓷来制造高压钠灯的灯管，才能抵御钠蒸气的强烈腐蚀，从而制出第一支高压钠灯。由此说明材料对科技发展的巨大影响。四、检测题1.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　)A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C．木材、织物浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且不易燃烧D．水玻璃的化学性