課題： 5.3 無(wú)機(jī)非金屬材料
課時(shí)
1
授課年級(jí)
高一
課標(biāo)要求
知道常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬材料的類(lèi)型、組成、性能級(jí)應(yīng)用，能從組成的角度對(duì)生活中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬材料進(jìn)行分類(lèi)；能根據(jù)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)分析硅酸鹽的性質(zhì)特點(diǎn)，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。
教材
分析
本節(jié)內(nèi)容是人教版（1019版）第五章第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的內(nèi)容。主要包括傳統(tǒng)硅酸鹽材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料兩部分。材料是人類(lèi)賴(lài)以生存何發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類(lèi)使用的材料除了金屬材料，還有非金屬材料。從組成上看，許多無(wú)機(jī)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(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)何社會(huì)發(fā)展對(duì)材料性能要求的提高，很對(duì)新型無(wú)機(jī)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(shù)領(lǐng)域必需的材料。本節(jié)教材首先介紹了大家最熟悉的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非介紹材料—硅酸鹽材料，從物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)入手，介紹無(wú)機(jī)非金屬材料的性能特點(diǎn)，包括耐高溫、抗腐蝕等性能。從材料組成的角度，對(duì)生活中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬材料進(jìn)行分類(lèi)，介紹陶瓷、玻璃和水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料在人類(lèi)日常生活中的廣泛應(yīng)用，以及材料對(duì)人類(lèi)文明的推動(dòng)作用。之后，介紹新型無(wú)機(jī)非金屬材料，包括硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料，以及這些材料在信息、能源等領(lǐng)域產(chǎn)生的影響，展現(xiàn)化學(xué)科學(xué)對(duì)新材料研發(fā)的重要作用，讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科對(duì)社會(huì)進(jìn)步的價(jià)值，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。
本節(jié)教材在內(nèi)容上淡化了硅、二氧化硅、硅酸鹽、硅酸的性質(zhì)，但通過(guò)“資料卡片”詳細(xì)介紹了硅酸鹽的硅氧四面體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了硅酸鹽的材料的性質(zhì)特點(diǎn)，落實(shí)宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。同時(shí)，教材詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非介紹材料的原料、性能與用途及新型無(wú)機(jī)非金屬材料的組成、性能和用途。并增加了通過(guò)“資料卡片”介紹高純硅的制備，還新增了“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”中的新型陶瓷的應(yīng)用、碳納米材料等內(nèi)容。通過(guò)介紹最新的科技發(fā)展成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。
本節(jié)內(nèi)容教材沒(méi)有突出元素化合物的性質(zhì)教學(xué)，但注重?zé)o機(jī)非金屬材料的類(lèi)型與應(yīng)用的介紹，目的是讓學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)材料和新型材料的組成、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用有一定的認(rèn)識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，開(kāi)闊學(xué)生的眼界，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)。
教學(xué)目標(biāo)
1、通過(guò)閱讀交流，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受傳統(tǒng)硅酸鹽材料在城鄉(xiāng)建設(shè)中發(fā)揮的重要作用。
2、通過(guò)自主學(xué)習(xí)，了解品體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無(wú)機(jī)非金屬材料的奇特性能及其在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
3、聯(lián)系生活實(shí)際和現(xiàn)代科技成果，了解粗硅的制法和高純硅的提純?cè)砑凹{米材料的類(lèi)別結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能和用途，感受化學(xué)就在身邊，培養(yǎng)科學(xué)探究的精神和社會(huì)責(zé)任感。
教學(xué)重、難點(diǎn)
重點(diǎn):玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。
難點(diǎn)：硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、高純硅的制備方法及原理。
核心素養(yǎng)
宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料的微觀組成、結(jié)構(gòu)的分析，了解高純硅的制備原理和方法，從宏觀上認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料性能和用途與組成、結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料的了解，深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要的作用，培養(yǎng)學(xué)生努力學(xué)好化學(xué)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)投身國(guó)家建設(shè)的社會(huì)責(zé)任感。
學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)了解金屬材料，知道計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備中芯片的重要性等知識(shí)。但對(duì)非金屬材料并不熟悉，并可能從微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料的性質(zhì)及用途存在一定困難。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教學(xué)活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
環(huán)節(jié)一、
情景導(dǎo)入
生活、科技情境
【回顧1】地殼中主要元素的含量分別是什么？
【學(xué)生】地殼中含量最多的元素是氧,其次是硅，含量占26.3%，含量最多的金屬元素是鋁。
【回顧2】舉例說(shuō)明CO2具有哪些重要的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)？
【學(xué)生】CO2 是一種 無(wú) 色 氣_體，_微_溶于水，固態(tài)CO2俗稱(chēng) 干冰 。CO2是__酸__性氧化物，能與水、堿性氧化物、堿 等反應(yīng)，其化學(xué)（或離子）方程式為 ①CO2+H2O==H2CO3、②CO2+CaO==Ca(OH)2_、③CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O_。
【預(yù)習(xí)1】硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？如何表示？
【學(xué)生1】硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般 不 溶于水，性質(zhì)很 穩(wěn)定 。最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是 硅酸鈉 。
【學(xué)生2】硅酸鹽可用氧化物的形式表示，如硅酸鈉（Na2SiO3）可表示為 Na2O·SiO2 、鎂橄欖石（Mg2SiO4）可表示為 2MgO·SiO2 。硅酸鹽的主要產(chǎn)品有 陶瓷 、 水泥 、 玻璃 。硅的主要用途是 半導(dǎo)體材料（硅芯片、光電池等）
【預(yù)習(xí)2】請(qǐng)分別寫(xiě)出SiO2與CaO、NaOH、溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。
【學(xué)生】SiO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(高溫))CaSiO3 ； SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ；與Na2CO3反應(yīng)：固體高溫條件下SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑
【預(yù)習(xí)3】舉例什么新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特殊功能及應(yīng)用。
【學(xué)生1】含4%硅的硅鋼具有 導(dǎo)磁 性，主要用作 變壓器的鐵芯 ；
【學(xué)生2】人工合成的硅橡膠是最好的 既耐高溫又耐低溫 的橡膠，用于 火箭、飛機(jī)、導(dǎo)彈的零件和絕緣材料 ；
【學(xué)生3】人工制造的分子篩，主要用作 吸附劑和催化劑 。
【導(dǎo)入】材料是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類(lèi)使用的材料除了金屬材料，還有無(wú)機(jī)非金屬材料等。從組成上看，許多無(wú)機(jī)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(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展對(duì)材料性能要求的提高，一批新型無(wú)機(jī)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(shù)領(lǐng)域必需的材料。（見(jiàn)PPT視頻）

回顧舊知，預(yù)習(xí)新知，創(chuàng)設(shè)生活、科技情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究的欲望。
環(huán)節(jié)二、
氧硅酸鹽材料
活動(dòng)一、硅酸鹽的組成及結(jié)構(gòu)
【過(guò)渡】材料是人類(lèi)制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其它產(chǎn)品的物質(zhì)。20世紀(jì)70年代，人們把信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。20世紀(jì)80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命，又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志，材料與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。
【問(wèn)題1】閱讀教材P19頁(yè)內(nèi)容，回答無(wú)機(jī)非金屬材料的性能、用途和組成分別是什么？
含有元素：
【教師】引導(dǎo)、板書(shū)：
硅氧等元素
無(wú)機(jī)非金屬材料
耐高溫、抗腐蝕、硬度高、特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能
性能：
傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料
分類(lèi)：
日常生活應(yīng)用、航空航天領(lǐng)域、新能源領(lǐng)域、信息領(lǐng)域
應(yīng)用：
【教師】講解：傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，生活中隨處可見(jiàn)。
【教師】追問(wèn)：表示硅酸鹽在組成的方法是什么？
【學(xué)生】通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成。例如：硅酸鈉(Na2SiO3)：Na2O·SiO2。長(zhǎng)石(KAlSi3O8)：K2O·Al2O3·6SiO2。
【教師】評(píng)價(jià)、強(qiáng)調(diào)并板書(shū)：
書(shū)寫(xiě)形式：eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(氧化物的排列順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水,氧化物之間以“·”隔開(kāi)))
化學(xué)計(jì)量數(shù)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(配置原則：各元素原子總個(gè)數(shù)比值符合原來(lái)的組成,若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)))
例如：鈉長(zhǎng)石(NaAlSi3O8)不能寫(xiě)成eq \f(1,2)Na2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，應(yīng)寫(xiě)成Na2O·Al2O3·6SiO2。
【問(wèn)題2】討論交流：結(jié)合教材“資料卡片”，思考硅酸鹽的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途有何特點(diǎn)？
【學(xué)生1】硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱(chēng)，硅酸鹽是一類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，一般都不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。
【學(xué)生2】在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O， Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。
【教師】投影：
。
【教師】評(píng)價(jià)、強(qiáng)調(diào)：硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。
【對(duì)應(yīng)練習(xí)1】下列說(shuō)法正確的是（ ）
①構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素是碳
②二氧化硅晶體的基本結(jié)構(gòu)單元中，每個(gè)Si周?chē)Y(jié)合4個(gè)O
③使用量最大的無(wú)機(jī)非金屬材料是：陶瓷、水泥、玻璃等硅酸鹽產(chǎn)品
④硅膠多孔，吸附能力強(qiáng)，常用作干燥劑，也可用作催化劑的載體
A．①②③④ B．②③④ C．①④ D．②③
【答案】B
【解析】①硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，居第二位，在自然界中硅主要以化合物二氧化硅、硅酸鹽等的形式存在，二氧化硅、硅酸鹽等硅的化合物是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要成分，因此可以說(shuō)硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素，①錯(cuò)誤；②二氧化硅晶體的基本結(jié)構(gòu)單元中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子形成4個(gè)Si-O共價(jià)鍵；每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子形成Si-O共價(jià)鍵，這種結(jié)構(gòu)向空間擴(kuò)展就形成了立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中含有的Si、O原子個(gè)數(shù)比是1：2，②正確；③陶瓷、水泥、玻璃等硅酸鹽產(chǎn)品是使用量最大的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，③正確；④硅膠多孔，表面積大，吸附能力強(qiáng)，常用作干燥劑，也可用作催化劑的載體，使反應(yīng)物充分接觸發(fā)生反應(yīng)，④正確；綜上所述可知：說(shuō)法正確的是②③④，故合理選項(xiàng)是B。
選項(xiàng)
A
B
C
D
文物
名稱(chēng)
《四羊方尊》
國(guó)家博物館
《千里江山圖》
故宮博物院
《青銅神樹(shù)》
三星堆博物館
陶兵馬俑
秦始皇博物館
【對(duì)應(yīng)練習(xí)2】我國(guó)是一個(gè)擁有五千年文化傳承的文明古國(guó)，下列國(guó)寶級(jí)文物主要由硅酸鹽制成的是（ ）
【答案】D
【解析】A項(xiàng)，四羊方尊主要成分為銅合金，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，千里江山圖主要材料為纖維素，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，青銅神樹(shù)的主要成分為銅合金，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，兵馬俑為陶俑主要材料為硅酸鹽，正確。
認(rèn)識(shí)材料的重要性，了解硅酸鹽材料的組成及表示方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
能從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念；預(yù)鍘物質(zhì)在 特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。
檢測(cè)與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)控課堂，提高效率。
活動(dòng)二、三種常見(jiàn)的硅酸鹽產(chǎn)品
【過(guò)渡】陶瓷是以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的。我國(guó)具有悠久的陶瓷制造歷史，在新石器時(shí)代，我們的祖先已能燒制陶器，至唐宋時(shí)期，我國(guó)的陶瓷制品已經(jīng)享譽(yù)海內(nèi)外。目前，陶瓷仍然在人類(lèi)的生產(chǎn)和生活中扮演著重要的角色，得到了廣泛應(yīng)用，如用于生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。
【問(wèn)題1】閱讀教材P20-21頁(yè)內(nèi)容，思考制備三種常見(jiàn)的硅酸鹽產(chǎn)品的制作原理及主要原料、設(shè)備、成分分別是什么？填寫(xiě)表格內(nèi)容。
【教師】投影表格、引導(dǎo)分析：三種常見(jiàn)硅酸鹽產(chǎn)品的性能及應(yīng)用。
【學(xué)生】填寫(xiě)表格內(nèi)容、展示交流：
硅酸鹽產(chǎn)品
性能
應(yīng)用
陶瓷
新石器時(shí)代就能燒制(China瓷都),唐宋時(shí)期達(dá)到鼎盛：青花瓷、唐三彩。陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等。
生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。
玻璃
玻璃無(wú)固定的熔沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化。
生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料。
水泥
不能抗酸的腐蝕是因?yàn)樗嗟某煞种杏刑妓猁},碳酸鹽與酸反應(yīng)會(huì)放出CO2。制水泥過(guò)程中加入石膏的作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速率。
一種非常重要的建筑材料，大量用于建筑和水利工程。
【教師】評(píng)價(jià)、投影表格：三種常見(jiàn)的硅酸鹽產(chǎn)品的制備比較。
【學(xué)生】填寫(xiě)表格內(nèi)容、展示交流：
硅酸鹽產(chǎn)品
原料
反應(yīng)原理
主要設(shè)備
主要成分
陶瓷
黏土
發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化（不作要求）
－
Al2O3·2SiO2·2H2O
玻璃
純堿、石灰石、石英砂
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高溫))Na2SiO3 ＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑
玻璃窯
Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
水泥
石灰石、黏土
發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化（不作要求）
水泥回轉(zhuǎn)窯
硅酸三鈣(3CaO·SiO2)
硅酸二鈣(2CaO·SiO2)
鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)
【教師】評(píng)價(jià)、強(qiáng)調(diào)：普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)以黏土和石灰石為主要原料。二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率，再磨成細(xì)粉就能得到普通水泥。水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。
【問(wèn)題探究1】工業(yè)上利用焦炭與SiO2在高溫下反應(yīng)制備粗硅，由此能否說(shuō)明碳的還原性大于硅？
【學(xué)生】氧化性、還原性的強(qiáng)弱，必須是在通常的情況（如溶液）下發(fā)生的反應(yīng)，上述反應(yīng)是在高溫條件下發(fā)生的，故不能比較還原性的強(qiáng)弱。
【問(wèn)題探究2】根據(jù)反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高溫))Na2SiO3 ＋CO2↑，能否證明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)？
【學(xué)生】不能。因該反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行，所以不能證明硅酸的酸性強(qiáng)于碳酸的酸性。
【教師】評(píng)價(jià)、追問(wèn)：該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸酸性強(qiáng)于硅酸呢？
【學(xué)生】可根據(jù)原理：Na2SiO3 + CO2+H2O = H2SiO3(膠體)+ 2NaCl來(lái)證明。
【教師】如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置？
【學(xué)生】：展示交流裝置圖。
【教師】評(píng)價(jià)、投影裝置圖：
【對(duì)應(yīng)練習(xí)1】“九秋風(fēng)露越窯開(kāi)，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品，玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是
A．玻璃是人類(lèi)最早使用的硅酸鹽制品
B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂
C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高
D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽
【答案】C
【解析】A．陶瓷是人類(lèi)最早使用的硅酸鹽材料，不是玻璃，A錯(cuò)誤；B．水泥的原料是黏土和石灰石，純堿、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，B錯(cuò)誤；C．硅酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，所以硅酸鹽制品一般具有性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高的特點(diǎn)，C正確；D．沙子主要成分是二氧化硅，為氧化物，不是硅酸鹽，D錯(cuò)誤；故答案選C。
【對(duì)應(yīng)練習(xí)2】下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．陶瓷是以黏土為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成
B．普通玻璃以純堿、石灰和石英砂為原料，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化制得
C．普通硅酸鹽水泥以黏土和石灰石為主要原料
D．向水泥中加入適量的石膏可以調(diào)節(jié)水泥硬化速率
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，陶瓷是以粘性較高、可塑性較強(qiáng)的黏土為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，正確；B項(xiàng)，生產(chǎn)普通的原料是玻璃以純堿、石灰石和石英砂，而不用石灰，經(jīng)混合，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化制得，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，普通硅酸鹽水泥以黏土和石灰石為主要原料，由硅酸鹽水泥熟料、5%－20%的混合材料及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，正確；D項(xiàng)，向水泥中加入適量的石膏可以調(diào)節(jié)水泥硬化速率，在水泥粉磨時(shí)，若不摻加石膏或摻加的石膏量不足時(shí)，水泥會(huì)發(fā)生瞬凝現(xiàn)象，正確。
拓展學(xué)生視野，贊賞化學(xué)對(duì)社會(huì) 發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。。
創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)對(duì)比分析，認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)品的性能及應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
從微觀上探究工業(yè)上制備陶瓷、玻璃、水泥三種傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的原料、原理及主要成分。
通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，初步認(rèn)識(shí)二氧化和硅酸的性質(zhì)于應(yīng)用，突顯普通玻璃的制備原理。
檢測(cè)與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)控課堂，提高效率。
環(huán)節(jié)三、
新型的無(wú)機(jī)非金屬材料
活
活活動(dòng)一、硅和二氧化硅
【過(guò)渡】現(xiàn)代信息技術(shù)是建立在半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)上的。位于元素周期表第三周期、第VA族的硅元素，正好處于金屬與非金屬的過(guò)渡位置，其單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料。
【問(wèn)題1】閱讀課本P21最后兩自然段，思考硅在自然界的存在、結(jié)構(gòu)、用途和制備方法分別是什么？完成表格內(nèi)容。
【教師】投影表格、引導(dǎo)分析：硅的存在、結(jié)構(gòu)及用途。
【學(xué)生】完成表格內(nèi)容、展示交流：
存在
結(jié)構(gòu)
周期表中位置
用途
含量
存在形態(tài)
結(jié)構(gòu)示意圖：
空間結(jié)構(gòu)：
第三周期、第ⅣA族
Si導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料
地殼中居第二位
氧化物和硅酸鹽
【教師】評(píng)價(jià)、投影并板書(shū)：高純硅的制備。
制備流程:
制備原理（主要化學(xué)反應(yīng)）：SiO2＋2Ceq \(═══,\s\up7(1 800～2 000 ℃))Si（粗）＋2CO↑；Si（粗）＋3HCleq \(═══,\s\up7(300 ℃))SiHCl3＋H2；SiHCl3＋H2eq \(═══,\s\up7(1 100 ℃))Si（純）＋3HCl。
【問(wèn)題探究1】碳和硅原子結(jié)構(gòu)相似，為什么SiO2和CO2的物理性質(zhì)差別很大，化學(xué)性質(zhì)有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？
【學(xué)生1】SiO2和CO2的物理性質(zhì)差別很大的原因：SiO2是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在SiO2分子，而CO2是由碳、氧原子結(jié)合成的分子，微粒間的作用力遠(yuǎn)小于SiO2。
【學(xué)生2】SiO2和CO2都屬于酸性氧化物，但SiO2與水、一般的酸不反應(yīng)，能與氫氟酸反應(yīng)，能與堿、堿性氧化物反應(yīng)。
【學(xué)生3】高溫下，SiO2能與部分鹽反應(yīng)，如SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑、SiO2＋CaCO3eq \(=====,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。
【教師】評(píng)價(jià)、投影：CO2和SiO2的比較。
【學(xué)生】填寫(xiě)表格內(nèi)容、展示交流：
物質(zhì)
二氧化硅
二氧化碳
存在
存在于巖石、沙子、石英、水晶、硅藻土中
空氣，燃料的燃燒產(chǎn)物
物理性質(zhì)
固體，難溶于水，熔、沸點(diǎn)高，硬度大
通常情況下為無(wú)色無(wú)味氣體，密度比空氣大，微溶于水
化學(xué)性質(zhì)
①與水反應(yīng)
不反應(yīng)
CO2＋H2OH2CO3
②與酸反應(yīng)
只與氫氟酸反應(yīng)
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反應(yīng)
③與堿液
(NaOH)反應(yīng)
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(盛堿液的試劑瓶用橡皮塞)
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3
④與堿性氧化物反應(yīng)
如與CaO反應(yīng)：
SiO2＋CaOeq \(═══,\s\up7(高溫))CaSiO3
如與Na2O反應(yīng)：
CO2＋Na2O===Na2CO3
⑤與碳反應(yīng)
SiO2＋2Ceq \(═══,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑
CO2＋Ceq \(═══,\s\up7(△))2CO
用途
制飾品、坩堝、光導(dǎo)纖維
干冰用于人工降雨
【問(wèn)題探究2】實(shí)驗(yàn)室盛NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞不用玻璃塞？
【答案要點(diǎn)】①NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成 Na2SiO3：SiO2＋2NaOH =Na2SiO3＋H2O，硅酸鈉水溶液有粘性，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。
②Na2SiO3的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性，可以用作黏合劑和防火劑。
【對(duì)應(yīng)練習(xí)1】下列關(guān)于SiO2的敘述正確的是（ ）
①SiO2能與水反應(yīng)生成硅酸
②SiO2對(duì)應(yīng)的水化物是可溶性弱酸
③硅原子和碳原子的最外層電子數(shù)相同，SiO2和CO2的分子結(jié)構(gòu)也相同
④SiO2既能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng)，故SiO2是兩性氧化物
⑤SiO2中硅元素為價(jià)，故SiO2具有氧化性
⑥在SiO2中，每個(gè)硅原子結(jié)合2個(gè)氧原子
A．①③⑤ B．①②④⑥ C．③ D．⑤
【答案】D
【解析】①SiO2不與水反應(yīng)；②SiO2對(duì)應(yīng)的水化物H2SiO3(弱酸)不溶于水；③SiO2晶體中不存在單個(gè)的SiO2分子，且每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子結(jié)合，而二氧化碳分子中1個(gè)碳原子與1個(gè)氧原子形成兩條共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)式為O=C=O，所以二者的分子結(jié)構(gòu)不同；④二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，沒(méi)有鹽生成，與堿反應(yīng)生成鹽和水，所以二氧化硅屬于酸性氧化物，不屬于兩性氧化物；⑤SiO2具有弱氧化性，如高溫條件下被碳還原制取粗硅：SiO2+2Ceq \(=====,\s\up7(高溫))Si+2CO↑；⑥SiO2晶體中不存在單個(gè)的SiO2分子，且每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子結(jié)合；結(jié)合以上分析可知，不正確的有①②③④⑥，只有⑤正確；故選D。
【對(duì)應(yīng)練習(xí)2】高爐冶煉的粗硅難以滿(mǎn)足使用過(guò)程中的純度要求，因此需對(duì)粗硅進(jìn)行進(jìn)一步的提純。工業(yè)上采用Si與HCl在350℃左右反應(yīng)生成SiHCl3，之后將其還原、結(jié)晶得到高純度的單晶硅產(chǎn)品。已知SiHCl3的熔點(diǎn)為-128℃，沸點(diǎn)為33℃，且遇O2與H2O均劇烈反應(yīng)?，F(xiàn)要在實(shí)驗(yàn)室中制取少量SiHCl3，其實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．工業(yè)上用過(guò)量的焦炭與石英砂混合冶煉粗硅，發(fā)生的反應(yīng)為SiO2+Ceq \(=====,\s\up7(高溫))Si+CO2↑
B．使用濃H2SO4和NaCl混合加熱制取HCl利用了濃H2SO4的脫水性
C．冰鹽浴的目的為降低收集容器的溫度，使SiHCl3冷凝為液體
D．可以用無(wú)水CaCl2、硅膠等固體干燥劑替換干燥管中的堿石灰
【答案】C
【解析】濃硫酸與NaCl固體混合加熱發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生Na2SO4和HCl，HCl氣體經(jīng)濃硫酸干燥后與粗硅發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生SiHCl3，然后經(jīng)冰鹽浴降溫后冷凝為液體物質(zhì)，多余的HCl可以被干燥管的堿石灰吸收然后排放，堿石灰還可以吸收空氣中的H2O蒸氣，防止SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)導(dǎo)致變質(zhì)。A．工業(yè)上用過(guò)量的焦炭與石英砂混合冶煉粗硅，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Si、CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2Ceq \(=====,\s\up7(高溫))Si+2CO↑，A錯(cuò)誤；B．使用濃H2SO4和NaCl混合加熱制取HCl利用了濃H2SO4的高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性，而不是其脫水性，B錯(cuò)誤；C．由于SiHCl3的熔點(diǎn)為-128℃，沸點(diǎn)為33℃，所以冰鹽浴的目的為降低收集容器的溫度，使SiHCl3冷凝為液體，C正確；D．干燥管中的堿石灰是堿性干燥劑，可以吸收HCl尾氣，并可以防止空氣中的水分進(jìn)入收集容器，而不能用無(wú)水CaCl2、硅膠等固體干燥劑替換，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是C。
從硅原子結(jié)構(gòu)的微觀層面理解硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和工業(yè)上純硅的制備原理和方法 ，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念。
通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，利用對(duì)比分析方法，熟練掌握二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)。
創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，進(jìn)一步了解硅酸鹽（鈉）的性質(zhì)及應(yīng)用。
檢測(cè)與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)控課堂，提高效率。
活
活活動(dòng)二、常見(jiàn)兩種新型無(wú)機(jī)非金屬材料
【過(guò)渡】新型無(wú)機(jī)非金屬材料在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，如陶瓷在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能，進(jìn)一步拓展了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
【問(wèn)題1】閱讀教材P23頁(yè)內(nèi)容，結(jié)合“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”欄目，回答常見(jiàn)新型陶瓷的種類(lèi)、成分、性能及主要用途有哪些？填寫(xiě)表格內(nèi)容。
【教師】投影表格、引導(dǎo)分析。
【學(xué)生】閱讀教材、填寫(xiě)表格內(nèi)容、展示交流：
新型材料
成分
性能
主要應(yīng)用
金剛砂
碳化硅(SiC)
硬度 大 、耐高溫、抗氧化
磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料
高溫結(jié)構(gòu)陶瓷
碳化硅、氮化硅、金屬氧化物
耐高溫、抗氧化、耐腐蝕
用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等
壓電陶瓷
鈦酸鹽、鋯酸鹽等
能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電 能的相互轉(zhuǎn)化
用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等
透明陶瓷
氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷；氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷
具有優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫、絕緣性 好
用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等
超導(dǎo)陶瓷
—
臨界溫度下具有超導(dǎo)性
用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域
【教師】評(píng)價(jià)、引導(dǎo)。
【問(wèn)題2】閱讀教材P23-24頁(yè)內(nèi)容，回答常見(jiàn)碳納米材料的種類(lèi)、性能及用途有哪些？填寫(xiě)表格內(nèi)容。
【教師】 講解：碳納米材料是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類(lèi)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
【教師】投影表格、引導(dǎo)分析：碳納米材料的分類(lèi)及用途
【學(xué)生】填寫(xiě)表格內(nèi)容、展示交流：
碳納米材料
概念
性能
用途
富勒烯
由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng),其中C60是富勒烯的代表物
—
C60的發(fā)現(xiàn)為納米科學(xué)提供了重要的研究對(duì)象,開(kāi)啟了碳納米材料的研究和應(yīng)用的新時(shí)代,如用C60作車(chē)輪的“納米汽車(chē)”。
碳納米管
由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑
比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能
生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等
石墨烯
只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨
電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度
在光電器件、超級(jí)電容器、電池、復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究正在不斷深入
【教師】評(píng)價(jià)、小結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了無(wú)機(jī)非金屬材料，了解了傳統(tǒng)的硅酸鹽（陶瓷、玻璃、水泥）工業(yè)的生產(chǎn)原料、原理及主要成分及用途。同時(shí)，還學(xué)習(xí)了新型的無(wú)機(jī)非教師材料，如硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料等知識(shí)。
【對(duì)應(yīng)練習(xí)1】下列關(guān)于無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法不正確的是( )
A．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料
B．新型無(wú)機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差
C．高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)
D．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分不同
【答案】B
【解析】無(wú)機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料兩大類(lèi)。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指我們常說(shuō)的硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、磚瓦、陶瓷等；新型無(wú)機(jī)非金屬材料是指一些新型的具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能的非硅酸鹽型材料。新型無(wú)機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料相比，具有許多優(yōu)良性能，如耐高溫、耐磨損、耐酸堿腐蝕、具有壓電效應(yīng)和生物功能等。
【對(duì)應(yīng)練習(xí)2】北京冬奧會(huì)上科技元素“星光熠熠”，向世界展現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)代化的中國(guó)。212項(xiàng)技術(shù)在冬奧會(huì)上得以應(yīng)用，如含有石墨烯的智能服飾、鋁合金管材和光導(dǎo)纖維等等。下列有關(guān)說(shuō)法中，不正確的是（ ）
A．石墨烯是一種電阻率低、熱導(dǎo)率高的具有優(yōu)異性能的新型材料
B．我國(guó)提出網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，光纜線路總長(zhǎng)超過(guò)三千萬(wàn)公里，光纜的主要成分是二氧化硅
C．制造手機(jī)芯片的關(guān)鍵材料是二氧化硅
D．富勒烯及“超輕海綿”使用的石墨烯是新型無(wú)機(jī)非金屬材料
【答案】C
【解析】A．石墨烯是單層二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)碳單質(zhì)，是具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性的新型材料，故A正確；B．光纜的主要成分是二氧化硅，故B正確；C．芯片的關(guān)鍵材料是單質(zhì)硅，故C錯(cuò)誤；D．富勒烯及石墨烯都是碳單質(zhì)，是新型無(wú)機(jī)非金屬材料，故D正確；選C。
通過(guò)了解新型陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要性能和用途，拓展學(xué)生知識(shí)面。
通過(guò)學(xué)習(xí)最新的科研成果—碳納米材料有關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)科學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)社會(huì)責(zé)任感。
檢測(cè)與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)控課堂，提高效率。
環(huán)節(jié)四、課后鞏固
作業(yè)設(shè)計(jì)
1．（易）教材作業(yè)：P25頁(yè)練習(xí)2、3、4、5
2．化學(xué)知識(shí)與科技、生產(chǎn)、生活有密切的關(guān)系。下列敘述中錯(cuò)誤的是（ ）
A．“天宮二號(hào)”空間運(yùn)行的動(dòng)力源泉——太陽(yáng)能電池帆板，其核心材料為晶體硅
B．“天問(wèn)一號(hào)”火星車(chē)使用的保溫材料——納米氣凝膠，具有丁達(dá)爾效應(yīng)
C．三星堆二號(hào)祭祀坑出土商代的銅人銅像填補(bǔ)了我國(guó)考古學(xué)、青銅文化史上的諸多空白。青銅器的出土表明我國(guó)商代已經(jīng)掌握冶煉銅技術(shù)
D．“北斗系統(tǒng)”組網(wǎng)成功，北斗芯片中的半導(dǎo)體材料為二氧化硅
【答案】D
【解析】A．宮二號(hào)使用的光伏太陽(yáng)能電池的核心材料是半導(dǎo)體硅，天宮二號(hào)使用的光伏太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B．“天問(wèn)一號(hào)”火星車(chē)使用的熱控材料是新型保溫材料-納米氣凝膠，屬于膠體，能夠產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，B正確C．青銅器的主要成分是銅單質(zhì)，商代的銅人銅像，說(shuō)明此時(shí)我國(guó)已經(jīng)掌握煉銅技術(shù)，C正確；D．單質(zhì)硅是半導(dǎo)體材料，芯片中的半導(dǎo)體材料為單質(zhì)硅，D錯(cuò)誤；故選D。
3.下列關(guān)于日?，F(xiàn)象與生活常識(shí)的解釋中錯(cuò)誤的是（ ）
A．鹵水點(diǎn)豆腐、傷口上涂抹氯化鐵溶液止血均利用了膠體的聚沉原理
B．陶瓷、水泥、玻璃均為硅酸鹽制品，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料
C．鋁合金不易發(fā)生銹蝕是因?yàn)殇X在常溫下不與空氣中的氧氣反應(yīng)
D．一氧化碳難溶于水，在火爐邊放一盆水無(wú)法防止一氧化碳中毒
【答案】C
【解析】A．豆?jié){，血液屬于膠體，所以應(yīng)具備膠體的性質(zhì)，在遇到電解質(zhì)溶液、加熱、電性相反的電解質(zhì)的時(shí)候都會(huì)聚沉，A正確；B．玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸鹽類(lèi)，都屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料，B正確；C．鋁合金不易銹蝕是因?yàn)殇X在常溫下與氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜，阻止內(nèi)部的鋁與氧氣繼續(xù)反應(yīng)，C錯(cuò)誤；D．一氧化碳有毒,不溶于水，火爐旁邊放盆，水不能防一氧化碳中毒，D正確；故選C。
4．我國(guó)科學(xué)家制得了二氧化硅超分子納米管，其微觀結(jié)構(gòu)如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．二氧化硅屬于酸性氧化物
B．二氧化硅超分子納米管不與任何酸反應(yīng)
C．光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅
D．二氧化硅與堿的反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，二氧化硅可與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O，屬于酸性氧化物，正確，不符合題意；B項(xiàng)，二氧化硅可與HF發(fā)生反應(yīng)SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O，所以二氧化硅超分子納米管可與HF這種酸發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤，符合題意；C項(xiàng)，二氧化硅可用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維，所以光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，正確，不符合題意；D項(xiàng)，二氧化硅與堿的反應(yīng)，如SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O等，反應(yīng)過(guò)程中所有元素的化合價(jià)均未發(fā)生變化，所以是非氧化還原反應(yīng)，正確，不符合題意。
5.下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．二氧化碳密度比空氣大，可做鎂著火的滅火劑
B．硅晶體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是一種重要的半導(dǎo)體材料
C．光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅
D．青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式表示為Al2O3·2SiO2·2H2O
【答案】A
【解析】A．二氧化碳能與鎂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不能用作鎂著火的滅火劑，故A錯(cuò)誤；B．硅晶體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，電子工業(yè)上用途廣泛，故B正確；C．光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，晶體硅是重要的半導(dǎo)體材料，故C正確；D．依據(jù)元素化合價(jià)代數(shù)和為0，分析硅酸鹽用氧化物形式書(shū)寫(xiě)，青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式科表示為：Al2O3?2SiO2?2H2O，故D正確；故選：A。
6．高純硅廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域，工業(yè)上制備高純硅的工藝流程如圖所示：
下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．硅在自然界中主要以游離態(tài)形式存在
B．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋Ceq \(====,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑
C．在還原爐里發(fā)生的反應(yīng)中，還原劑是SiHCl3
D．含60 kg SiO2的石英砂，理論上最多可制得28 kg高純硅
【答案】D
【解析】各步發(fā)生的反應(yīng)為：電弧爐SiO2＋2Ceq \(====,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，流化床反應(yīng)器Si＋3HCleq \(====,\s\up7(高溫))SiHCl3＋H2，還原爐SiHCl3＋H2eq \(====,\s\up7(高溫))Si＋3HCl。A項(xiàng)，硅在自然界中主要存在于硅酸鹽、二氧化硅等化合物中，以化合態(tài)形式存在，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為二氧化硅與碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳，SiO2＋2Ceq \(====,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在還原爐里發(fā)生的反應(yīng)中，還原劑是H2，SiHCl3中的硅化合價(jià)降低，是氧化劑，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)關(guān)系式：SiO2～Si，含60 kg SiO2的石英砂，理論上最多可制得 EQ \f(60 000 g,60 g·ml－1)×28 g·ml－1＝28 000 g＝28 kg高純硅，正確。
7．世界著名的科技史專(zhuān)家、英國(guó)劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說(shuō)：“中國(guó)至少在距今3 000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)普通玻璃的說(shuō)法不正確的是( )
A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英
B．玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)
C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅
D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起
【答案】B
【解析】A．普通玻璃以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，故A正確；B．玻璃是混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，組成也可表示為Na2O·CaO·6SiO2，故C正確；D．二氧化硅易與燒堿溶液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強(qiáng)的黏合性，因此盛有NaOH等強(qiáng)堿性溶液的試劑瓶不能使用玻璃塞，故D正確；故答案為B。
8.世博會(huì)中國(guó)館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000多塊鋁板和1 200多塊玻璃等建成。
(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為：___________________、
___________________________(用化學(xué)方程式表示)。
(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________(任寫(xiě)一個(gè))。
(3)石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是______________(填化學(xué)式)。
(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝
C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
【答案】(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(2)石灰石
SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑(或SiO2＋CaCO3eq \(=====,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑)
(3)SiO2 (4)D
【解析】(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料為石灰石。制備普通玻璃的主要反應(yīng)方程式有SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑或SiO2＋CaCO3eq \(=====,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。(4)普通玻璃坩堝中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；石英玻璃坩堝中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；氧化鋁坩堝中的氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；鐵與熔融的氫氧化鈉不反應(yīng)，故D正確。
及時(shí)鞏固、消化所學(xué)，促進(jìn)掌握必備知識(shí)，評(píng)價(jià)教學(xué)效果，為后期優(yōu)化教學(xué)方案提供依據(jù)，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題等關(guān)鍵能力。
課堂總結(jié)
板書(shū)
設(shè)計(jì)
無(wú)機(jī)非金屬材料
一、硅酸鹽材料
1、硅酸鹽的組成及結(jié)構(gòu)：陶瓷、玻璃、水泥，存在硅氧四面體結(jié)構(gòu)。
2、陶瓷：原料—粘土；應(yīng)用—建筑材料、絕緣材料、衛(wèi)生器具等。
3、玻璃：原料—純堿、石灰石、石英砂，主要成分—Na2SiO3、CaSiO3和SiO2等，應(yīng)用—建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料。
4、水泥：原料—石灰石、黏土，應(yīng)用—建筑材料
二、新型無(wú)機(jī)非教師材料
1、硅和二氧化硅
存在：硅酸鹽和二氧化硅
制純硅：SiO2＋2Ceq \(═══,\s\up7(1 800～2 000 ℃))Si（粗）＋2CO↑；
Si（粗）＋3HCleq \(═══,\s\up7(300 ℃))SiHCl3＋H2；SiHCl3＋H2eq \(═══,\s\up7(1 100 ℃))Si（純）＋3HCl。
2、新型陶瓷：SiC高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷等。
3、碳納米材料：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
教學(xué)
反思
本節(jié)內(nèi)容主要介紹無(wú)機(jī)非金屬材料的性能與應(yīng)用等常識(shí)性知識(shí)，呈現(xiàn)方式主要為正文描述結(jié)合圖片和資料卡片等欄目的形式，信息多，閱讀量大。在教學(xué)時(shí)提前布置學(xué)生自學(xué)，在課堂上以講授與討論相互結(jié)合的形式進(jìn)行歸納整合。對(duì)于硅酸鹽材料，教學(xué)時(shí)重點(diǎn)介紹了三種硅酸鹽的組成、原料；新型材料中的硅和二氧化硅除介紹其用途外，適當(dāng)補(bǔ)充了它們的一些化學(xué)性質(zhì)，對(duì)碳化硅及碳納米材料，重點(diǎn)介紹了其組成和用途等，從而拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，激發(fā)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。

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第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

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