第3節(jié)無機(jī)非金屬材料教材分析本節(jié)內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)硅酸鹽材料和新型無機(jī)非金屬材料。教材首先從物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)入手，介紹無機(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)生活中常見的無機(jī)非金屬材料進(jìn)行分類，介紹陶瓷、玻璃和水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料在人類日常生活中的廣泛應(yīng)用，以及材料對(duì)人類文明的推動(dòng)作用。之后，介紹新型無機(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，提升“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)內(nèi)容主要為無機(jī)非金屬材料知識(shí)的常識(shí)性介紹，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。建議教學(xué)時(shí)提前布置學(xué)生自學(xué)。在課意上以講授與討論相互結(jié)合的形式進(jìn)行歸納整合。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解并掌握硅、二氧化硅的性質(zhì)，了解二者在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2、根據(jù)無機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用來研究材料的性能及應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到材料對(duì)生產(chǎn)、生活的影響?！竞诵乃仞B(yǎng)】1、通過對(duì)硅及化合物的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生論據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。2、通過對(duì)無機(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)生科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。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)：粗硅的提存課前準(zhǔn)備多媒體、二氧化硅的模型等教學(xué)過程【引入】材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機(jī)非金屬材料等。從組成上看，許多無機(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?！局v解】一、硅酸鹽材料1、無機(jī)非金屬材料含有兀素 硅氧碳等元素HiX.x4? ./IdJfll［無機(jī)］性能［-耐高溫.抗腐蝕、硬度高弓舞 L特殊的光學(xué),電學(xué)等性能「日常生活應(yīng)用應(yīng)用-航空.航天領(lǐng)域-信息領(lǐng)域L新能源領(lǐng)域2、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：、、?！举Y料卡片】硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和。構(gòu)成了硅氧四面體。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O,Si在中心,。在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的。相互連接，每個(gè)。為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。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)。Itl3is刑5四一體的軸而樂前圖反應(yīng)條件高溫?zé)Y(jié)青花瓷、唐三彩China武都原料生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、反應(yīng)條件高溫?zé)Y(jié)青花瓷、唐三彩China武都原料生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等（原料,玻璃〈工業(yè)設(shè)備玻璃窯主要成分 I應(yīng)用生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿.制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等【思考與交流】普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料,經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化而制得。你能寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎SiO2+NaCO3i^NaSiO3+CO2tSiO2+CaCO3CaSiO3+CO2t【資料卡片】生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有鉛的原料制造的光學(xué)玻璃，透光性好，折射率高，可以用來制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。/原料 q工業(yè)設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯水泥 《條件 高溫峨石膏的作用調(diào)節(jié)水泥硬化速率l混凝土 水泥、沙子和碎石等與水混合【講解】二、新型無機(jī)非金屬材料.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在與結(jié)構(gòu)存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第一_位(2)硅的應(yīng)用：半導(dǎo)體材料，集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池(3)硅的工業(yè)制取SiO+2cSi+2COt

2【資料卡片】高純硅的制備工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(SiHCl3),再經(jīng)氫氣還原得到高純硅。

(4)二氧化硅二氧化硅可用來生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸?shù)男盘?hào)不易衰減，能有效提高通信效率。.新型陶瓷(結(jié)構(gòu)—和 通過共價(jià)犍連接碳化硅J性能硬度大——砂紙和砂輪的磨料陶筌| 高溫抗氧化性能{ ——結(jié)構(gòu)材料——耐高溫材料【科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)】高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等。壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等。透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、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，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測(cè)窗等。超導(dǎo)陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。.碳納米材料碳納米材料是近年來人們十分關(guān)注的一類新型無機(jī)非金屬材料，主要包括、、等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，其中的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，開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代。碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度。作為一種具有優(yōu)異性能的新型材料，石墨烯在光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究正在不斷深入?！菊n堂練習(xí)】下列關(guān)于二氧化硅的敘述正確的是（）SiO2能與水反應(yīng)生成硅酸SiO2與CO2的結(jié)構(gòu)相同SiO2用于太陽能電池SiO2與氫氧化鈉反應(yīng)生成的鹽儲(chǔ)存在帶橡膠塞的試劑瓶中下列關(guān)于硅酸的說法正確的是（）A.硅酸可以通過SiO和水化合反應(yīng)直接制得2B.可用反應(yīng)Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3|制取硅酸C.因?yàn)楣杷犭y溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應(yīng)D.干燥劑“硅膠”的主要成分是硅酸鈉能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是（ ）CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀口高溫下5102與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2CO2是氣體，而5102是固體材料與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，目前使用的材料主要有：金屬材料、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料、新型無機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料等。（1）硅酸鹽材料是重要的傳統(tǒng)無機(jī)非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行業(yè)等不可缺少的材料之一。下列不屬于硅酸鹽產(chǎn)品的是（填寫序號(hào)）。①光導(dǎo)纖維 ②水泥 ③玻璃 ④陶瓷（2）玻璃是重要的建筑和裝飾材料，玻璃屬于（填“純凈物”或“混合物”）。有些玻璃的花紋是利用氫氟酸對(duì)普通玻璃中的二氧化硅的腐蝕作用而制成的，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。（3）氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1