《无机非金属材料》学案4(新人教版选修2).docx

课题1 无机非金属材料●了解传统的硅酸盐工业的生产特点，知道其生产原理和产品的主要成分●能举例说明无机非金属材料的特点●讨论社会开展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学开展的促进作用〔知识梳理〕1．生产陶瓷的主要原料是，其主要生产过程为：混合→成型→枯燥→烧结→冷却陶瓷的主要性质有、、、、2．制造普通玻璃的原料有、、，发生的主要反响的化学方程式是、3．制造普通硅酸盐水泥的原料有、、普通硅酸盐水泥的主要成分是、、、水泥在空气中能吸水硬化，在水中也能硬化，即具有性，因此是水下工程不可缺少的材料水泥、沙子和碎石等的混合物叫，它的膨胀系数与钢筋相当，因此它常用钢筋作结构，增大强度4．氮化硅是一种新型的无机非金属材料，它的制造方法有多种，一种方法是将高纯硅与纯氮气混合，在1300℃条件下反响制得，化学方程式为；也可以用四氯化硅和氮气在氢气保护下反响制得，化学方程式为5．工业上用二氧化硅和碳在电炉中反响可以制得硅，反响的方程式为，但这样制得的硅纯度不高，要制得高纯硅，可以将上述粗硅与氯化氢气体在250～300℃条件下反响，制得三氯硅烷，提纯后的三氯硅烷被高纯度的氢气复原，即可以得到高纯硅。

写出以上反响的化学方程式、6．写出二氧化硅和碳在电炉中加热至高温生成碳化硅〔金刚砂〕的化学方程式，反响中的氧化剂和复原剂的质量之比是7．1985年，科学家发现了C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球，因此又叫足球烯1991年科学家又发现了一种碳的单质——碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构成的管状分子用你学到的化学知识答复以下问题：⑴C60所以称为足球烯，是因为分子中有键，所以C60可以与氢气发生反响⑴金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质是否相同，原因是⑵常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼，简要说明原因⑶请你设计一个方案，证明足球烯和纳米碳管是由碳元素组成的〔以足球烯为例，用文字简要表达〕：〔方法导引〕1．硅酸盐工业陶瓷玻璃水泥原料粘土〔高岭土〕纯碱、石英、石灰石石灰石、粘土等生产条件高温高温高温原理复杂的物理化学变化Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑复杂的物理化学变化主要成分复杂的硅酸盐硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸钙主要性质抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温等无固定熔点具有水硬性2．新型无机非金属材料无机非金属包括两大类：一类是传统无机非金属材料；二类是新型无机非金属材料。

传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等，其优点是有抗腐蚀性、耐高温等，但也有质脆、经不起热冲击等弱点新型无机非金属材料：主要指新型陶瓷、光导纤维等新型无机非金属材料除继承传统无机非金属材料的许多优点、克服某些弱点外，还具有如下特性：⑴耐高温、强度高⑵具有电学特性，可用作集成电路的半导体⑶具有光学特性，如光导纤维，用于光缆通讯、医疗、信息处理等⑷具有生物功能[例题1]水泥的成分主要有Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz，那么x＝，y＝，z＝分别用氧化物形式表示其组成为、、3CaO·Al2O3 必须指出，在氧化物的表示形式中，两种氧化物的化学式中间用的小黑点，已将这两种氧化物分隔成独立的局部因此CaO前面的系数并不能包括后面的SiO2[答案]4 ；5 ；6 ；2CaO·SiO2 ；3CaO·SiO2；3CaO·Al2O3[例题2]氮化硅(Si3N4)是一种非氧化物高温陶瓷结构材料粉末状的Si3N4可以由SiCl4蒸气和NH3气体混合物制取粉末状的Si3N4对空气和水都不稳定但是，将粉末状的Si3N4和适量的MgO在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密，对空气和水相当稳定的固体材料。

⑴写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的化学方程式；⑵分别写出粉末状的Si3N4和H2O及O2反响的方程式、；⑶为什么结构紧密的固体Si3N4不再受水和O2的侵蚀[解析]⑴SiCl4和NH3反响，生成Si3N4，其中Si、N的化合价均未变，所以另一产物应为HCl；⑵Si3N4和H2O反响时，Si—N键要向Si—O键转化，生成稳定的SiO2和N2；⑶Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后，使Si3N4外表形成一层SiO2保护层，阻止了Si3N4继续受空气中的O2和H2O的侵蚀[答案]⑴3SiCl4＋4NH3＝Si3N4＋12HCl⑵Si3N4＋6H2O＝3SiO2＋4NH3↑ Si3N4＋3O2＝3SiO2＋2N2↑⑶Si3N4和MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4外表生成了一层SiO2保护层，阻止了Si3N4继续受H2O和O2的侵蚀。