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1、第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料1 .通过阅读和讨论，了陶竟、玻埔、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。2 .通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途。3 .结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，提高学生努力学习化学，建设国家的社会责任感。教学重难点重点：玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途难点：玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途教学过程一、导入新课港珠澳大桥（英文名称
2、：HongKong-Zhuhai-MacaoBridge）是中国境内一座连接香港、广东珠海和浜门的桥隧工程，位于中国广东省珠江口伶仃洋海域内，为珠江三角洲地区环线高速公路南环段。在建造过程中用到了大量水泥。二、新课讲授【师】硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。【学生】用氧化物形式书写硅酸钠(Na2SiO3):Na2OSiO2o硅酸钙(CaSiO3):CaOSiO2O高岭石Al2Si2O5(OH)4:A1232SiO22H2Oo钠长石(NaAlSi3。8):Na2OAl2O3
3、6SiO2。【提问】硅酸盐的结构有什么特点？怎样影响硅酸盐的性质？【学生】阅读教材第19页内容并思考问题。【师】传统无机非金属材料多指硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥等。【学生】阅读资料卡片，学习硅酸盐的结构。【师】在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，结构如图。硅氧四面体是硅酸盐晶体结构中的基本构造单元。它是由位于中心的1个硅原子结合4个氧原子，氧原子在正四面体的4个顶角上。许多这样的四面体还可以通过顶角的氧原子相互连接，每个氧原子为两个正四面体共有，与2个硅原子相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。【提问】传统无机非金
4、属材料一般指什么？【学生】阅读教材第2021页中陶瓷、玻璃和水泥的相关内容，讨论、对比它们各自的原料、制作原理与主要成分。【师】硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙2CaOSi2硅酸三钙3CaOSi2铝酸三钙3CaOAh3普通玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷黏土【学生】阅读教材第21页中硅和二氧化硅的相关内容。【师】晶体硅是灰黑色、有金属光泽、脆而硬的固体，它的晶体结构类似于金刚石，其熔点和沸点很高，硬度大，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，广泛应用于电子工业。【提问】硅有哪些化学性质呢？【学生】常温下性质稳定，但可与F2、氢
5、氟酸和强碱溶液反应。如：(1)硅和氯气反应：Si2F2=SiF4o(2)硅和氢氟酸反应：Si+4HF=SiF4+2H2o(3)硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H20(4)珪在氧气中加热：Si+O2=SiO2o【学生】阅读教材第22页，学习资料卡片“高纯硅的制备工【师】SiO2的组成、结构、性质与用途(1)存在：SKh的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。(2)物理性质：熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。(3)化学性质具有酸性氧化物的通性a.可与NaOH溶液反应，其反应方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O0高温b
6、.可与氧化钙反应，其反应方程式为SiO2+CaO=CaSiOso特性：除氢氟酸外，SiO2一般不与其他酸反应，SiO2与HF溶液反应，反应的化学方程式为Si2+4HF=SiF4+2H2o【提问】二氧化硅有哪些用途呢？【学生】沙子是基本的建筑材料。纯净的SiCh是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。石英和玛瑙制作饰物和工艺品。实验室中使用石英培蜗。【学生】阅读教材第23页相关内容，学习新型陶瓷。【师】碳化硅陶竟具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂轮和砂纸的磨料。由于碳化硅具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温的半导体材料等。【学生】阅读教材第2324页相关内容，了
7、解碳纳米材料的应用前景。【师】1、富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称。C60是富勒烯的代表物，其分子结构为球形32面体，它是由60个碳原子通过20个六元环和12个五元环连接而成。2、碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传稿器等。3、石墨炜是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，独特的结构使其具有电阻率低、热导率高、强度高等优点。石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的研究正在不断深入。板书设计无机非金属材料1、硅酸盐材料硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸二钙2CaOSi2硅酸三钙3CaOSi2铝酸三钙3CaOAb3普通玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷黏土2、新型无机非金属材料(1)硅和二氧化硅(2)新型陶瓷(3)碳纳米材料
