第三节 无机非金属材料
【学习目标】
1、了解无机非金属材料、金属材料和高分子材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用；
2、了解常见无机非金属材料、金属材料和高分子材料的生产原理。
【知识点梳理】
一、硅酸盐材料
硅酸盐工业：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业。如制造陶瓷、玻璃、水泥等。
1．陶瓷
（1）生产原料：黏土等。
（2）生产过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却。
（3）陶瓷种类：土器、陶器、炻器、瓷器等。
（4）性能及优点：抗氧化、耐酸碱、耐高温，绝缘，易加工成型等。
（5）特种陶瓷：精细陶瓷（高强度、耐高温、耐腐蚀，并具有声、电、光、热、磁等方面的特殊功能）。
2．玻璃
（1）生产原料：纯碱、石灰石和石英石少（含硅物质）。
（2）生产设备：玻璃窑。
（3）生产过程：把原料粉碎，按适当的比例混合放入玻璃窑中加强热熔化，冷却后即得普通玻璃。
（4）主要反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
（5）主要成分：普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的混合物。
（6）重要性质：玻璃在常温下虽呈固态，但不是晶体，称为玻璃态物质。没有固定的熔点，受热只能慢慢软化。
3．水泥 高温
高温
（1）生产原料：石灰石、黏土和其他辅料（如石膏）。
（2）生产设备：水泥回转窑。
（3）生产过程：将原料以一定比例混合，磨细成生料，在窑中烧至部分熔化、冷却成块状熟料。再加入适量石膏磨成细粉，即得普通水泥。（概括为：“两磨一烧加石膏”）
（4）主要成分：硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）等的混合物。
（5）重要性质：水泥具有水硬性，而且在水中也可硬化。贮存时应注意防水。
（6）主要用途：制成水泥砂浆、混凝土等建筑材料。
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第三节 无机非金属材料
课后训练巩固提升
一、双基巩固 学考突破
1.唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于( )。
A.氧化铝 B.二氧化硅
C.硅酸盐 D.合金
答案:C
解析:唐三彩、秦兵马俑均是陶瓷制品,主要材料黏土属于硅酸盐。
2.(2019全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( )。
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
答案:A
解析:氧化铁的颜色为红棕色,不是青色,A项错误。秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成;陶瓷的主要成分是硅酸盐,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点,B、C、D三项正确。
3.陶瓷已广泛应用于生活和生产中,下列不属于陶瓷制品的是( )。
A.电器中的绝缘瓷管
B.实验室中的坩埚
C.实验室中的试管 D.建筑上烧制的砖瓦
答案:C
解析:实验室中的试管为玻璃制品,其余选项均为陶瓷制品。
4.高温结构陶瓷与金属材料相比,优点是( )。
A.耐高温耐腐蚀,不怕氧化
B.密度大,硬度大
C.韧性好,易于切削、锻打、拉伸
D.良好的传热导电性
答案:A
解析:高温结构陶瓷具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化、结构稳定、密度小、硬度大等优良性能;金属材料韧性好,易于切削、锻打、拉伸,具有良好的导电性和导热性。
5.下列叙述正确的是( )。
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸的酸性强
C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂
D.SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,所以二氧化硅属于两性氧化物
答案:C
解析:CO2和SiO2都是酸性氧化物,两者物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比碳酸的酸性弱,反应之所以发生,是因为CO2为气体,可以脱离反应体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正确;SiO2与氢氟酸的反应属于特例,SiO2属于酸性氧化物,D项错误。
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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
教学目标与核心素养
宏观辨识与微观探析：通过传统硅酸盐材料，了解认识水泥、玻璃、陶瓷的组成成分和生产过程。
证据推理与模型认知：通过硅酸盐的工业生产原理，认识到工业生成就在我们身边，要学会理论知识和生产的结合，通过理论和生产的结合激发学生学习化学的兴趣。
科学探究与创新意识：从现象和结构出发，设计探究方案，探究新型无机非金属材料的生产原理，在探究中互利合作，培养团队精神。
科学精神与社会责任：激发学生透过现象探究本质的兴趣，尊重科学，认真学习科学的学习方法；通过参与探究过程，培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力。同时，我们也要注重化学知识在现实生活中的应用，注重理论联系实际。
教学重难点
硅酸盐的组成成分。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 步兵战车应用了一种新型才傲的发动机-------绝热陶瓷发动机，可使其不易被红外探测器发现并被红外制导武器所摧毁。那么你知道这种陶瓷在化学上属于什么材料吗？
讲授新课 第三节 无机非金属材
一、传统硅酸盐材料
1. 以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。
硅酸盐工业的特点：
(1)原料：含硅的物质、碳酸盐等。
(2)反应条件：高温。
(3)反应原理：复杂的物理、化学变化。
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(4)生成物：硅酸盐。
资料卡片------二氧化硅：
立体网状结构------四面体结构，决定了SiO2具有优良的物理和化学性质。二氧化硅中没有单个分子，用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示Si与O的原子个数比为1:2,所以不是分子式而是化学式。
2.①陶瓷（china）
生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O ）
生产设备：陶瓷窑
生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却
反应原理：复杂的物理、化学变化
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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第3节 无机非金属材料
教材分析
本节内容主要包括传统硅酸盐材料和新型无机非金属材料。教材首先从物质的组成和结构入手，介绍无机非金属材料的性能特点，包括耐高温、抗腐蚀等性能。从材料组成的角度，对生活中常见的无机非金属材料进行分类，介绍陶瓷、玻璃和水泥等传统硅酸盐材料在人类日常生活中的广泛应用，以及材料对人类文明的推动作用。之后，介绍新型无机非金属材料，包括硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料，以及这些材料在信息、能源等领域产生的影响，展现化学科学对新材料研发的重要作用，让学生了解化学学科对社会进步的价值，提升“科学态度与社会责任”等学科核心素养。
本节内容主要为无机非金属材料知识的常识性介绍，呈现方式主要为正文描述结合图片和资料卡片等栏目的形式，信息多，阅读量大。建议教学时提前布置学生自学。在课意上以讲授与讨论相互结合的形式进行归纳整合。
教学目标与核心素养
【学习目标】
1、了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。
2、根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。
【核心素养】
1、通过对硅及化合物的学习培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。 2、通过对无机非金属材料的了解，深刻认识化学对社会可持续发展的重要的作用，培养学生科学态度和社会责任的化学核心素养。
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，普通玻璃的主要成分。
难点：粗硅的提存
课前准备
多媒体、二氧化硅的模型等
教学过程
【引入】
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。
