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第四章 无机非金属材料
第一节 概述
一、无机非金属材料的定义
除金属和高分子材料以外的固体材料
以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合，
主要组成成分大多为硅酸盐类，因此有时也称为硅酸盐材料。
二、化学键的特点
无机非金属材料的化学键主要以离子键、共价键和混合键为主。
离子键理论 x > 1.7 电子发生转移形成离子
共价键理论 x
< 1.7 共用电子对
路易斯理论 形成稀有气体式的稳定的电子层结构，无量子力学的计算基础
现代共价键理论 有量子力学计算基础 1927 年以后
现代价键理论 电子在原子轨道中运动 电子属于原子
分子轨道理论 电子在分子轨道中运动 电子属于分子
分子轨道由原子轨道线性组合得到
三、无机非金属材料的共性
☺ 化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；
☺ 硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；
☺ 熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；
☺ 一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；
☺ 耐化学腐蚀性好；
☺ 耐磨损。
四、无机非金属材料的分类
传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
无机非金属材料 传统无机非金属材料—— 硅酸盐材料
新型无机非金属材料—— 半导体材料、超硬耐高温材料 、 发光材料等
1、玻璃态材料－熔融后，在低温下仍保持熔体结构的固态物质
2、陶瓷材料－粉末状材料经过成型和烧结形成的多相固体材料
3、水泥－能够在水或空气中硬化的水硬性粉体材料
4、耐火材料－指能够耐高温（耐受1580度以上温度）的固体材料，包括耐火砖、耐火纤维和耐火水泥等
五、无机非金属材料在自然界的分布
分布广泛，存在形式多样，有晶体结构和非晶态结构，有人工产品也有天然产物
六、无机非金属材料的加工工艺
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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。
第三节 新型无机非金属材料
Ⅰ学习重点
1.了解新型材料的特性及与传统的无机非金属.
2.了解高温结构陶瓷和光导纤维有关知识.
1.传统的无机非金属材料指 材料，具有 等优点.新型无机非金
属材料的特性 ， ， ， .
2.结构材料 ，高温结构陶瓷的优点 .
3.光导纤维主要用于 ，另外还可用于 .
4.第ⅣA族元素中，碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的.
锗(Ge)是一种良好的半导体材料，被广泛应用于电子工业上，它可以从煤燃烧的烟道灰中提
盐酸蒸馏 水解 加热分解 氢气流中加热
烟道灰(含CeO2) 锗的氯化物 锗酸 纯净的锗的氧化物
① ② ③ ④
① ；② ；
③ ；④ .
第三节 新型无机非金属材料参考答案
1.
2.
能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小。
3.
4.①GeO2+4HCl GeCl4+2H2O
