无机非金属材料(8).doc

学科化学 教学内容无机非金属材料 【基础知识导引】 1．了解水泥的用途和制造水泥的主要原料以及普通水泥的主要成分。 2．掌握制造玻璃的主要原料和主要化学反应。 3．了解新型无机非金属材料的特点、用途，认识到化学在现代社会中的重要作用。 【教材内容透析】 一硅酸盐工业 1．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。 2．常见的硅酸盐工业的产品水泥、玻璃、陶瓷等。 二水泥 1．生产水泥的主要原料主要原料为粘土和石灰石，辅助原料有石膏、煤等。 2．生产水泥的原理原料在高温下发生了复杂的物理和化学变化。 3．生产水泥的主要设备回转窑。 4．生产水泥的过程 5．水泥的主要成分主要成分是硅酸盐。水泥的种类较多，其组成有所区别。普通水泥主要成分的名称、化学式硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。 6．水泥的主要性质 普通水泥一般为灰色、细粉末状固体。 水泥的水硬性细粉状水泥遇水后变为坚硬、块状固体。水泥硬化的过程中发生了复杂的物理和化学变化。 7．水泥的用途做建筑材料。水泥砂浆作建筑用黏合剂；水泥、沙子和碎石制成的混凝土，常用钢筋做建筑物的骨架结构。 三玻璃 1．玻璃的种类很多，生产所用的原料也有所区别。生产普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英。 2．生产普通玻璃的原理 3．生产玻璃的主要设备玻璃熔炉。 4．普通玻璃的主要成分、、。 5．几种玻璃的特性和用途 种类 特性 用途 普通玻璃 在较低温度下易软化 窗玻璃、玻璃器皿等 石英玻璃 膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光 化学仪器；高压水银灯和紫外灯的灯壳等 光学玻璃 透光性能好，有折光和色散性 眼镜片；照相机、显微镜等光学仪器 玻璃纤维 耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声等 太空服、玻璃钢等 钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻抗震裂 运动器材、微波通讯器材、汽车窗玻璃等 玻璃纤维把熔化状态下的玻璃经特制的细孔压出并拉成丝，这样的丝状玻璃就是玻璃纤维。 钢化玻璃将普通玻璃高温软化为液体，然后急速冷却，即得钢化玻璃。 石英玻璃将较纯净的石英熔化、冷却而成的透明或半透明的玻璃状物质。 四陶瓷 1．陶瓷的种类 陶瓷简单地说就是陶器和瓷器的统称。 陶瓷根据原料、烧制温度的不同，主要分为土器、陶器、炻器、瓷器等。 2．制造陶瓷的基本原料黏土。 3．陶瓷手工生产的过程 4．陶瓷的性质 陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等性质。 5．用途 日常生活中的餐具、用具，建筑材料等等。 五无机非金属材料 1．传统无机非金属材料主要是指硅酸盐材料。它的优点有抗腐蚀、耐高温等；其缺点有质脆、经不起热冲击等。 2．新型无机非金属材料主要是指20世纪以来发展起来的、具有特殊性和用途的无机非金属材料。例如高温结构陶瓷、光导纤维、压电材料、导体材料、半导体材料、磁性材料等。 3．新型无机非金属材料有哪些主要特点 1能承受高温、高强度。2具有光学特性。 3具有电学特性，有些材料可作半导体、导体、超导体等。4具有生物功能。 六高温结构陶瓷 l．高温结构陶瓷的优点 能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。 2．几种高温结构陶瓷及其用途 1高温氧化物，如氧化铝陶瓷人造刚玉。 其熔点很高，可作高级耐火材料、球磨机、高压钠灯的灯管等。 （2）氮化物，如氮化硅陶瓷。 它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨。可用来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环，永久性模具等机械构件。 （3）碳化物，如碳化硼陶瓷等难熔化物。广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工业等。 七光导纤维 1．光导纤维的性能 它传导光的能力非常强。光纤传输信息抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，防窃听，质量小而且不怕腐蚀。 2．用途 它可用于通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。 【难题巧解点拨】 例1我国古代炼丹中经常使用到红丹，欲称铅丹。在一定条件下铅丹（用X表示与硝酸能发生如下反应 （1）铅丹的化学式是_____________，此铅丹中铅的化合价是______________。 （2）由此反应可推测PbO是__________性氧化物，是__________性氧化物。 解析 根据质量守恒定律，可确定铅丹的化学式为，根据铅在周期表中的位置，可确定铅可呈2，4价，继而可改写为。根据氧化物与硝酸能否共存判断出氧化物的属性。 答案 1 ；2和4。2碱；酸。 点拨 由生成物可推知是发生反应的结果，根据碱性氧化物的定义知PbO是碱性氧化物，不与反应，说明是酸性氧化物。在质量守恒定律中注意元素原子个数守恒的运用。 例2 氮化硅是一种非氧化物高温结构陶瓷材料。粉末状的可以由和的气态混合物反应制取。粉末状在空气和水中都不稳定。但是，将粉末状和适量MgO在和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、在空气和水中都相当稳定的固定材料。 （1）写出由和制备的反应方程式。 （2）分别写出粉末状和及反应的方程式。 （3）为什么结构紧密的固体不再受到和的侵蚀 解析 与反应生成同时应该有HCl生成。由于SiO键比SiN键牢固，与反应时，SiN键要向SiO键转化，生成同时应该有生成。同样与反应时，产物应为和。与MgO在密闭容器中热处理时，固体表面会有生成，结构紧密的覆盖在固体表面，阻止了继续受空气中、的侵蚀。 答案（1） （2） （3）与MgO在密闭容器中经高压、加热处理后，使固体表面形成了一层保护膜，阻止了被、的侵蚀。 点拨 一种物质转变成更稳定的物质，说明该条件下，通过化学反应使微粒间的作用得到加强。通过SiN键和SiO键牢固程度的比较，以及的化学性质和物理性质就能抓住问题的本质。 例3 已知化学方程式，由此可以得现的结论有_______。 解析与答案 可获得的结论有1该反应为复分解反应；2由较强的酸可制得较弱的酸；3碳酸的酸性比硅酸强；4硅酸是一种不溶于水的弱酸；5溶液放置在空气中易变质；6 溶液应密封保存；7实验如何制取硅酸等等。 点拨 化学知识作为规律隐含在化学方程式的内部，知识、规律之间是相互联系的，一定要建立起知识的网络。上述发展及推论是彼此联系、广泛发散的结果。 【拓展延伸探究】 例题 经实验鉴定，一种白色粉末状样品是由和组成的，请你设计实验，再一次证实该样品的组成。 解析 、易溶于水、易电离，验证时一定要抓住、、的特性，同时避免其他离子的干扰，以便验证准确无误。设计方案是多样的，不是惟一的。 [答案之一] 取样品少量溶于蒸馏水配成溶液。对溶液进行焰色反应试验，若火焰呈黄色，说明样品中含；向溶液中加入稀硫酸，并注意闻气体气味、观察溶液中的变化，若有带刺激性气味的气体产生，且溶液中有白色沉淀，说明样品中含和。化学方程式 [结论] 证实样品中有和。 【课本习题解答】 1．实际生活中使用的玻璃器皿、陶瓷制品等。水泥及其制品、砖瓦、花岗岩装饰材料等。新型无机非金属材料有光纤、高级耐火材料、高温炉管。新型无机非金属材料的特点， 1能承受高温，强度高。 2具有电学特性。3具有光学特性。4具有生物功能。 2．玻璃的优点透明、不导电、耐腐蚀、不吸水、折光性好等优点。缺点易破碎，无弹性等。 减少玻璃垃圾的方法注意保护玻璃制品，分类回收破碎玻璃，集中处理利用。 3．变色水泥主要是受到空气中水蒸气含量多少的影响而改变颜色。在雨天水泥呈粉红色，空气湿度较大时呈蓝紫色或紫红色，长期干燥高温时呈蓝色。 【同步达纲练习】 一、选择题 1．人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可在骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼的牢固结合。人造骨植入人体内需吸收人体中__________离子形成新骨。 A． B． C． D．、 2．下列反应中，氧化剂和还原剂的质量比是 A．3614 B．736 C．367 D．772 3．可以用来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环等的新型无机非金属材料是 A．氧化铝陶瓷 B．氮化硅陶瓷 C．碳化硼陶瓷 D．石英 4．目前被广泛用于能量传输和信息传输方面的最好材料是 A．铜 B．铝 C．银 D．光导纤维 5．下列无机非金属材料中，属于硅酸盐的是__________，属于新型无机非金属材料的是_________。 ①氮化硅陶瓷；②人造刚玉；③光导纤维；④水泥；⑤玻璃。 A．①④ B．①③⑤ C．④⑤ D．①②③ 6．下列说法中不正确的是 A．新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高等优点 B．高温结构陶瓷比起金属材料有许多优点，如不怕氧化、密度小等 C．光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便 D．光导纤维除用于通讯外，还可以用于医疗、信息处理等许多方面 7．碳化硼陶瓷硬度大，熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是 A．作耐磨材料 B．作润滑材料 C．制切削工具 D．制钢化玻璃 二、填空题 8．新型无机非金属材料的特性有_________， 目前较广泛使用的高温结构陶瓷有__________等，广泛用于光缆通讯的是___________。 9．金属制的发动机，燃料的有效利用率只有28～38，用或SiC陶瓷制的发动机可将热效率提高到50，简述其原因______________。 三、计算题 10．某种宝石翡翠中的元素质量分数是Be 5.06，Al 10.05，Si 31.48，O 53.41。试通过计算后，用氧化物形式表示其组成。 11．含10的石灰石样品中，在煅烧后测得产物中占15。求煅烧过程中被分解的质量分数。 参考答案 【同步达纲练习】 一、选择题 1．B、D点拨、、参与体细胞的代谢。 2．C点拨反应中FeO为氧化剂，硅是还原剂。 3．B点拨氮化硅陶瓷熔点高、硬度大、耐磨损、具有润滑性、不易传热，适合制造这些机械。 4．D点拨光导纤维在信息传输中传输容量大、抗干扰能力强。在能量传输中能量损耗小。 5．C、D点拨氮化硅陶瓷、人造刚玉、光导纤维均是新型无机非金属材料。其余为硅酸盐。 6．C点拨光导纤维抗腐蚀性好，易铺设。 7．B、D点拨硬度大的物质无润滑性；制钢化玻璃的材料为普通玻璃。 二、填空题 8．熔点高、强度高、具有电学特性、具有光学特性、具有生物功能，氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷，光导纤维。 9．金属制的发动机在高温时容易损坏，因此须用水来冷却，这样热量损失大，热效率低。而高温结构陶瓷耐高温且不易传热，不需用水冷却，热效率高。 三、计算题 10． 化学式可为 11．解设石灰石样品质量为100ag 煅烧后剩余固体质量 生成的质量100ag-66.67ag33.33ag 分解的质量 分解率