【公開(kāi)課】新型無(wú)機(jī)非金屬材料（人教版2019必修第二冊(cè)）

走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界必修第二冊(cè)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬第三節(jié)

無(wú)機(jī)非金屬材料你知道水晶、瑪瑙、沙子的主要成分是什么嗎？

看到計(jì)算機(jī)的芯片，傳導(dǎo)電話的光纜，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的玻璃儀器，你能想象得出它們都是以硅或硅的化合物材料制成的嗎？除了以硅酸鹽為主要成分的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料外，你還知道其他無(wú)機(jī)非金屬材料嗎？讓我們走進(jìn)教材一起學(xué)習(xí)新型無(wú)機(jī)非金屬材料。

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第2課時(shí)新型無(wú)機(jī)非金屬材料PART01PART02通過(guò)學(xué)習(xí)，了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無(wú)機(jī)非金屬材料的奇特性能在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣結(jié)合身邊的生活用品、電子產(chǎn)品、建筑物等用到的無(wú)機(jī)非金屬材料，感受化學(xué)就在身邊，化學(xué)材料作用巨大，提高學(xué)習(xí)化學(xué)、投身國(guó)家建設(shè)的社會(huì)責(zé)任感是沙子、水晶、石英、瑪瑙的主要成分，可用于制光導(dǎo)纖維學(xué)習(xí)任務(wù)一二氧化硅難溶于水，熔點(diǎn)高，硬度大?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不活潑。SiO2結(jié)構(gòu)OSi立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)：

SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類(lèi)廣泛地應(yīng)用著。二氧化硅的用途①沙子是基本的建筑材料；

②純凈的SiO2是光學(xué)和光纖制品的基本原料；③水晶、石英和瑪瑙可制作飾品和工藝品；④水晶用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件。石英坩堝我也是一個(gè)普通人，

在世界上行走一圈，

能留下一點(diǎn)腳印，我已經(jīng)心滿(mǎn)意足。諾貝爾2009年物理學(xué)獎(jiǎng)光纖之父高錕二氧化硅可用來(lái)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸?shù)男盘?hào)不易衰減，能有效提高通信效率。1.SiO2屬于哪類(lèi)氧化物？思考2.酸性氧化物的通性是什么？3.能否根據(jù)CO2的性質(zhì)來(lái)類(lèi)推SiO2的化學(xué)性質(zhì)？SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O③與HF反應(yīng)——唯一能與SiO2反應(yīng)的酸用途：刻蝕玻璃①酸性氧化物②弱氧化性與碳酸鹽反應(yīng)SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2OSiO2+Na2O====Na2SiO3高溫與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+Na2CO3===Na2SiO3+CO2↑高溫SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高溫工業(yè)生產(chǎn)玻璃原理裝NaOH溶液的試劑瓶是什么樣子的呢？SiO2+2C=====Si+2CO↑高溫用途：制粗硅裝堿性溶液的試劑瓶用橡膠塞化學(xué)性質(zhì)你知道玻璃上的圖案是如何刻上去的嗎？氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應(yīng)成SiF4和H2O。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。SiO2存在形態(tài)天然二氧化硅（占地殼質(zhì)量的12%）結(jié)晶形無(wú)定形硅石石英水晶瑪瑙硅藻土思考與討論1、半導(dǎo)體工業(yè)中，有一句行話：“從沙灘到用戶(hù)”。你知道其含義嗎？2、光導(dǎo)纖維被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它使信息高速公路在全球迅猛發(fā)展。光導(dǎo)纖維的主要成分是什么？堿性環(huán)境下，光導(dǎo)纖維為什么會(huì)失去傳播信號(hào)的能力？SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O分類(lèi)——酸性氧化物價(jià)態(tài)——最高價(jià)(氧化性)特性——與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OSiO2＋2C===Si+2CO↑SiO2＋CaO===CaSiO3SiO2高溫高溫二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化碳

二氧化硅

水堿堿性氧化物CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2+

2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3高溫HFSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反應(yīng)CO2+H2O+Na2CO3

===2NaHCO3

SiO2+Na2CO3

====Na2SiO3+CO2↑高溫SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑高溫碳CO2+C=2COSiO2+2C====Si+2CO↑高溫碳酸鹽組織建設(shè)如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3鹽酸飽和Na2SiO3溶液CO2(HCl)排除干擾酸性：H2CO3>H2SiO3

組織建設(shè)自主探究如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明硅酸的酸性比碳酸弱？飽和Na2SiO3溶液CaCO3鹽酸CO2(HCl)飽和NaHCO3溶液組織建設(shè)自主探究如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明硅酸的酸性比碳酸弱？飽和Na2SiO3溶液CaCO3鹽酸CO2(HCl)CO2Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(膠體)+2NaClSiNa2SiO3SiO2H2SiO3O2/△F2Na2O、NaOHH2O+CO2/HClNaOH物質(zhì)類(lèi)別化合價(jià)單質(zhì)氧化物鹽含氧酸0+4酸堿轉(zhuǎn)化氧化還原轉(zhuǎn)化Na2CO3C/高溫SiF4HFHFNaOHSiCl4Cl2H2氯化物△硅元素的價(jià)類(lèi)圖SiHCl3HClH2+2新型陶瓷e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539學(xué)習(xí)任務(wù)二其他新型材料新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面有很多新的特性和功能。碳化硅陶瓷結(jié)構(gòu)：性能碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接高溫抗氧化性能硬度大砂紙和砂輪的磨料耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅SiC：俗稱(chēng)金剛砂類(lèi)型組成性能用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等火箭或汽車(chē)的發(fā)動(dòng)

機(jī)、高溫電極材料壓電陶瓷鈦酸鹽和鋯酸鹽等實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器、點(diǎn)火器等透明陶瓷氧化鋁、氧化釔或氮化鋁、氟化鈣具有優(yōu)異的光學(xué)性能,耐高溫,絕緣性好高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等超導(dǎo)陶瓷—在某一臨界溫度下電阻為零,具有超導(dǎo)性電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域

新型陶瓷化學(xué)趣史碳納米碳管1991年，日本化學(xué)家飯島博士在對(duì)石墨電弧放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了有單層、多層石墨卷曲而成的碳納米碳管。納米碳管的發(fā)現(xiàn)也給材料研究帶來(lái)了新的變革。世界上最小的車(chē)是什么車(chē)？既不是各大汽車(chē)廠商的迷你系列轎車(chē)，也不是孩子們的玩具模型，而是由荷蘭格羅寧根大學(xué)有機(jī)化學(xué)教授本·費(fèi)林加研制的納米車(chē)。它的輪軸能像汽車(chē)的輪軸一樣平滑旋轉(zhuǎn)，而輪軸末端是4個(gè)“巴基球”做成的輪子?！鞍突颉笔怯?0個(gè)碳原子構(gòu)成的納米級(jí)球狀分子，具有很多新奇的特性，在納米技術(shù)研究中很受科學(xué)家重視。納米車(chē)的輪子可滾動(dòng)電子顯微鏡下觀察到的納米汽車(chē)

碳納米材料是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類(lèi)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景?；瘜W(xué)趣史C60的發(fā)現(xiàn)1985，美國(guó)化學(xué)家斯莫利和柯?tīng)栆约坝?guó)化學(xué)家克魯特，通過(guò)激光照射石墨實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新型單質(zhì)C60分子。并在建筑設(shè)計(jì)師富勒設(shè)計(jì)球形建筑的啟發(fā)下，繪制出由20個(gè)正六邊形和12個(gè)正五邊表構(gòu)成的“籠狀”分子結(jié)構(gòu)，并把它命名為“富勒烯”，因分子結(jié)構(gòu)形似足球，又稱(chēng)為“足球烯”。

1996年三個(gè)獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途富勒烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng)（代表物C60）具有超導(dǎo)性能在電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等方面都有重要應(yīng)用碳納米管可看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度在光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究正在不斷深入是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類(lèi)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯