无机化合物 第一课时 导学案-高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版（2019）高中化学必修第二册5.3无机化合物第一课时教案教学目标通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的主要生产原料、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。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，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。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，感受化学材料的作用巨大，提高学生努力学习化学、投身国家建设的社会责任感。教学重难点：教学重点：玻璃、水泥、硅、二氧化硅等无机非金属材料的主要性能及用途，普通玻璃的主要成分。教学难点：粗硅提取的原理。教学设计【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。【讲解】一、硅酸盐材料1、无机非金属材料2、传统无机非金属材料：、、。【资料卡片】硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si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。【思考与交流】普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗?SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑【资料卡片】生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。【讲解】二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第___位___________________

______________(2)硅的应用：半导体材料，集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池等(3)硅的工业制取SiO2+2CSi+2CO↑【资料卡片】高纯硅的制备工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。(4)二氧化硅二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。2.新型陶瓷【科学·技术·社会】高温结构陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。压电陶瓷：主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。透明陶瓷：主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。超导陶瓷：在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域。3.碳纳米材料碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括、、等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。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、电池和传感器等。石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。知识梳理知识点一硅酸盐材料基本知识：1．无机非金属材料：从组成上看，许多无机非金属材料多含、等元素，具有、、等特点，以及特殊的、等性能。2．硅酸盐及其结构(1)硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧结构，原子在中心，原子在四面体的4个顶角，每个Si结合个O，每个O结合个Si。(2)硅酸盐的特性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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。3．常见的硅酸盐材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏设备陶瓷窑玻璃窑水泥回转窑主要成分含水的铝硅酸盐硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)用途建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等大量用于建筑和水利工程答案：1．硅、氧，耐高温、抗腐蚀、硬度高光学、电学等性能。2.四面体，Si，O，4，2。3.黏土纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏玻璃窑水泥回转窑知识点二硅及二氧化硅的化学性质基本知识：1．硅和二氧化硅(1)硅的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第二位(2)高纯硅的制备eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up9(焦炭),\s\do3(1800～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up9(HCl),\s\do3(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up9(H2),\s\do3(1100℃))eq\x(高纯硅)①②③其中涉及的主要化学反应为①粗硅制备：②③提纯：；(3)硅和二氧化硅的用途：高纯硅广泛用于技术和新能源技术等领域。SiO2用于生产。答案：1．(1)地壳中居第二位氧化物和硅酸盐第三周期ⅣA族(2)①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑；②③Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl(3)信息。光导纤维。2．新型陶瓷新型材料成分性能主要应用金刚砂硬度、耐、抗氧化磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅、金属氧化物耐、抗氧化、耐用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、锆酸盐等能实现能和能的相互转化用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷具有优异的光学性能、耐高温、好用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷—临界温度下具有超导性用于电力、交通、医疗等领域答案：碳化硅(SiC)硬度大、耐高温、抗氧化耐高温、抗氧化、耐腐蚀能实现机械能和电能的相互转化具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好—临界温度下具有超导性3.碳纳米材料概念性能用途富勒烯由构成的一系列笼形分子的总称，如0—制碳纳米材料碳纳米管由卷成的管状物，具有纳米尺度的直径比表面积大，有相当高的和优良的性能生产复合材料、电池和传感器等石墨烯厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度在光电器件、超级电容器、电池、复合材料等方面的应用研究在不断深入答案：概念性能用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60—碳纳米管由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度

课后练1．据报道，我国华为公司的技术标准成为世界“5G”通讯标准的重要组成部分。随着“5G”时代的逐渐到来，以光导纤维为基础的信息高速通道更显重要。制造光导纤维的材料是A．铜合金 B．橡胶 C．不锈钢 D．二氧化硅2．下列关于物质用途的叙述中，不正确的是A．硅可用于制作半导体材料B．二氧化硅可用于制造光导纤维C．石墨可用作绝缘材料D．液氨可用作制冷剂3．下列说法正确的是A．因为晶体硅有熔点高硬度大的性质，所以被用来做芯片B．在一定条件下，浓硫酸能与非金属C、S等反应，体现了浓H2SO4的强氧化性C．合金熔点、硬度都低于成分金属，青铜是使用最早的合金，钢是用量最大用途最广的合金D．工业合成氨是人工固氮的主要方法，工业生产玻璃、水泥都需要用到的原材料是石英砂4．下列说法正确的是A．硫在空气中的燃烧的最终产物是三氧化硫B．二氧化碳气体通入CaCl２溶液反应，不会生成白色沉淀C．二氧化硅能与烧碱溶液反应，不能用玻璃瓶盛放烧碱溶液D．在常温下，浓硫酸不与铜反应,是因为铜被钝化5．下列说法正确的是（）A．可以用乙醇萃取碘水中的碘单质B．候氏制碱工业是以氯化钠为主要原料，制得大量NaOHC．垃圾分类是化废为宝的重要举措，厨余垃级可用来制沼气或堆肥D．华为A1芯片己跻身子全球A1芯片榜单前列，该芯片的主要材料是二氧化硅6．下列指定反应的离子方程式正确的是A．向溶液中滴加稀盐酸：B．向溶液中加入过量铜粉：C．向水中加入绿豆大小的：D．向明矾溶液中加入溶液至沉淀质量最大：7．为除去SiO2中的石灰石杂质，下列可选择的最合适的试剂是A．盐酸 B．氢氟酸 C．稀硫酸 D．NaOH溶液8．碳纳米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是A．碳纳米管属于胶体B．石墨烯属于有机化合物C．C60与金刚石互为同素异形体D．均具有相同的熔点9．下列有关项目的比较中，错误的是A．酸性：H2SiO3＞H2CO3 B．氧化性：Fe3+＞Fe2+C．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3 D．硬度：金刚石＞刚玉

答案1．D【解析】A．铜合金是良好的导体材料，与导光性无关，A错误；B．橡胶不导电，同时不导光，B错误；C．不锈钢为铁合金，是良好的导体材料，与导光性无关，C错误；D．光导纤维，其主要成分是SO2，具有良好的导光性，D正确；答案选D。2．C【解析】A.硅是良好的半导体材料，故A正确；B.二氧化硅常用于制造光导纤维，故B正确；C.石墨能导电，不可用作绝缘材料，故C错误；D.液氨气化时，会吸收大量的热量，常用作制冷剂，故D正确；故选C。3．B【解析】A、晶体硅可用作芯片是因为晶体硅为良好的半导体材料，与熔点高低无关，故A错误；B．浓硫酸与非金属单质反应只体现浓硫酸的强氧化性，故B正确；C、合金熔点都低于成分金属，硬度大于其成分，在我国使用最早的合金是青铜，目前用量最大，用途最广泛的合金是钢，故C错误；D、工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，制取水泥的主要原料为黏土、石灰石、石膏等，制备普通玻璃的主要原料为纯碱、石灰石、石英等，所以制取水泥、玻璃共同使用的主要原料是石灰石，故D错误；故答案选B。4．B【解析】A．硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫，故A错误；B．因为碳酸的酸性小于HCl的酸性，所以二氧化碳气体通入CaCl2溶液不会生成白色沉淀，故B正确；C．玻璃试剂瓶内壁光滑，不容易和与烧碱溶液反应，所以能用玻璃瓶盛放烧碱溶液，故C

错误；D．常温下铜与浓硫酸不发生钝化，铜与浓硫酸常温下不反应，是因为铜性质不活泼，故D错误。故答案：B。5．C【解析】A．萃取剂不能与原溶剂互溶，而乙醇与水相互溶解，所以不能用乙醇萃取碘水中的碘单质，A错误；B．候氏制碱得到的是碳酸氢钠，碳酸氢钠分解生成碳酸钠，B错误；C．将垃圾分类并回收利用，有利于对环境的保护，节约资源，是垃圾处理的发展方向，厨余垃圾经过堆肥制作的有机肥料为大分子物质，厨余垃圾可用来制沼气或堆肥，C正确；D．华为Al芯片己跻身于全球Al芯片榜单前列，该芯片的主要材料是硅，不是二氧化硅，D错误；故选C。6．D【解析】A．硅酸钠溶液与稀盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钠，反应的离子方程式为，故A错