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高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题1 无机非金属材料评课课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题1 无机非金属材料评课课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了答案A，硅酸盐或硅的氧化物，硅酸盐，石英砂，石灰石，Na2SiO3，CaSiO3，硅酸二钙，铁铝酸4CaO·，空气和水中等内容，欢迎下载使用。
下列说法正确的是 ( )。A．硅材料广泛应用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
了解普通陶瓷、普通玻璃和普通水泥的生产原料、制作过程、主要性能和用途。了解几种特殊玻璃的主要性能和用途。了解新型陶瓷、单晶硅、石墨、金刚石、足球烯等的生产原料、制作过程、主要性能和用途。以玻璃和陶瓷为例认识物质的组成、结构、性能和用途之间的关系。
传统硅酸盐工业(1)概念：以___________________为原料，经加热制成________产品的工业叫做硅酸盐工业。如制造_____、_____、_____等产品的工业。(2)特点：稳定性，硬度 ，熔点 ， 溶于水，绝缘，耐腐蚀等。
陶瓷(1)制造陶瓷的主要原料：_____。(2)制造陶瓷的一般过程： _____ 、 _____ 、 _____ 、 _____ 、 _____ 、成品陶瓷器。(3)种类(根据原料、烧制温度划分)： _____ 、 _____ 、 _____ 。玻璃(1)主要生产原料：_______、 _______ 、_____。(2)反应原理(用化学反应方程式表示)：_________________________________；
________________________________ 。(3)主要工序：_____、 _____ 、 _____和_____ 。(4)普通玻璃的成分：_______、_______和SiO2熔合在一起而形成的玻璃态物质。水泥(普通硅酸盐水泥)(1)主要生产原料：_______和______。(2)普通水泥的成分： ____________________ 、 ___________________ 、 _____________________和________________________等。
硅酸三钙(3CaO·SiO2)
铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
(2CaO·SiO2)
·Al2O3·Fe2O3)
(5)用途：①水泥砂浆： 、 和水的混合物。②混凝土： 、 和 的混合物。
新型陶瓷新型陶瓷的组成已突破了以_______两种元素为主的传统组成体系，进一步提高了陶瓷的性能。(1)碳化硅陶瓷①特性：硬度___，化学性质_____，耐______________，可作航天器的涂层材料。②工业上制取碳化硅的反应方程式：____________________________。
(2)氮化硅(金刚砂)陶瓷①特性与用途：熔点___，硬度___，化学性质_____，在高温时仍可保持室温时的强度和硬度，可用于制造_____、___________和______________等。②制取氮化硅(Si3N4)的反应式。a．____________________；b． _________________________________ 。
现代信息基础材料——单晶硅(1)硅是目前半导体工业最重要的基础材料，制取纯度为95%～99%的硅(粗硅)的反应化学方程式为________________________________。(2)用纯度为95%～99%的硅再生产高纯度硅的反应化学方程式是① ____________________________ ；② ________________________________。
陶器和瓷器是否相同？提示 不同；陶器和瓷器从化学组成上来看差别并不大，它们分类的依据主要是从原料、烧制温度、工艺、产品外观上存在的差别。 陶器和瓷器的主要差别
玻璃为什么能被人工吹制成各种形状？提示 玻璃不是晶体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可被吹制成各种形状的制品。
下列物质中主要成分是硅酸盐的是 ( )。①钢化玻璃 ②黏土 ③石英 ④硅藻土 ⑤陶瓷 ⑥水泥 ⑦有机玻璃A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑦C．①②⑤⑥ D．①④⑤⑥提示 石英、硅藻土的主要成分为SiO2，有机玻璃不是玻璃，属于有机高聚物。其他的主要成分都是硅酸盐。答案 C
下列物质中，具有固定熔、沸点的是 ( )。A．玻璃 B．水泥 C．陶瓷 D．纯碱提示 具有固定熔、沸点的材料应属于纯净物，而玻璃、水泥、陶瓷都是混合物，因而不具有固定的熔、沸点。纯碱即Na2CO3是一种纯净物，所以具有固定的熔、沸点。答案 D
新型陶瓷材料是不是陶瓷？提示 新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了，只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性，并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽，都属于脆性材料，容易碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。
金刚石、石墨、C60、晶体硅的性质有何不同？提示
沙石、黏土、石英、石棉、高岭石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物，传统硅酸盐产品以黏土、石英、钾长石和钠长石为原料。原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧结构的特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等。几种主要的硅酸盐产品比较：
根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是 ( )。①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐 ③反应条件是高温 ④发生复杂的物理、化学反应A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④解析 硅酸盐工业的主要特点是：生产原料是含有硅元素的物质；生产产品的物质类型属于硅酸盐；使物质发生变化的条件是高温；物质变化的类型，既有物理变化，又有多种复杂的化学变化。答案 D
与陶瓷、玻璃、水泥同类的物质是 ( )。A．光导纤维 B．有机玻璃 C．人造纤维 D．砖瓦解析 陶瓷、玻璃、水泥属于硅酸盐材料，是传统无机非金属材料，因此只有D项符合。答案 D
新型无机非金属材料的特征(1)能承受高温，强度高；(2)具有电学特征；(3)具有光学特征；(4)具有生物功能。碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较
下列对材料的特性及用途的叙述不正确的是 ( )。A．氧化铝陶瓷具有两性，因此用来制造人造牙齿B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机部 件C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料D．人造刚玉硬度高，可用于制造刚玉球磨机
解析 本题以新型无机非金属材料为题材着重考查了性质决定用途这一原则，并与生产和生活相联系。要求学生能够认识生产、生活中化学的重要作用。氧化铝陶瓷用来制造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其两性；氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，所以用于制造柴油机部件时不需要冷却，损失的能量小；光导纤维传导光的能力很强，在通讯时用于传导光信号；人造刚玉(氧化铝)硬度高，所以可用作球磨机材料。答案 A
新型无机非金属材料是人们根据生活的需要，利用先进的科学技术，由无机物研制出的一些具有特殊结构、特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以下几点：(1)新型无机非金属材料属于无机物；(2)新型无机非金属材料是高科技产品；(3)新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。
在高新技术蓬勃发展的今天，陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”，广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域。下列说法中正确的是 ( )。A．新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料B．新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷C．制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主D．现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异，具有 很好的延性和超塑性
解析 新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的范围，不再是传统的硅酸盐材料，故A是错误的。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料，故C错误。目前，人们成功制造出的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材料，延性不会很好，故D错误。答案 B
石棉[Na2Fe5Si8O22(OH)2]虽是一种致癌物质，但也是一种重要的基础材料。某研究小组拟用石棉来生产纯硅，其工艺流程如下图所示：
实验探究七 工业用石棉制硅
(1)工业上常用SiO2与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是 ( )。A．SiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥
C．试剂A只可能使用盐酸D．1 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的稀硝酸作用，至少 需消耗5 L 3 ml·L－1 HNO3溶液(2)已知：SiHCl3、SiCl4常温下均为液体，工业上分离SiHCl3、SiCl4的操作方法为________________________。(3)该生产工艺中可以循环使用的物质是______________。
(4)假设在每一轮次的投料生产中，硅元素无损失，反应①中HCl的利用率为60%，反应②中H2的利用率为80%。则下一轮次的生产中，需补充投入HCl和H2的体积比为________________________________________________________________________。解析 (1)选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2而不能用于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有SiC，其Si和SiC的物质的量之比为1∶1，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：
选项C，试剂A还可使用稀H2SO4。选项D，根据硅酸盐改写成氧化物的方法，Na2Fe5Si8O22(OH)2可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O与稀硝酸反应生成NaNO3、Fe(NO3)3，起酸性作用的硝酸是17 ml，起氧化剂作用的硝酸是1 ml，所以共需18 ml HNO3。(2)SiHCl3、SiCl4常温下均为液体，但SiHCl3、SiCl4的沸点不同，所以工业上可用蒸馏的方法分离它们。(3)根据转化关系图和相关反应可知，HCl、H2既是反应物，同时也是生成物，所以二者可以循环使用。
下列说法正确的是 ( )。A．硅材料广泛应用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
了解普通陶瓷、普通玻璃和普通水泥的生产原料、制作过程、主要性能和用途。了解几种特殊玻璃的主要性能和用途。了解新型陶瓷、单晶硅、石墨、金刚石、足球烯等的生产原料、制作过程、主要性能和用途。以玻璃和陶瓷为例认识物质的组成、结构、性能和用途之间的关系。
传统硅酸盐工业(1)概念：以___________________为原料，经加热制成________产品的工业叫做硅酸盐工业。如制造_____、_____、_____等产品的工业。(2)特点：稳定性，硬度 ，熔点 ， 溶于水，绝缘，耐腐蚀等。
陶瓷(1)制造陶瓷的主要原料：_____。(2)制造陶瓷的一般过程： _____ 、 _____ 、 _____ 、 _____ 、 _____ 、成品陶瓷器。(3)种类(根据原料、烧制温度划分)： _____ 、 _____ 、 _____ 。玻璃(1)主要生产原料：_______、 _______ 、_____。(2)反应原理(用化学反应方程式表示)：_________________________________；
________________________________ 。(3)主要工序：_____、 _____ 、 _____和_____ 。(4)普通玻璃的成分：_______、_______和SiO2熔合在一起而形成的玻璃态物质。水泥(普通硅酸盐水泥)(1)主要生产原料：_______和______。(2)普通水泥的成分： ____________________ 、 ___________________ 、 _____________________和________________________等。
硅酸三钙(3CaO·SiO2)
铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
(2CaO·SiO2)
·Al2O3·Fe2O3)
(5)用途：①水泥砂浆： 、 和水的混合物。②混凝土： 、 和 的混合物。
新型陶瓷新型陶瓷的组成已突破了以_______两种元素为主的传统组成体系，进一步提高了陶瓷的性能。(1)碳化硅陶瓷①特性：硬度___，化学性质_____，耐______________，可作航天器的涂层材料。②工业上制取碳化硅的反应方程式：____________________________。
(2)氮化硅(金刚砂)陶瓷①特性与用途：熔点___，硬度___，化学性质_____，在高温时仍可保持室温时的强度和硬度，可用于制造_____、___________和______________等。②制取氮化硅(Si3N4)的反应式。a．____________________；b． _________________________________ 。
现代信息基础材料——单晶硅(1)硅是目前半导体工业最重要的基础材料，制取纯度为95%～99%的硅(粗硅)的反应化学方程式为________________________________。(2)用纯度为95%～99%的硅再生产高纯度硅的反应化学方程式是① ____________________________ ；② ________________________________。
陶器和瓷器是否相同？提示 不同；陶器和瓷器从化学组成上来看差别并不大，它们分类的依据主要是从原料、烧制温度、工艺、产品外观上存在的差别。 陶器和瓷器的主要差别
玻璃为什么能被人工吹制成各种形状？提示 玻璃不是晶体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可被吹制成各种形状的制品。
下列物质中主要成分是硅酸盐的是 ( )。①钢化玻璃 ②黏土 ③石英 ④硅藻土 ⑤陶瓷 ⑥水泥 ⑦有机玻璃A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑦C．①②⑤⑥ D．①④⑤⑥提示 石英、硅藻土的主要成分为SiO2，有机玻璃不是玻璃，属于有机高聚物。其他的主要成分都是硅酸盐。答案 C
下列物质中，具有固定熔、沸点的是 ( )。A．玻璃 B．水泥 C．陶瓷 D．纯碱提示 具有固定熔、沸点的材料应属于纯净物，而玻璃、水泥、陶瓷都是混合物，因而不具有固定的熔、沸点。纯碱即Na2CO3是一种纯净物，所以具有固定的熔、沸点。答案 D
新型陶瓷材料是不是陶瓷？提示 新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了，只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性，并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽，都属于脆性材料，容易碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。
金刚石、石墨、C60、晶体硅的性质有何不同？提示
沙石、黏土、石英、石棉、高岭石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物，传统硅酸盐产品以黏土、石英、钾长石和钠长石为原料。原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧结构的特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等。几种主要的硅酸盐产品比较：
根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是 ( )。①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐 ③反应条件是高温 ④发生复杂的物理、化学反应A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④解析 硅酸盐工业的主要特点是：生产原料是含有硅元素的物质；生产产品的物质类型属于硅酸盐；使物质发生变化的条件是高温；物质变化的类型，既有物理变化，又有多种复杂的化学变化。答案 D
与陶瓷、玻璃、水泥同类的物质是 ( )。A．光导纤维 B．有机玻璃 C．人造纤维 D．砖瓦解析 陶瓷、玻璃、水泥属于硅酸盐材料，是传统无机非金属材料，因此只有D项符合。答案 D
新型无机非金属材料的特征(1)能承受高温，强度高；(2)具有电学特征；(3)具有光学特征；(4)具有生物功能。碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较
下列对材料的特性及用途的叙述不正确的是 ( )。A．氧化铝陶瓷具有两性，因此用来制造人造牙齿B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机部 件C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料D．人造刚玉硬度高，可用于制造刚玉球磨机
解析 本题以新型无机非金属材料为题材着重考查了性质决定用途这一原则，并与生产和生活相联系。要求学生能够认识生产、生活中化学的重要作用。氧化铝陶瓷用来制造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其两性；氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，所以用于制造柴油机部件时不需要冷却，损失的能量小；光导纤维传导光的能力很强，在通讯时用于传导光信号；人造刚玉(氧化铝)硬度高，所以可用作球磨机材料。答案 A
新型无机非金属材料是人们根据生活的需要，利用先进的科学技术，由无机物研制出的一些具有特殊结构、特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以下几点：(1)新型无机非金属材料属于无机物；(2)新型无机非金属材料是高科技产品；(3)新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。
在高新技术蓬勃发展的今天，陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”，广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域。下列说法中正确的是 ( )。A．新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料B．新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷C．制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主D．现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异，具有 很好的延性和超塑性
解析 新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的范围，不再是传统的硅酸盐材料，故A是错误的。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料，故C错误。目前，人们成功制造出的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材料，延性不会很好，故D错误。答案 B
石棉[Na2Fe5Si8O22(OH)2]虽是一种致癌物质，但也是一种重要的基础材料。某研究小组拟用石棉来生产纯硅，其工艺流程如下图所示：
实验探究七 工业用石棉制硅
(1)工业上常用SiO2与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是 ( )。A．SiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥
C．试剂A只可能使用盐酸D．1 ml Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的稀硝酸作用，至少 需消耗5 L 3 ml·L－1 HNO3溶液(2)已知：SiHCl3、SiCl4常温下均为液体，工业上分离SiHCl3、SiCl4的操作方法为________________________。(3)该生产工艺中可以循环使用的物质是______________。
(4)假设在每一轮次的投料生产中，硅元素无损失，反应①中HCl的利用率为60%，反应②中H2的利用率为80%。则下一轮次的生产中，需补充投入HCl和H2的体积比为________________________________________________________________________。解析 (1)选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2而不能用于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有SiC，其Si和SiC的物质的量之比为1∶1，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：
选项C，试剂A还可使用稀H2SO4。选项D，根据硅酸盐改写成氧化物的方法，Na2Fe5Si8O22(OH)2可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O与稀硝酸反应生成NaNO3、Fe(NO3)3，起酸性作用的硝酸是17 ml，起氧化剂作用的硝酸是1 ml，所以共需18 ml HNO3。(2)SiHCl3、SiCl4常温下均为液体，但SiHCl3、SiCl4的沸点不同，所以工业上可用蒸馏的方法分离它们。(3)根据转化关系图和相关反应可知，HCl、H2既是反应物，同时也是生成物，所以二者可以循环使用。
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