1、课题 1 无机非金属材料 了解传统的硅酸盐工业的生产特点，知道其生产原理和产品的主要成分。 能举例说明无机非金属材料的特点。 讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。 知识梳理 1生产陶瓷的主要原料是 ，其主要生产过程为：混合 成型干燥烧结冷 却。陶瓷的主要性质有 、 、 、 、 。 2制造普通玻璃的原料有 、 、 ，发生的主要反应的化学方程式 是 、 。 3制造普通硅酸盐水泥的原料有 、 、 。普通硅酸盐水泥的主要 成分是 、 、 、 。 水泥在空气中能吸水硬化，在水中也能硬化，即具有 性，因此是水下工程不可缺少 的材料。水泥、沙子和碎石等的混合物叫 ，它的膨胀
2、系数与钢筋相当，因 此它常用钢筋作结构，增大强度。 4氮化硅是一种新型的无机非金属材料，它的制造方法有多种，一种方法是将高纯硅与纯 氮气混合，在 1300条件下反应制得，化学方程式为 ；也可以 用四氯化硅和氮气在氢气保护下反应制得，化学方程式为 。 5工业上用二氧化硅和碳在电炉中反应可以制得硅，反应的方程式为 ， 但这样制得的硅纯度不高，要制得高纯硅，可以将上述粗硅与氯化氢气体在 250300条 件下反应，制得三氯硅烷，提纯后的三氯硅烷被高纯度的氢气还原，即可以得到高纯硅。 写出以上反应的化学方程式 、 。 6写出二氧化硅和碳在电炉中加热至高温生成碳化硅（金刚砂）的化学方程式 ，反应中的氧化剂
3、和还原剂的质量之比是 。 71985 年，科学家发现了 C60 分子是由 60 个碳原子构成的，它的形状像足球，因此又叫 足球烯。1991 年科学家又发现了一种碳的单质碳纳米管，它是由六边环形的碳原子构 成的管状分子。用你学到的化学知识回答下列问题： C 60 所以称为足球烯，是因为分子中有 键，所以 C60 可以与氢气发生 反应。 金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质是否相同？ ，原因是 。 常温下足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼？ ，简要说明原因 。 请你设计一个方案，证明足球烯和纳米碳管是由碳元素组成的（以足球烯为例，用文字 简要叙述）： 。 方法导引 1硅酸盐工业 陶瓷 玻璃 水泥
4、 原料 粘土（高岭土） 纯碱、石英、石灰石 石灰石、粘土等 生产条件 高温 高温 高温 原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2 复杂的物理 化学变化 主要成分 复杂的硅酸盐 硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅 硅酸三钙、硅酸二钙、 铝酸三钙、铁铝酸钙 主要性质 抗氧化、抗酸碱 腐蚀、耐高温等 无固定熔点 具有水硬性 2新型无机非金属材料 无机非金属包括两大类：一类是传统无机非金属材料；二类是新型无机非金属材料。 传统无机非金属材料：主要指硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等，其优点是有抗腐蚀性、 耐高温等，但也有质脆、经不起热冲
5、击等弱点。新型无机非金属材料：主要指新型陶瓷、 光导纤维等。新型无机非金属材料除继承传统无机非金属材料的许多优点、克服某些弱点 外，还具有如下特性：耐高温、强度高。具有电学特性，可用作集成电路的半导体。 具有光学特性，如光导纤维，用于光缆通讯、医疗、信息处理等。具有生物功能。 例题 1水泥的成分主要有 Ca2SiOx、Ca 3SiOy、Ca 3Al2Oz，则 x ，y ，z 。 分别用氧化物形式表示其组成为 、 、 。 解析这是一个连带型的推断填空题。前后空格之间有着一定的联系，只有正确填写前面 的空格，才可能得出最后的正确结果。此题可分二步考虑，第一步要正确写出水泥的各种 成分中氧原子的个数
6、，第二步在已确定的化学式的基础上，将其变换成氧化物的形式，根 高 温 高 温 据化合物分子中多元素化合价代数和等于零的原则，可得 x4，y5，z6，代入化学式 中可得 Ca2SiO4、Ca 3SiO5、Ca 3Al2O6，改写成氧化物的形式分别为： 2CaOSiO2， 3CaOSiO2， 3CaOAl2O3。 必须指出，在氧化物的表示形式中，两种氧化物的化学式中间用的小黑点，已将这两种 氧化物分隔成独立的部分。因此 CaO 前面的系数并不能包括后面的 SiO2。 答案4 ；5 ；6 ；2CaO SiO2 ；3CaO SiO2；3CaO Al2O3 例题 2氮化硅(Si 3N4)是一种非氧化物高
7、温陶瓷结构材料。粉末状的 Si3N4 可以由 SiCl4 蒸气 和 NH3 气体混合物制取。粉末状的 Si3N4 对空气和水都不稳定。但是，将粉末状的 Si3N4 和 适量的 MgO 在 2301.01105Pa 和 185的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密， 对空气和水相当稳定的固体材料。 写出由 SiCl4 和 NH3 制备 Si3N4 的化学方程式 ； 分别写出粉末状的 Si3N4 和 H2O 及 O2 反应的方程式 、 ； 为什么结构紧密的固体 Si3N4 不再受水和 O2 的侵蚀？ 。 解析SiCl 4 和 NH3 反应，生成 Si3N4，其中 Si、N 的化合价均未变，所以另一产物应为 HCl；Si 3N4 和 H2O 反应时，SiN 键要向 SiO 键转化，生成稳定的 SiO2 和 N2；Si 3N4 与 MgO 在密闭容器中热处理后，使 Si3N4 表面形成一层 SiO2 保护层，阻止了 Si3N4 继续受 空气中的 O2 和 H2O 的侵蚀。 答案3SiCl 44NH 3Si 3N412HCl Si 3N46H 2O3SiO 24NH 3 Si3N43O 23SiO 22N 2 Si 3N4 和 MgO 在密闭容器中热处理后使 Si3N4 表面生成了一层 SiO2 保护层，阻止了 Si3N4 继续受 H2O 和 O2 的侵蚀。
