無機化合物 第一課時 導(dǎo)學(xué)案-高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

人教版（2019）高中化學(xué)必修第二冊5.3無機化合物第一課時教案教學(xué)目標(biāo)通過閱讀和討論，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的主要生產(chǎn)原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受傳統(tǒng)硅酸鹽材料在城鄉(xiāng)建設(shè)中發(fā)揮的重要作用。通過學(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，感受新型無機非金屬材料的奇特性能及其在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。結(jié)合身邊的生活用品、電子產(chǎn)品、建筑物等用到的無機非金屬材料，感受化學(xué)材料的作用巨大，提高學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)、投身國家建設(shè)的社會責(zé)任感。教學(xué)重難點：教學(xué)重點：玻璃、水泥、硅、二氧化硅等無機非金屬材料的主要性能及用途，普通玻璃的主要成分。教學(xué)難點：粗硅提取的原理。教學(xué)設(shè)計【引入】材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。從組成上看，許多無機非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展對材料性能要求的提高，一批新型無機非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術(shù)領(lǐng)域必需的材料。【講解】一、硅酸鹽材料1、無機非金屬材料2、傳統(tǒng)無機非金屬材料：、、?！举Y料卡片】硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。每個Si結(jié)合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點?！舅伎寂c交流】普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料,經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化而制得。你能寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑【資料卡片】生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有鉛的原料制造的光學(xué)玻璃，透光性好，折射率高，可以用來制造眼鏡、照相機和光學(xué)儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾?！局v解】二、新型無機非金屬材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在與結(jié)構(gòu)存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第___位___________________

______________(2)硅的應(yīng)用：半導(dǎo)體材料，集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池等(3)硅的工業(yè)制取SiO2+2CSi+2CO↑【資料卡片】高純硅的制備工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經(jīng)氫氣還原得到高純硅。(4)二氧化硅二氧化硅可用來生產(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)男盘柌灰姿p，能有效提高通信效率。2.新型陶瓷【科學(xué)·技術(shù)·社會】高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等。壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等。透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。超導(dǎo)陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。3.碳納米材料碳納米材料是近年來人們十分關(guān)注的一類新型無機非金屬材料，主要包括、、等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的發(fā)現(xiàn)為納米科學(xué)提供了重要的研究對象，開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時代。碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當(dāng)高的強度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強度。作為一種具有優(yōu)異性能的新型材料，石墨烯在光電器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究正在不斷深入。知識梳理知識點一硅酸鹽材料基本知識：1．無機非金屬材料：從組成上看，許多無機非金屬材料多含、等元素，具有、、等特點，以及特殊的、等性能。2．硅酸鹽及其結(jié)構(gòu)(1)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧結(jié)構(gòu)，原子在中心，原子在四面體的4個頂角，每個Si結(jié)合個O，每個O結(jié)合個Si。(2)硅酸鹽的特性硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點。3．常見的硅酸鹽材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土，輔助原料：適量的石膏設(shè)備陶瓷窯玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分含水的鋁硅酸鹽硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、制造玻璃纖維等大量用于建筑和水利工程答案：1．硅、氧，耐高溫、抗腐蝕、硬度高光學(xué)、電學(xué)等性能。2.四面體，Si，O，4，2。3.黏土純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土，輔助原料：適量的石膏玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯知識點二硅及二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)基本知識：1．硅和二氧化硅(1)硅的存在與結(jié)構(gòu)存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第二位(2)高純硅的制備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(高純硅)①②③其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為①粗硅制備：②③提純：；(3)硅和二氧化硅的用途：高純硅廣泛用于技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。SiO2用于生產(chǎn)。答案：1．(1)地殼中居第二位氧化物和硅酸鹽第三周期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。光導(dǎo)纖維。2．新型陶瓷新型材料成分性能主要應(yīng)用金剛砂硬度、耐、抗氧化磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅、氮化硅、金屬氧化物耐、抗氧化、耐用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等壓電陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽等能實現(xiàn)能和能的相互轉(zhuǎn)化用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等透明陶瓷氧化鋁、氧化釔等透明陶瓷；氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷具有優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫、好用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測窗等超導(dǎo)陶瓷—臨界溫度下具有超導(dǎo)性用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域答案：碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化耐高溫、抗氧化、耐腐蝕能實現(xiàn)機械能和電能的相互轉(zhuǎn)化具有優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫、絕緣性好—臨界溫度下具有超導(dǎo)性3.碳納米材料概念性能用途富勒烯由構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，如0—制碳納米材料碳納米管由卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑比表面積大，有相當(dāng)高的和優(yōu)良的性能生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等石墨烯厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強度在光電器件、超級電容器、電池、復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究在不斷深入答案：概念性能用途富勒烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，如C60—碳納米管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)高的強度和優(yōu)良的電學(xué)性能石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強度

課后練1．據(jù)報道，我國華為公司的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為世界“5G”通訊標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分。隨著“5G”時代的逐漸到來，以光導(dǎo)纖維為基礎(chǔ)的信息高速通道更顯重要。制造光導(dǎo)纖維的材料是A．銅合金 B．橡膠 C．不銹鋼 D．二氧化硅2．下列關(guān)于物質(zhì)用途的敘述中，不正確的是A．硅可用于制作半導(dǎo)體材料B．二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維C．石墨可用作絕緣材料D．液氨可用作制冷劑3．下列說法正確的是A．因為晶體硅有熔點高硬度大的性質(zhì)，所以被用來做芯片B．在一定條件下，濃硫酸能與非金屬C、S等反應(yīng)，體現(xiàn)了濃H2SO4的強氧化性C．合金熔點、硬度都低于成分金屬，青銅是使用最早的合金，鋼是用量最大用途最廣的合金D．工業(yè)合成氨是人工固氮的主要方法，工業(yè)生產(chǎn)玻璃、水泥都需要用到的原材料是石英砂4．下列說法正確的是A．硫在空氣中的燃燒的最終產(chǎn)物是三氧化硫B．二氧化碳?xì)怏w通入CaCl２溶液反應(yīng)，不會生成白色沉淀C．二氧化硅能與燒堿溶液反應(yīng)，不能用玻璃瓶盛放燒堿溶液D．在常溫下，濃硫酸不與銅反應(yīng),是因為銅被鈍化5．下列說法正確的是（）A．可以用乙醇萃取碘水中的碘單質(zhì)B．候氏制堿工業(yè)是以氯化鈉為主要原料，制得大量NaOHC．垃圾分類是化廢為寶的重要舉措，廚余垃級可用來制沼氣或堆肥D．華為A1芯片己躋身子全球A1芯片榜單前列，該芯片的主要材料是二氧化硅6．下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是A．向溶液中滴加稀鹽酸：B．向溶液中加入過量銅粉：C．向水中加入綠豆大小的：D．向明礬溶液中加入溶液至沉淀質(zhì)量最大：7．為除去SiO2中的石灰石雜質(zhì)，下列可選擇的最合適的試劑是A．鹽酸 B．氫氟酸 C．稀硫酸 D．NaOH溶液8．碳納米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法正確的是A．碳納米管屬于膠體B．石墨烯屬于有機化合物C．C60與金剛石互為同素異形體D．均具有相同的熔點9．下列有關(guān)項目的比較中，錯誤的是A．酸性：H2SiO3＞H2CO3 B．氧化性：Fe3+＞Fe2+C．熱穩(wěn)定性：Na2CO3＞NaHCO3 D．硬度：金剛石＞剛玉

答案1．D【解析】A．銅合金是良好的導(dǎo)體材料，與導(dǎo)光性無關(guān)，A錯誤；B．橡膠不導(dǎo)電，同時不導(dǎo)光，B錯誤；C．不銹鋼為鐵合金，是良好的導(dǎo)體材料，與導(dǎo)光性無關(guān)，C錯誤；D．光導(dǎo)纖維，其主要成分是SO2，具有良好的導(dǎo)光性，D正確；答案選D。2．C【解析】A.硅是良好的半導(dǎo)體材料，故A正確；B.二氧化硅常用于制造光導(dǎo)纖維，故B正確；C.石墨能導(dǎo)電，不可用作絕緣材料，故C錯誤；D.液氨氣化時，會吸收大量的熱量，常用作制冷劑，故D正確；故選C。3．B【解析】A、晶體硅可用作芯片是因為晶體硅為良好的半導(dǎo)體材料，與熔點高低無關(guān)，故A錯誤；B．濃硫酸與非金屬單質(zhì)反應(yīng)只體現(xiàn)濃硫酸的強氧化性，故B正確；C、合金熔點都低于成分金屬，硬度大于其成分，在我國使用最早的合金是青銅，目前用量最大，用途最廣泛的合金是鋼，故C錯誤；D、工業(yè)合成氨是N2與H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3，屬于人工固氮，制取水泥的主要原料為黏土、石灰石、石膏等，制備普通玻璃的主要原料為純堿、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錯誤；故答案選B。4．B【解析】A．硫在空氣中的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫，故A錯誤；B．因為碳酸的酸性小于HCl的酸性，所以二氧化碳?xì)怏w通入CaCl2溶液不會生成白色沉淀，故B正確；C．玻璃試劑瓶內(nèi)壁光滑，不容易和與燒堿溶液反應(yīng)，所以能用玻璃瓶盛放燒堿溶液，故C

錯誤；D．常溫下銅與濃硫酸不發(fā)生鈍化，銅與濃硫酸常溫下不反應(yīng)，是因為銅性質(zhì)不活潑，故D錯誤。故答案：B。5．C【解析】A．萃取劑不能與原溶劑互溶，而乙醇與水相互溶解，所以不能用乙醇萃取碘水中的碘單質(zhì)，A錯誤；B．候氏制堿得到的是碳酸氫鈉，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉，B錯誤；C．將垃圾分類并回收利用，有利于對環(huán)境的保護，節(jié)約資源，是垃圾處理的發(fā)展方向，廚余垃圾經(jīng)過堆肥制作的有機肥料為大分子物質(zhì)，廚余垃圾可用來制沼氣或堆肥，C正確；D．華為Al芯片己躋身于全球Al芯片榜單前列，該芯片的主要材料是硅，不是二氧化硅，D錯誤；故選C。6．D【解析】A．硅酸鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)生成硅酸沉淀和氯化鈉，反應(yīng)的離子方程式為，故A錯