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1、第四章第四章 材料家族中的元素材料家族中的元素第一节第一节 硅硅 无机非金属材料无机非金属材料阅读课本阅读课本P107第一段，请你讲述你阅读第一段，请你讲述你阅读后所获取的信息。后所获取的信息。无机非金属材料主要包括陶瓷材料、无机非金属材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、无机非金属涂层材料等。玻璃材料、无机非金属涂层材料等。特点：耐高温、硬度高、抗腐蚀，有的还有光电特性。特点：耐高温、硬度高、抗腐蚀，有的还有光电特性。材材料料无机非金无机非金属材料属材料新型无机非金属材料新型无机非金属材料传统无机非金属材料传统无机非金属材料（硅酸盐为主要成分）（硅酸盐为主要成分）水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷金属材料金
2、属材料有机合成材料有机合成材料复合材料复合材料同同学学们们想想象象一一下下，所所展展示示的的图图片片，它它们们之间有什么联系呢？之间有什么联系呢？一、半导体材料与单质硅一、半导体材料与单质硅1、物理性质物理性质 请同学阅读课本请同学阅读课本P.108第第1-2段，将你阅读的内段，将你阅读的内容整理成知识小卡片。容整理成知识小卡片。硅硅的的档档案案：硅硅元元素素在在地地壳壳中中的的含含量量仅仅次次于于氧氧元元素素，排排行行老老二二，储储量量丰丰富富。自自然然界界没没有有游游离离的的硅硅，常常见见的的化化合合态态的的硅硅有有二二氧氧化化硅硅和和硅硅酸酸盐盐等等。单单质质硅硅有有晶晶体体硅硅和和无无
3、定定形形硅硅（非非晶晶硅硅）两两种种。晶晶体体硅硅是是灰灰黑黑色色、有有金金属属光光泽泽、硬硬而而脆脆的的固固体体。单单质质硅硅是是良良好好的的半半导导体体材材料料，广广泛泛应应用用于各个领域。于各个领域。硅作为非金属，它是硅作为非金属，它是否具备非金属单质的一般否具备非金属单质的一般性质？请从已学的非金属性质？请从已学的非金属单质着手，（如碳单质、单质着手，（如碳单质、硫单质等）对它们的性质硫单质等）对它们的性质进行比较分析，总结出非进行比较分析，总结出非金属单质的一般性质。金属单质的一般性质。（特别注意硅表现出来的（特别注意硅表现出来的一些特殊性质）一些特殊性质）非金属单质的一般性质：非金
4、属单质的一般性质：1、具有氧化性，可以与与金属化合，生成盐；、具有氧化性，可以与与金属化合，生成盐；2、与氧气化合，生成酸性氧化物；、与氧气化合，生成酸性氧化物；3、活泼非金属单质可从盐溶液中置换出不活泼、活泼非金属单质可从盐溶液中置换出不活泼 非金属单质非金属单质2、化学性质化学性质 在在常常温温下下，硅硅的的化化学学性性质质不不活活泼泼，除除氟氟气气（F2）、氢氢氟氟酸酸（HF）和和强强碱碱外外，不不易易跟跟其其他他物物质质反反应应。加加热热时能跟某些活泼的非金属单质发生反应。时能跟某些活泼的非金属单质发生反应。如：如：Si+O2=SiO2 请尝试书写硅分别与请尝试书写硅分别与氟气（氟气（
5、F2）、）、氢氟酸氢氟酸（HF）和强碱反应的化学方程式。和强碱反应的化学方程式。Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金等。池、硅合金等。3、硅的用途硅的用途(半导体材料半导体材料)晶体管晶体管集成电路集成电路卫星的翅膀卫星的翅膀汽车的尾巴汽车的尾巴4、硅的工业生产硅的工业生产 SiO2+2C=Si（粗硅）粗硅）+2CO 高温在太阳能方面的利用二、二氧化硅与光导纤维二、二氧化硅与光导纤维1、物理性质物理性质请同学阅读请同学阅读课本课本P108内内容
6、，将你阅容，将你阅读的内容整读的内容整理成知识小理成知识小卡片。卡片。二氧化硅档案：我叫二氧化硅，我的结构与金刚石相似，二氧化硅档案：我叫二氧化硅，我的结构与金刚石相似，但我很平凡，随处可见的沙子、石英就是我了。我熔点但我很平凡，随处可见的沙子、石英就是我了。我熔点高；身子硬。水晶价值连城，可用来装饰、制造电子部高；身子硬。水晶价值连城，可用来装饰、制造电子部件和光学仪器，如果将她和我联系起来就很普通了。行件和光学仪器，如果将她和我联系起来就很普通了。行业千万种，但我更喜欢呆在铺路、建筑等平凡岗位上，业千万种，但我更喜欢呆在铺路、建筑等平凡岗位上，为人民服务！为人民服务！图2空间结构表示硅原子
7、图1平面结构交流交流.研讨研讨1、从物质分类看，二氧化硅属于哪类物质？、从物质分类看，二氧化硅属于哪类物质？2、二氧化硅可能具有哪些化学性质？、二氧化硅可能具有哪些化学性质？2、化学性质化学性质二氧化硅的化学性质不活泼，是酸性氧化物。二氧化硅的化学性质不活泼，是酸性氧化物。知识迁移：知识迁移：二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较相二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较相近，请阅读课本，以表格或者其他形式将二氧化碳和近，请阅读课本，以表格或者其他形式将二氧化碳和二氧化硅的化学性质作一个对比。二氧化硅的化学性质作一个对比。物质物质物质物质二氧化碳（二氧化碳（二氧化碳（二氧化碳（COCO2 2）二氧化硅（二氧
8、化硅（二氧化硅（二氧化硅（SiOSiO2 2）与水与水与水与水反应反应反应反应与酸与酸与酸与酸反应反应反应反应与碱与碱与碱与碱反应反应反应反应与与与与碱性氧化碱性氧化碱性氧化碱性氧化物反应物反应物反应物反应与碳与碳与碳与碳反应反应反应反应CO2+H2O=H2CO3 不反应不反应 不反应不反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 SiO2+CaO=CaSiO3 CO2+C=2CO SiO2+2C=Si+2CO 高温高温 高温高温 高温高温 实验室中盛放碱液的试剂瓶实验室中盛放
9、碱液的试剂瓶为什么不用玻璃塞？为什么不用玻璃塞？实验室盛放氢氟酸的试剂瓶实验室盛放氢氟酸的试剂瓶为什么不用玻璃瓶？为什么不用玻璃瓶？思思考考与与探探索索因为玻璃的主要成分是二氧化硅，因为玻璃的主要成分是二氧化硅，易与碱液反应生成对应的硅酸盐，易与碱液反应生成对应的硅酸盐，将瓶盖粘合；将瓶盖粘合；因为玻璃的主要成分是二氧化硅，因为玻璃的主要成分是二氧化硅，氢氟酸与二氧化硅反应：氢氟酸与二氧化硅反应：SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O。3、用途用途 请你请你阅读课本阅读课本P109有关二氧化硅的用途方面的内容，有关二氧化硅的用途方面的内容，归纳总结你所
10、获取的信息。归纳总结你所获取的信息。二氧化硅用途广，石英表中的压电材料、光导纤维等二氧化硅用途广，石英表中的压电材料、光导纤维等 表表1 光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆光纤光缆光纤光缆光纤光缆 普通光缆普通光缆普通光缆普通光缆 每根光缆可同时通过每根光缆可同时通过每根光缆可同时通过每根光缆可同时通过1010亿路电话亿路电话亿路电话亿路电话 8 8管同轴电缆，每条通话管同轴电缆，每条通话管同轴电缆，每条通话管同轴电缆，每条通话18001800路路路路 原料来源广原料来源广原料来源广原料来源广 资源较少资源较少资源较少资源较少 质量轻，不怕腐蚀，铺设方便质量轻，不怕腐蚀，
11、铺设方便质量轻，不怕腐蚀，铺设方便质量轻，不怕腐蚀，铺设方便 质量大，怕腐蚀质量大，怕腐蚀质量大，怕腐蚀质量大，怕腐蚀 抗电磁干扰，保密性好，不发生抗电磁干扰，保密性好，不发生抗电磁干扰，保密性好，不发生抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射电辐射电辐射电辐射 不抗电磁干扰，发生电辐射不抗电磁干扰，发生电辐射不抗电磁干扰，发生电辐射不抗电磁干扰，发生电辐射 阅读课文阅读课文P.109P.109最后一段，整理最后一段，整理有关硅酸盐的资料卡片。有关硅酸盐的资料卡片。硅酸盐材料是传统的无机非金属材料，硅酸盐制硅酸盐材料是传统的无机非金属材料，硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。主要如：玻品性质
12、稳定，熔点较高，大都难溶于水。主要如：玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、水玻璃等。璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、水玻璃等。三、硅酸盐与无机非金属材料三、硅酸盐与无机非金属材料（一）玻璃（一）玻璃 请你阅读玻璃的有关内容，找出生产玻璃的原料、请你阅读玻璃的有关内容，找出生产玻璃的原料、条件、主要设备及其主要的反应。条件、主要设备及其主要的反应。1、原料：纯碱（原料：纯碱（Na2CO3）、石灰石（）、石灰石（CaCO3）、）、石英（石英（SiO2）2、条件：高温条件：高温3、主要设备：玻璃熔炉主要设备：玻璃熔炉4、主要反应：主要反应：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 Na2CO3+SiO2=Na2
13、SiO3+CO2 高温高温高温高温1、原料：石灰石、黏土、原料：石灰石、黏土2、主要成分主要成分硅硅酸酸三三钙钙（3CaO SiO2、硅硅酸酸二二钙钙（2CaO SO2）、铝铝酸三钙（酸三钙（3CaO Al2O3）2、用途：建筑行业用途：建筑行业（二）水泥（二）水泥水泥在各个工程上应用水泥在各个工程上应用 请你阅读水泥的有关内容，找出生产水泥的原料、请你阅读水泥的有关内容，找出生产水泥的原料、水泥的主要成分及特性。水泥的主要成分及特性。学前思考：为什么在英文中用学前思考：为什么在英文中用ChinaChina表示中国？表示中国？（三）陶瓷（三）陶瓷 陶器的生产是人类发展史上的一块里程碑，是人陶器
14、的生产是人类发展史上的一块里程碑，是人类最早不用大自然的现成材料而制成的器具，制陶技类最早不用大自然的现成材料而制成的器具，制陶技术可以说是最古老的材料技术，是人类材料技术的发术可以说是最古老的材料技术，是人类材料技术的发端。因此，恩格斯把陶器的出现作为新石器时代开始端。因此，恩格斯把陶器的出现作为新石器时代开始的标志。我国是世界上最早生产陶器的国家。有黑陶、的标志。我国是世界上最早生产陶器的国家。有黑陶、白陶、彩陶等多个品种。陕西临潼出土的秦始皇兵马白陶、彩陶等多个品种。陕西临潼出土的秦始皇兵马俑，被人们称作俑，被人们称作“世界奇观世界奇观”，它们就是在烧成的陶，它们就是在烧成的陶胎上进行彩
15、绘而制成的，称为彩绘陶，其工艺水平令胎上进行彩绘而制成的，称为彩绘陶，其工艺水平令世人叹为观止。制瓷器的要求比制陶器高，它需要纯世人叹为观止。制瓷器的要求比制陶器高，它需要纯净的黏土作原料，烧制温度也相对高一些。因此，瓷净的黏土作原料，烧制温度也相对高一些。因此，瓷器比陶器瓷体白净，质地致密。瓷器是中华文明的象器比陶器瓷体白净，质地致密。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，瓷器和中国都以征。在许多拉丁语系国家中，瓷器和中国都以“CHINA”CHINA”这同一种字母拼音表示。这同一种字母拼音表示。增长增长见识见识陶器的制作工序陶器的制作工序一、高温结构陶瓷一、高温结构陶瓷二、生物陶瓷二、生物陶瓷三、压电陶瓷三、压电陶瓷新型的陶瓷新型的陶瓷 请阅读课文材料，小组讨论归纳新型无机非金属材料请阅读课文材料，小组讨论归纳新型无机非金属材料的主要特点。的主要特点。新型无机非金属材料的主要特点：新型无机非金属材料的主要特点：1 1、强度高，耐高温；、强度高，耐高温；2 2、具有电学特性：绝缘体、半导体、导体等；、具有电学特性：绝缘体、半导体、导体等；3 3、具有光学特性：发光、透光（可见光、红外光、具有光学特性：发光、透光（可见光、红外光、射线）；射线）；4 4、具有生物功能。、具有生物功能。