學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課題1無(wú)機(jī)非金屬材料名師導(dǎo)航知識(shí)梳理一、傳統(tǒng)硅酸鹽材料__________、__________、__________等材料的化學(xué)組成大多屬于硅酸鹽類化合物，所以稱為硅酸鹽材料.原料：硅酸鹽、硅的氧化物等，如沙石、黏土、石英、石棉、云母、高嶺石。結(jié)構(gòu)導(dǎo)致硅酸鹽穩(wěn)定性增強(qiáng)、強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等性能。1。陶瓷傳統(tǒng)陶瓷：新石器時(shí)代的陶器；唐宋時(shí)代的唐三彩及宋代鈞瓷.傳統(tǒng)陶瓷工藝：將____________與___________混合通過高溫?zé)Y(jié)而成.流程：___________→___________→干燥→___________→冷卻。彩釉：釉料中含一些金屬及其化合物，當(dāng)窯內(nèi)空氣含量發(fā)生變化時(shí)，金屬及其化合物發(fā)生不同的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生不同顏色?？諝庥昧颗c彩釉顏色變化關(guān)系.陶瓷優(yōu)點(diǎn)：___________、___________、___________、耐___________、絕緣、易成型。2。玻璃主要成分：___________、___________.原料：___________、___________、___________.原理：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑工藝:原料→加熱熔融→澄清→成型→緩冷。3。水泥主要成分：____________（3CaO·SiO2）、____________（2CaO·SiO2）、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3）、鋁酸二鈣(2CaO·Al2O3)、____________（4CaO·Al2O3·Fe2O3）工藝：原料→磨細(xì)（____________）→煅燒（____________)→加入石膏及其他材料→磨細(xì)（____________)功能：____________混凝土：水泥、沙子、碎石等的____________.影響鋼筋混凝土強(qiáng)度的因素:____________。二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料1。新型陶瓷——陶瓷樹碳化硅：SiO2+3CSiC+2CO↑氮化硅:3Si+N2====Si3N4化學(xué)氣相沉積法(CVD）生產(chǎn)氮化硅:3SiCl4+2N2+6H2====Si3N4+12HCl2?，F(xiàn)代信息基礎(chǔ)材料——單晶硅(純度達(dá)9個(gè)9）生產(chǎn)原理：SiO2+2C1Si+2CO↑Si+3HCl1SiHCl3+H2SiHCl3+H2Si+3HCl生產(chǎn)流程:石英（SiO2）Si（粗硅95％—99%)SiHCl3Si(單晶硅，大于9個(gè)9）太陽(yáng)能電池原理:圖3—13。石墨、金剛石和C60——新材料誕生新科技人造金剛石：C（石墨)C(金剛石)化學(xué)氣相沉積法（CVD)：CH4C（金剛石)+2H2C60、C70、C210、C510、C960及用途：9H2+C60C60H18或C60H36，此性質(zhì)可用于____________。3K+C60K3C60具有____________性，可作____________材料。炭黑碳納米管（__________極強(qiáng)）。知識(shí)導(dǎo)學(xué)從身邊的生活認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)硅酸鹽材料。它是歷史最悠久、用途最廣泛,現(xiàn)在使用量最大的一類材料，我們也極容易找到相關(guān)的資料、數(shù)據(jù)，即使進(jìn)行一些調(diào)查、探究實(shí)驗(yàn)的條件也很容易得到滿足.了解幾種常見的硅酸鹽材料的原料，其中原料中的離子是一種四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),其有特殊的性能.查閱相關(guān)的資料認(rèn)識(shí)陶瓷的歷史、傳統(tǒng)工藝及流程.特別是彩釉的制造原理，含有哪些成分，在什么條件下，發(fā)生怎樣的變化，呈現(xiàn)什么顏色。從抗氧化、抗腐蝕、耐高溫、不導(dǎo)電、易成形等幾個(gè)方面認(rèn)識(shí)陶瓷的優(yōu)點(diǎn)。家家戶戶都有陶瓷用品，很多地方都有制陶或制瓷的車間或作坊，能親自去體驗(yàn)一下制陶的工藝，就會(huì)對(duì)教材知識(shí)的理解加深很多。重點(diǎn)掌握玻璃的主要成分和原料、反應(yīng)原理、工藝。要注意原料的俗名、反應(yīng)條件，有氣體產(chǎn)生。重點(diǎn)掌握水泥的主要成分和原料加工工藝,功能。主要成分的化學(xué)式是以xCaO·SiO2的形式表示或者把SiO2換成金屬氧化物。理解水泥的硬化的條件和混凝土的成分。能關(guān)注一下水泥生產(chǎn)的工藝及現(xiàn)狀，因?yàn)樗嗟膹V泛用途與它對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響正在決定它的發(fā)展與走向。首先比較傳統(tǒng)陶瓷與新型陶瓷優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)理解新型陶瓷的優(yōu)勢(shì)。這是由于新型陶瓷的成分發(fā)生了變化。如成分中含有SiC、Si3N4等，書寫方程式時(shí)注意生成產(chǎn)物的分子式及反應(yīng)條件。單晶硅可以通過一些化學(xué)反應(yīng)來(lái)提純,重點(diǎn)掌握反應(yīng)條件和生產(chǎn)流程。芯片是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的標(biāo)志及核心,硅谷更成為信息產(chǎn)業(yè)基地的代名詞.了解單晶硅的純度要求比較高。硅片使用的單晶硅原料豐富，不僅儲(chǔ)量大，而且分布廣泛，開采容易,但其加工要求卻很高，其純度要達(dá)到9個(gè)9，有些特殊要求的芯片要求還會(huì)超過這一要求。太陽(yáng)能電池原理主要利用單晶硅分別摻入缺電子雜質(zhì)和富電子雜質(zhì)，在晶體中形成p—n結(jié)，電子接受光能量后，通過外電路產(chǎn)生了電流。首先要明確石墨、金剛石和C60都是碳的同素異形體，它們的結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)有很大的差別。人造金剛石技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展從高溫、高壓、催化劑到原子水平，已達(dá)到原子操縱的水平,現(xiàn)在可以按照需要進(jìn)行原子堆砌。碳C60系列主要掌握C60的用途，從作為儲(chǔ)氫材料、高溫超導(dǎo)材料、納米材料等方面來(lái)掌握其用途。薄膜技術(shù)和納米技術(shù)都是低維度功能材料生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，它們都是零維度功能材料。具有一些其他材料所不具有的特性.疑難突破1.生產(chǎn)水泥和玻璃的主要原料、水泥的主要成分及用途有哪些？剖析：生產(chǎn)水泥的主要原料、主要成分及用途如下表：主要原料主要設(shè)備條件主要成分主要性質(zhì)黏土石灰石石膏水泥回轉(zhuǎn)窯高溫3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3水硬性普通玻璃的主要成分和主要原料及主要的化學(xué)反應(yīng)見下表：主要用料條件玻璃窯中發(fā)生的主要反應(yīng)成分純堿石灰石石英高溫Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO22。新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性主要有那些?剖析：新型無(wú)機(jī)非金屬材料多是原子晶體，具有原子晶體特有的高熔點(diǎn)、硬度等強(qiáng)度性質(zhì);組成元素多是位于金屬與非金屬分界線附近,所以往往是導(dǎo)體，表現(xiàn)出光學(xué)特性。應(yīng)用現(xiàn)代高科技技術(shù),新型無(wú)機(jī)非金屬材料中不少還具有生物功能.（1）能承受高溫,強(qiáng)度高；(2)具有電學(xué)特性；（3）具有光學(xué)特性；（4）具有生物功能。3。硅是一種能源、信息材料，它在現(xiàn)代電子、航空航天、敏感材料、超導(dǎo)材料中起著十分重要的作用。但工業(yè)上使用的硅并不是普通的硅晶體，而是高純硅——單晶硅，如何制取單晶硅？剖析：在半導(dǎo)體及集成電路的發(fā)展史上，硅是極其重要的角色，因此研究計(jì)算機(jī)的地方稱為硅谷，集成電路需要超純率的硅，它是怎樣產(chǎn)生的呢？SiO2+2CSi（粗）+2CO↑主要副反應(yīng)為：SiO2+3CSiC+2CO↑因此生產(chǎn)的粗硅所含的雜質(zhì)有C、SiO2、SiC等，它們都是高熔沸點(diǎn)的物質(zhì)。為了提純硅采用下列方法：Si（粗）Cl2溫SiCl4Si(純)SiCl4的沸點(diǎn)很低,可以采用蒸餾的方法反復(fù)提純，直到所需的濃度.疑難導(dǎo)析把水泥和玻璃的設(shè)備、條件、主要成分、主要性質(zhì)進(jìn)行比較來(lái)掌握問題的關(guān)鍵。二者都是傳統(tǒng)硅酸鹽材料,它們的原料主要是硅石（二氧化硅）礦及其他一些成分；都是在高溫下進(jìn)行的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物都是固熔體,硬度較大但也很脆，不同的是水泥經(jīng)過磨粉后成為粉末，然后再加入必要的添加劑才成為成品,而玻璃則是在高溫時(shí)進(jìn)行加工成型，然后進(jìn)行冷卻,如果是速冷得到的是鋼化玻璃，如果是緩冷，則得到的是普通玻璃。玻璃雖然很硬，但卻十分容易碎，所以幾乎成為易碎品的代名詞,如生活中人們常常戲稱脆弱的人為玻璃人等。首先明確新型無(wú)機(jī)非金屬材料的成分，往往是碳和硅等元素間形成的原子晶體，而根據(jù)我們?cè)诒匦拚n本中學(xué)的原子晶體的知識(shí),原子晶體具有不同于分子晶體、離子晶體的特殊性質(zhì)。由于碳和硅位于金屬與非金屬分界線附近，這些元素又多是半導(dǎo)體元素，它們的特性也正是這些結(jié)構(gòu)特征的體現(xiàn)，這也符合結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一基本化學(xué)規(guī)律。必須明確單晶硅的純度達(dá)到了99。9999999％以上,所以一般的還原方法已不能達(dá)到這一要求，因此,在高溫下碳將二氧化硅還原為粗硅后,其中含有一些雜質(zhì)，因?yàn)橛懈狈磻?yīng)發(fā)生，還需要進(jìn)一步進(jìn)行提純操作.一般的過濾、分餾根據(jù)粗硅的成分很難分離提純.所以通常采用化學(xué)方法先將粗硅被氯氣氧化為氯化硅，這是一種沸點(diǎn)很低的物質(zhì)，可以用蒸餾的方法反復(fù)提純，直至達(dá)到要求后再用氫氣還原。問題探究問題1:從人造金剛石的合成技術(shù)發(fā)展的歷史中，你能得到什么啟示？探究:金剛石的獨(dú)特的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使它具有極高的硬度、高熔點(diǎn)等優(yōu)異性能，在生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用,因此，僅靠天然金剛石遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。20世紀(jì)50年代,人類實(shí)現(xiàn)了人造金剛石的夢(mèng)想，在高溫高壓和催化劑的條件下，以石墨為原料，得到了金剛石。但它的成本極高，且不易加工;隨著化學(xué)氣相沉積技術(shù)（CVD）的發(fā)展，人們實(shí)現(xiàn)了按需要直接將碳原子堆砌而成我們所需要的形狀及尺寸,實(shí)現(xiàn)了精細(xì)加工要求，被譽(yù)為現(xiàn)代煉金術(shù)；隨著化學(xué)氣相沉積技術(shù)發(fā)展，人造金剛石薄膜的沉積速率與直徑也不斷增大，并且可以按需要摻入特種雜質(zhì)，制成半導(dǎo)體材料，成為新一代信息材料的寵兒。人造金剛石其化學(xué)原理非常簡(jiǎn)單，但其中的技術(shù)則成了關(guān)鍵因素，所以離開了技術(shù)進(jìn)步，化工生產(chǎn)就成了無(wú)本之木，無(wú)水之魚,更不用奢談進(jìn)步與發(fā)展。問題2:怎樣用實(shí)驗(yàn)證明，玻璃中的某些成分可以水解？探究：按我們的經(jīng)驗(yàn),玻璃不溶于水，也不與水反應(yīng)，所以我們可能不會(huì)相信玻璃中的某些成分還會(huì)水解，所以我們就需要通過實(shí)驗(yàn)探究來(lái)弄清事實(shí)真相。將普通的鈉玻璃碎片用研缽研成碎末，越細(xì)越好；取少量碎末加入水中用玻璃棒攪拌，然后滴入酚酞，觀察現(xiàn)象，酚酞變紅，說(shuō)明玻璃末溶于水后呈堿性，可使酚酞變紅色。問題3：技術(shù)進(jìn)步對(duì)化學(xué)研究有何影響？探究：化學(xué)的發(fā)展依賴于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，可想而知，如果沒有準(zhǔn)確地定量研究,就不可能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律，也不可能發(fā)現(xiàn)元素的質(zhì)量數(shù)與性質(zhì)的周期性變化規(guī)律?？茖W(xué)技術(shù)給化學(xué)研究帶來(lái)了新的面貌，如回旋加速器使人工合成元素也走上了加速發(fā)展的道路,STM隧道掃描顯微鏡也使對(duì)樣品表面吸附的離子、分子或原子進(jìn)行操縱成為可能，圖3—2就是化學(xué)工作者在STM隧道掃描顯微鏡下操縱原子寫下的“中國(guó)”二字，在納米尺寸上寫字，如果沒有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)作支撐，肯定只能是天方夜譚.圖3-2問題導(dǎo)思首先理解人造金剛石合成的可能性.從人造金剛石與石墨是同素異形體入手分析，它們都是碳元素形成的單質(zhì)，所以它們之間的轉(zhuǎn)化只要符合一定的條件應(yīng)該就可以實(shí)現(xiàn).但歷經(jīng)數(shù)百年后這一夢(mèng)想才得以實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明了原理的成立與工業(yè)生產(chǎn)的建立兩者之間還是有區(qū)別的，后者還要更多地依賴技術(shù)條件，當(dāng)實(shí)現(xiàn)了高溫高壓和催化劑的條件時(shí),人造金剛石可以初步實(shí)現(xiàn)；當(dāng)氣相化學(xué)沉積技術(shù)成熟后，人造金剛石可以按照人們的意愿將碳原子按設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推砌；當(dāng)氣相化學(xué)沉積技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展后，現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)⑻胤N雜質(zhì)摻進(jìn)去生產(chǎn)具有特殊性能的半導(dǎo)體代替單晶硅生產(chǎn)具有更大處理能力的芯片。關(guān)鍵弄清水解規(guī)律：無(wú)弱不水解，有弱才水解；越弱越水解;誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性。玻璃的主要成分是硅酸鈉,它是弱酸強(qiáng)堿鹽，可以使酚酞顯紅色.根據(jù)水解規(guī)律,水解應(yīng)顯堿性,因次可以設(shè)計(jì)成滴入酚酞來(lái)檢驗(yàn)?zāi)承┏煞质欠袼饧八夂蟮乃釅A性.可以通過查閱資料掌握科學(xué)技術(shù)與化學(xué)研究的關(guān)系，二者相輔相成.化學(xué)的每一個(gè)進(jìn)步和發(fā)展都依賴于技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)手段是化學(xué)研究的必要條件，是推動(dòng)化學(xué)發(fā)展的助力器.技術(shù)進(jìn)步也是當(dāng)代企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心竟?fàn)幜?，所以有人說(shuō)誰(shuí)掌握了核心技術(shù)，誰(shuí)就掌握了市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)，反之,沒有核心技術(shù)的企業(yè)則永遠(yuǎn)只能是簡(jiǎn)單的加工者.典題精講【例1】下列說(shuō)法不正確的是（）A.硅是一種常用半導(dǎo)體材料B.單晶硅屬于原子晶體C。氮化硅陶瓷不足之處就是耐磨性差，一般不能用于做刀具D。光導(dǎo)纖維的原料是二氧化硅思路解析：晶體硅是一種原子晶體,類似于金剛石，常用作半導(dǎo)體材料，所以A、B正確.D說(shuō)法也正確.排它法只有C說(shuō)法不正確了。答案：C【例2】在氮化硅中添加氧化鋁，用氧原子替代一部分氮，用鋁原子替代一部分硅，通常常壓燒結(jié)即成為新一代無(wú)機(jī)非金屬材料叫氧氮化硅鋁，即賽倫（Sialon)，化學(xué)通式為：Si6-xAlxOxNy(x為2-4)。試回答:（1）賽倫屬于_____________晶體類型，并且具有_____________等特性（至少寫出兩種）。（2）化學(xué)通式里y值為_____________(用含x的表達(dá)式或某一具體數(shù)值表示).思路解析:（1)用“等價(jià)代換法”。已知Si3N4為原子晶體，由于與N3—、Si4+與Al3+半徑大小相近,“用氧原子替代一部分氮，用鋁原子替代一部分硅”后，晶體類型不發(fā)生變化，因此，賽倫還是原子晶體。原子晶體具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫、超強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好等特性。（2）由元素化合價(jià)代數(shù)和等于零，知:（6—x）×（+4）+x×（—2)+y×(—3）=0，解得：y=8x.答案:（1)原子耐磨、耐高溫（2）y=8x【例3】磷酸鈣是陶瓷，也是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它可用于制成人造骨骼，這是利用了這類材料的（)A。而高溫的特性B.