《无机非金属材料》学案

约4250字。

第三单元    化学与材料的发展
　　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250～300℃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       
　　，反应中的氧化剂和还原剂的质量之比是        。
　　7．1985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：
　　⑴C60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           
　　。
　　⑵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            
　　。
　　⑶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
　　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