无机非金属材料的主角 硅说课稿

无机非金属材料的主角—硅

说

课

稿

化学教师

江宝桃

无机非金属材料的主角—硅

我的说课题目是无机非金属材料的主角——硅第一课时。下面我将主要从指导思想与理论依据、教材分析、学情分析、教法和学法、教学过程设计等五个方面对本堂课进行说明。

一、指导思想与理论依据

高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。

因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。

二、教材分析

1、主要内容

《无机非金属材料的主角-硅》是人教版高中化学必修一第四章第一节的内容。本节课的主线是：首先从硅的亲氧性引出硅主要存在的两种形式──二氧化硅和硅酸盐，接着介绍二氧化硅的性质，再介绍硅酸、硅酸凝胶的制取方法，接着再介绍硅酸盐的一些性质，最后介绍硅单质。本节课分两个课时完成，说课内容为第一课时，本课时的主要内容是硅单质和二氧化硅。

2、地位与作用

硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，通过本节的学习为元素族概念的形成、元素性质的递变规律、元素周期律的形成积累感性材料。

从硅及其化合物在国民经济中的地位来看，硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途，在半导体、计算机、建筑、通信及宇宙航行、卫星等方面大显身手，而且它们的应用前景十分广阔；从物质存在和组成多样性的角度来看，硅是无机非金属的主角，是地壳的基本骨干元素。自然界中的岩石、土壤、沙子主要以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，地壳的95%是硅酸盐矿。所以，介绍硅及其化合物，体现了硅元素存在的普遍性和广泛性；从认知规律来看，硅元素的主要化合价只有+4价，硅单质比较稳定，硅的化合物知识也比较简单。因此，学生的学习负担比较轻，有利于学习积极性的保护和培养。

通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。

3、教学目标

1、知识与技能：

(1)了解硅在自然界的含量、存在、用途、了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质；

(2)能说出二氧化硅的物理性质；认识二氧化硅的主要化学性质。

(3)了解二氧化硅在生产、生活、信息技术、材料科学等领域的应用。

2、过程与方法：

(1)通过对二氧化硅性质的研究，学习利用事实研究物质性质的方法。

(2)通过硅与碳的比较学习，进一步体验“比较”和“分析”的科学方法。

3、情感态度与价值观：

(1)认识二氧化硅在生产生活中的应用，体会化学的实用性和创造性。

(2)关注与化学有关的社会热点问题，激发学习化学的热情。

4、学习重点和难点

教学重点：二氧化硅的主要性质；二氧化硅在生产生活中的应用

确定的理由：硅及其化合物在非金属材料和信息技术等领域，在建筑、光电技术及航空航天等方面有广泛的应用，前景广阔、地位重要。通过了解二氧化硅的主要性质及其在生产生活中的应用，可使学生开阔眼界，了解化学与社会、生活生产的联系，认识化学的重要性，激发学生学习兴趣。

教学难点：二氧化硅的化学性质

确定的理由：高一学生还没有系统的学习过非金属的性质，不太会采用对比的方法学习二氧化硅的化学性质，也没有形成“结构决定性质、性质决定用途等”的化学学科思想，因此，归纳和总结二氧化硅的化学性质是本节课的难点。

三、学情分析

由于高一学生接触元素化合物的学习时间较短，又没有原子结构和元素周期律的理论为依据，因此还没有形成完整的元素化合物学习的化学思想，不太会运用对比的思想学习硅及其化合物的性质等。因此，本节课通过分析碳和硅元素的原子结构，引导学生采用对比的学习方法，分析推导二氧化硅的性质，帮助学生温故而知新，使学生在元素化合物的学习过程中形成一条完整、清晰的主线，从而建构元素化合物的知识体系。

四、教法和学法

本节课的教学中要充分调动学生在学习过程中的自主意识，用日常生活中的事例创设问题情境，以思考与交流方式进行，凸现学生的主体作用。

1.采用对比的方法，联系碳、二氧化碳等学生已有的知识和生活经验来介绍硅、二氧化硅等新知识。联系和对比是一种有效的学习方法，通过对比可加深对知识的理解，有利于学生对知识的记忆和掌握。因此，应指导学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性、区别和联系。碳和硅是同一主族相邻的两种元素，它们的性质既有相似之处，又有不同之处。在教学时要强调突出硅的亲氧性强于碳的亲氧性，从而引导学生理解硅的两种存在形式──二氧化硅和硅酸盐。

对于SiO2化学性质的教学，可启发学生根据SiO2和CO2都是酸性氧化物这一特点，把它们的性质一一列出。然后引导学生从硅的亲氧性大，得出常温下SiO2的化学性质稳定；在加热的条件下，SiO2才能与碱性氧化物起反应，等等。

2.多运用日常生活中的事例进行教学，教学时要多注意联系生产生活实际，充分利用教科书中的彩图和插图，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣。例如，可用生活事例来说明SiO2质硬、不溶于水的性质，引导学生通过观察教科书中的图片、观察陶瓷和玻璃制品等实物来了解硅酸盐的广泛用途等。

五、教学程序

第一环节—课堂引入

展示元素周期表图片引出第四章主要研究非金属及其化合物(硅、氮、硫、氯)，本节主要研究硅，常见含硅元素物品比如：计算机芯片（硅单质）、沙子、光导纤维、水晶（二氧化硅）、玻璃（硅酸盐）等等。至此进入今天的课题：“第四章第一节――无机非金属材料的主角硅。”

第二环节—硅的学习

在展示学习目标的基础上，围绕学习目标要求进行硅的学习。通过展示地壳中各元素含量图让学生说出地壳中硅的含量仅次于氧，位于第二位；接着结合图片简要介绍硅元素在自然界主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。通过展示金刚石与晶体硅结构图，引导学生从结构决定性质角度推测晶体硅的物理性质，接着展示元素周期表图介绍硅位于金属与非金属的过渡位置，晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，再展示硅单质的图片，请学生总结晶体硅的物理性质。通过交流与思考得出结论：（1）晶体硅是灰黑色，有金属光泽固体（2）熔、沸点高、硬度大（3）晶体硅是良好的半导体。接着展示一组图片说明硅单质的用途。接着引导学生思考：元素的性质是由它的微观结构来决定的，请学生画出硅原子的原子结构示意图。通过观察原子结构示意图，学生根据已有的知识结构可以很容易得出结论：在化学反应中硅原子既不容易失去电子，也不容易得到电子，所以硅的化学性质不活泼，主要形成四价的化合物。这时教师请学生再观察元素周期表，找出硅在元素周期表中的位置，同时学生也很快能够发现碳和硅相邻。通过比较碳和硅的原子结构示意图，学生会发现碳原子和硅原子的最外层均有四个电子，由此知道两者的性质应该有相似之处。接着教师提示：它们的最外层电子数虽然相同，但是二者的电子层数并不相同，所以二者的性质也有不同之处。逐一完成学习目标一之后对知识点进行归纳小结。

第三环节—二氧化硅的学习

对于SiO

物理性质的教学我准备采取“呈现”的方式。从日常生活中的常2

见的装饰品如玛瑙、水晶项链等引入教学，并通过大量的图片让学生有一定的感性认识，让学生在学习的过程中和自然、生活等联系起来，达到“学习即生活”

的存在和应用提出思考：二氧化硅具有什么物理性质？学的较高层次。从SiO

2

生可通过观察水晶、玛瑙等外观知道二氧化硅的部分物理性质，如SiO

质硬、

2

不溶于水等，此时可再通过课本插图和课件进一步了解二氧化硅的其他重要用途如制作玻璃、石英钟表、石英坩埚、光导纤维等。接着再请学生思考：二氧化硅的化学稳定性如何？联系二氧化硅的存在和应用学生可以很快推测出二氧化硅的化学性质比较稳定。教师在肯定学生推测的基础上，继续追问“二氧化硅的这些性质是由什么决定的？”。依据已有的“结构——性质——用途”的化学学习模式学生会知道这同样是由二氧化硅的结构来决定的。此时教师可通过展示二氧化硅的结构模型向学生简单介绍一下二氧化硅的网状结构，并告诉学生二氧化硅

的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上二氧化硅在自然界的广泛存在，从古所以到今都被人类广泛的应用着，这也是为什么将硅元素称作“无机非金属材料的主角”的原因。对于二氧化硅的结构，从教学要求上仅对学生作一般介绍，不作拓展。对于二氧化硅的化学性质的教学采用阅读思考方式进行，主要围绕以下问题：

1、二氧化碳是酸性氧化物，能溶于水形成碳酸；那二氧化硅能溶于水形成硅酸吗？

2、二氧化硅是不是酸性氧化物呢？

3、氢氧化钠溶液是用什么装置保存的，为什么？

4、氢氟酸能保存在玻璃瓶中吗？为什么？

记忆和掌握。依据由“结构——性质”的学习模式学生马上会想到既然碳和硅的原子结构不完全相同，那么二氧化硅与二氧化碳的结构会不会也有不同之处呢？这时教师可再向学生展示二氧化碳的分子结构模型，使学生明白二氧化硅的性质与二氧化碳不完全相同是由其结构不同引起的，从而对二氧化硅与二氧化碳的性质有了一个较全面的理解。通过这样一步步“提出问题—猜想假设—收集证据—得出结论—反思评价—表达交流”的学习方式可以使学生更深入地了解某些物质既有相似的性质，又有各自的特性，并能帮助学生进一步掌握学习物质及其化学性质的一般方法，提高自主学习能力。之后通过思考与交流形式使学生对二氧化硅化学性质得以巩固。最后对学习目标二知识点进行归纳小结，帮助学生对二氧化硅性质形成整体认识。

第四环节——迁移应用

通过针对练习对本节所学内容进行评测。

第五环节——课堂小结

在学生回顾本节课所学的主要知识之后，请学生思考小结学习这些知识所采用的学习方法，如充分利用资源（联系生产生活实际，利用实物如水晶、玛瑙等），巧用对比联系（碳和硅、二氧化碳和二氧化硅的结构、性质比较），注重学习方法的生成（“结构——性质——用途”的化学学习模式的建立）等，通过多种活动，由点到面，让学生思考非金属化学性质的相似性，帮助学生进一步掌握学习物质及其化学性质的一般方法，为元素族概念的形成、元素性质的递变规律、元素周期表的形成积累感性材料，为学生认识元素周期律、元素周期表知识打下良好基础。

第六环节——教学反思

新型无机非金属材料有哪些

新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的

无机非金属材料的主角——硅重点知识归纳及典型习题

重 点 突 破 锁定高考热点 探究规律方法 熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 2．一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 3．一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱 还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂：SiO 2＋2C===== 高温Si ＋2CO ↑，FeO ＋C===== 高温Fe ＋CO ↑。 4．硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 5．一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si 是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 6．一般情况，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO 2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。 7．一般情况，较强酸＋弱酸盐===较弱酸＋较强酸盐。虽然酸 性：H 2CO 3＞H 2SiO 3，却能发生如下反应：Na 2CO 3＋SiO 2===== 高温Na 2SiO 3＋CO 2↑。 8．一般情况，非常活泼金属(Na 、K 等)才能够置换出水中的氢， 但C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2 。 9．一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如SO 3＋H 2O===H 2SO 4，但SiO 2不溶于水，不与水反应。 题组训练

1．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素() A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定 解析该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si

无机非金属材料的应用现状与发展趋势

非金属材料的应用现状与发展趋势 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。无机非金属材料工程是材料学中的一个专业。无机非金属材料工程是为了培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。 本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。我国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题，特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距，主要有： (1) 产品等级低 在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在70MPa以上，而我国平均强度仅为50 MPa。我国高等级水泥（ISO≥）仅占18%，大量生产的是中、低等级水泥（ISO≤），而很多发达国家的高等级水泥占90％以上。 (2) 资源消耗高 在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约250亿吨。目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨，仅能提供约40年的水泥生产

(完整版)无机非金属材料的主角硅题目及答案

第一节无机非金属材料的主角—硅（B） 一、选择题：（本小题共11小题，每小题5分，共55分） 1．下列说法正确的是（） A．SiO2溶于水显酸性 B．CO2通入水玻璃可得硅酸 C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子 2．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（） A．金刚石和晶体硅都是原子晶体 B．地壳中硅元素比碳元素含量多 C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多 D．碳和硅的氧化物都是分子晶体 3．下列说法正确的是（） A．SiO2溶于水显酸性 B．CO2通入水玻璃中可得到原硅酸 C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D．因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强4．10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（） A．KHCO3和MgCO3B．MgCO3和SiO2 C．K2CO3和SiO2D．无法确定 5．下列物质中不与二氧化硅反应的是（） A．烧碱B．氢氟酸C．硝酸D．生石灰6．石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨（） A．有剧毒B．易燃、易爆C．能导电D．有放射性7．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（） A．二氧化硅也叫硅酐 B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成

C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸 D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物8．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是（） A．50％B．75％C．92.7％D．100％ 9．二氧化硅是酸酐的原因是（） A．它溶于水得相应的酸 B．它对应的水化物是可溶性强酸 C．它与强碱溶液反应只生成盐和水 D．它是非金属氧化物 10．下面关于硅的叙述中，正确的是（） A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应 B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在 D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料 11．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（） A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出 B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解 C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成 D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解 二、填空题：（40分） 12．实验室中盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，是因为（用化学方程式表示）___________________________。 13．物质A是一种高熔点化合物，不溶于H 2SO4、硝酸，却溶于氢氟酸； C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E之间的 转化如右图，试推断： A．________；B．_______；C．_______；D．________；E．________。 14．有A、B、C、D四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应： （1）C与烧碱溶液反应生成A和水；（2）A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D；

建材混凝土属于无机非金属材料的介绍

建材混凝土属于无机非金属材料介绍 作者:

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1. 常用的建材混凝土属于无机非金属材料 2. 孔隙率增大，材料的表观密度降低 3. 属于气硬性胶凝材料的是石膏 4. 下列材料属于非活性材料的是石灰，石 粉 5. 对于大体混凝土工程应选择矿渣 6. 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性 7. 含水率为10% 的湿沙200g ，其水的质量为18 ，2 克 8. 不属于气硬性胶凝材料的是水泥 9. 为了缓水泥的凝结时间，在生产水泥时必须掺入适量石膏 10. 对通用水泥体积安定性不符合标准规定为废品

11. 混凝土配合比例设计中，水灰比的值是 根据混凝土的强度及耐久性要求来确定 12. 选择混凝土骨料时，应使其总表面积少，孔隙率少 13. 普通混凝土立方体强度测试，采用200mm,200mm,200mm, 的试件，其强度换算系数为1，05 14. 普通碳素结构钢随钢号的增加，钢材的强度增加，塑性降低 15. 伸长率是衡量钢材的塑性指标 1．同种材料的孔隙率越小，材料的强度越高，当材料的孔隙率一定时，闭口孔隙率越多，材料的绝热性越好

2 ．建筑工程中的花岗岩属于深层岩，大理石属于 变质岩，石灰石属于沉积岩 3 .建筑石膏的化学式是CaSO 4 ? 1/2 H2O ，天然石膏的化学式是 CaSO 4 ? 2H 2O 4 ．硅酸盐水泥孰料的矿物主要有硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙和铁铝酸四钙，其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸2 钙和硅酸3 钙 5 ．混凝土拌合物的和易性包括流动性，粘聚性和保水性三个方面等含义，其流动通常采用坍落度或维勃稠度仪两种方法来测定 6 ．砂浆的流动性大小用沉入度指标来表示7．碳素结构钢牌号Q235-AF 的含义是：屈服点为235N/mm2 的A 级沸腾钢

《无机非金属材料的主角──硅》 教学设计教学资料

《无机非金属材料的主角──硅》教学设 计

《无机非金属材料的主角──硅》教学设计 1．指导思想与理论依据 高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。 因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容 本课时位于化学必修1的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用 硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理 本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。

无机非金属材料工程专业介绍及就业前景

无机非金属材料工程专业介绍及就业前景 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 成分结构 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。 应用领域 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较传统无机非金属材料新型无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 业务培养目标： 本专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在

无机非金属材料

无机非金属材料 以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料的泛称。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。其中陶瓷一词，随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不断出现，其概念的外延也不断扩大。最广义的陶瓷概念几乎与无机非金属材料的含意相同。无机非金属材料也和金属材料以及有机高分子材料等一样，是当代完整的材料体系中的一个重要组成部分。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是：①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象,例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料，例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。 沿革旧石器时代人们用来制作工具的天然石材是最早的无机非金属材料。在公元前6000～前5000年中国发明了原始陶器。中国商代（约公元前17世纪初～约前11世纪）有了原始瓷器，并出现了上釉陶器。以后为了满足宫廷观赏及民间日用、建筑的需要，陶瓷的生产技术不断发展。公元 200年（东汉时期）的青瓷是迄今发现的最早瓷器。陶器的出现促进了人类进入金属时代，中国夏代（约公元前22世纪末至约前21世纪初～约前17世纪初）炼铜用的陶质炼锅，是最早的耐火材料。铁的熔炼温度远高于铜，故铁器时代的耐火材料相应地也有很大发展。18世纪以后钢铁工业的兴起，促进耐火材料向多品种、耐高温、耐腐蚀方向发展。公元前3700年，埃及就开始有简单的玻璃珠作装饰品。公元前1000年前，中国也有了白色穿孔的玻璃珠。公元初期罗马已能生产多种形状的玻璃制品。1000～1200年间玻璃制造技术趋于成熟，意大利的威尼斯成为玻璃工业中心。1600年后玻璃工业已遍及世界各地区。公元前3000～前2000年已使用石灰和石膏等气硬性胶凝材料。随着建筑业的发展，胶凝材料也获得相应的发展。公元初期有了水硬性石灰，火山灰胶凝材料，1700年以后制成水硬性石灰和罗马水泥。1824年英国J.阿斯普丁发明波特兰水泥（见水泥）。上述陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成分均为硅酸盐，属于典型的硅酸盐材料。 18 世纪工业革命以后，随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起，无机非金属材料有了较快的发展，出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的耐火材料以及快硬早强等性能优异的水泥。同时，发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。 20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更高的要求，促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30～40年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体（又称磁性瓷）和热敏电阻陶瓷（见半导体陶瓷）等。50～60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结

无机非金属材料的主角硅

无机非金属材料的主角——硅 硅元素简介 ?在元素周期表的位置：ⅣA族，在碳的下方 ?硅的化学性质：不易失也不易得电子，主要形成四价的化合物。亲氧元素 一、二氧化硅和硅酸 ?1、二氧化硅 （1）二氧化硅在自然界的多种存在形态水晶玛瑙 （2）二氧化硅晶体的结构flash动画 （2）物理性质熔点很高，质地坚硬，纯二氧化硅的透明度很高。 （3）化学性质很不活泼酸性氧化物 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（用HF刻蚀玻璃） SiO2+CaO ====（条件高温）CaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O ?2、硅酸 （1）实验室制取硅酸Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl 思考：根据所观察的现象判断硅酸钠溶液有什么性质？ 硅酸具有什么物理、化学性质？ 为什么盐酸能与硅酸盐反应制取硅酸？ ?（2）硅酸的性质 物理性质不溶于水，浓度较小时形成硅酸溶胶， 浓度较大时形成软而透明、胶冻状的硅酸凝胶。 化学性质一种极弱的含氧酸，可溶于强碱溶液生成硅酸盐。 硅胶的形成及用途硅酸凝胶干燥脱水形成硅胶。 多孔——催化剂的载体吸水能力强——干燥剂 二、硅酸盐 ?1、硅酸盐概述 主要由硅、氧和金属组成的化合物的总称。一般不溶于水，化学性质稳定。 ?2、硅酸钠水溶液俗称水玻璃。可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。 实验：Na2SiO3的防火作用 ?3、土壤胶体胶体颗粒表面积大，带负电，有保肥作用 ?4、传统的硅酸盐材料陶瓷 ?玻璃主要原料：石英、碳酸钠、石灰石 ?水泥主要原料：粘土、石灰石 5、具有特殊功能的含硅材料 ?碳化硅：硬度大——砂轮、砂纸的磨料 ?硅钢：高导磁性——变压器铁芯 ?硅橡胶：在高温或低温下都能保持良好的弹性——制造火箭、导弹、飞机的零件；绝缘材料?分子筛：具有均匀微孔结构——吸附剂和催化剂 三、硅单质分无定形硅和晶体硅 1、晶体硅的性质结构类似金刚石灰黑色固体，有金属光泽 熔点高、硬度大、脆，导电性介于导体和绝缘体之间 常温下化学性质、不活泼 2、用途良好的半导体材料——计算机芯片、光电池（太阳能电池） 1

无机非金属材料的主角

4.1 无机非金属材料的主角—硅 一、硅（Si） 情境引导 么？。 3、你能举出具体含碳、硅的常见物质吗？ 例如： 二、二氧化硅（SiO2） （一）二氧化硅结构及物性 1、思考与交流： 根据你的生活经验请分析以下问题：二氧化硅具有哪些物理性质？ 物理性质： 这些性质是由决定的 2、阅读及填空：请通过科学视野部分内容分析一下二氧化硅的结构有什 么特点？ 二氧化硅晶体中每1个Si原子周围结合个O原子，在中心, 在四个顶角. 同时每1个O原子与个Si原子相结合。二氧化硅晶体是以硅原子与氧原子个数比为组成的结构的晶体,因此通常用SiO2来表示二氧化硅的组成. （二） SiO2的化学性质

1、知识回顾 2、思考与交流： （1）SiO2能与水反应生成相应的酸吗？为什么？ 。 请结合酸性氧化物的特点思考： SiO2能与或反应。有关化学方程式为： 、 （2）SiO2的特性： SiO2只能与反应，这是SiO2的特性。化学方程式为 利用此反应，HF可以在玻璃上雕刻花纹。 （3）SiO2弱氧化性高温 SiO2+2C == Si+2CO↑ （4）.与某些盐反应 高温 SiO2 + Na2CO3 == Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2 + CaCO3 == CaSiO3+CO2↑ 问题与探究： ①、为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ （Na2SiO3有粘性）。 ②、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？。 ③、某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性 氧化物.是否正确?。 练习2、①、下列物质中主要成分不是SiO2的是( ) A水晶 B玛瑙 C硅石 D硅胶 ②、下列物质中,能够与NaOH溶液反应的是( ） A 碳酸钠B硅酸钠C二氧化硅D氢氧化铝 ③、熔融烧碱应选用的器皿（） A、生铁坩埚 B、普通玻璃坩埚 C、石英坩埚 D、陶瓷坩埚

《无机非金属材料》教案(1)(1)

硅无机非金属材料 三维目标 知识与技能： 1、了解硅在自然界的存在、含量 2、了解单质硅的主要性质、工业制法和主要用途。 3、初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力 过程与方法： 1、自主学习 2、通过碳与硅的新旧知识的比较，设疑引导、变疑为导、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观 1、使学生掌握学习元素化合物知识的一般规律和正确方法 2、使学生体会组成材料的物质的性质与材料的性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生 产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题，激发他们学习化学的热情。教学重点：硅的物理、化学性质 教学难点：硅的化学性质和提纯 教学用具：多媒体 教学过程 新课导入：材料是人类生活必不可少的物质基础。材料的发展史就是一部人类文明史。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有高纯的单晶硅，就没有今天的奔腾电脑；没有特殊的新型材料，火箭就无法上天，卫星就无法工作，人类的登月计划就会受到影响，材料的发展对我们的生活起着决定性的作用。从化学角度来看任何物质都是由元素组成，那元素与这些材料之间又有什么样的关系呢？从本章开始我们就来学习一下元素与材料之间的关系。 板书：第四章元素与材料世界 多媒体：展示一组与硅元素有关的图片，引出本节新课 第一节硅无机非金属材料 学生活动：阅读教材第一段思考下列问题 1、无机非金属材料包括哪些？ 2、这类材料的特点有哪些？ 3、无机非金属材料分哪两类？ 多媒体：展示一组与硅元素有关的图片。 设疑：这些表观看“风牛马不相及”的物质，从微观组成上却有很大的相似性，他们都是有黄沙通过不同的途径制得的，它们都含有共同的元素是什么呢？ 多媒体：一、半导体材料与单质硅

无机非金属材料的现状与前景

无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。

无机非金属材料实习报告

一、总述 二、河南奔月浮法玻璃有限公司 1、公司简介 2、实习安排 3、浮法玻璃及其生产工艺流程 4、玻璃制造行业前景展望 5、小结 三、济源市巨康陶瓷有限公司 1、公司简介 2、实习安排 3、陶瓷工艺及陶瓷文化 4、新型陶瓷及其应用 5、小结 四、济源市太行水泥有限公司 1、公司简介 2、实习安排 3、回转窑简介 4、水泥的生产工艺 5、水泥行业发展方向 6、小结 五、实习总结

作为学校教学的重要补充部分，生产实习是区别于普通学校教育的一个重要环节，是教育教学体系中的一个不可或缺的重要组成部分。它是与几年后的职业生活最直接联系的，学生在生产实习过程中将完成学业到就业的过渡，因此生产实习是培养技能型人才、实现培养目标的主要途径。它不仅是校内教学的延续，而且是校内教学的总结。可以说，没有生产实习，就没有完整的教育。学校要提高教育教学质量，在注重理论知识学习的前提下，生产实习这一环节是必不可少的。通过生产实习，使学生学习和了解从原材料到成品批量生产的全过程以及生产组织管理等知识，培养学生树立理论联系实际的工作作风，以及生产现场中将科学的理论知识加以验证、深化、巩固和充实。并培养学生进行调查、研究、分析和解决工程实际问题的能力，为后继专业课的学习、课程设计和毕业设计打下坚实的基础。通过生产实习，拓宽学生的知识面，增加感性认识，把所学知识条理化系统化，学到从书本学不到的专业知识，并获得本专业国内、外科技发展现状的最新信息，激发学生向实践学习和探索的积极性，为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础。生产实习是与课堂教学完全不同的教学方法，在教学计划中，生产实习是课堂教学的补充，生产实习区别于课堂教学。课堂教学中，教师讲授，学生领会，而生产实习则是在教师指导下由学生自己向生产向实际学习。通过现场的讲授、参观、座谈、讨论、分析、作业、考核等多种形式，一方面来巩固在书本上学到的理论知识，另一方面，可获得在书本上不易了解和不易学到的生产现场的实际知识，使学生在实践中得到提高和锻炼。 因此，生产实习对于我们即将开始大四生活的在校大学生而言，是必须的，也是至关重要的。

无机非金属材料导论复习

第三章陶瓷 1 陶瓷是由粉状原料成型后在高温下作用硬化而成的制品，是多晶、多相的聚集体。 2 分为传统陶瓷和新型陶瓷。新型陶瓷根据功能分类包括：1力学功能陶瓷（叶片、转子）2热功能陶瓷（高温用坩埚、导弹）3电子功能陶瓷（大容量电容器、红外检测元件）4磁功能陶瓷（记忆运算元件、磁蕊）5光功能陶瓷（窗口材料、胃照相机）6化学功能陶瓷（传感器、催化剂）7放射性功能陶瓷（核燃料、减速剂）8吸声功能陶瓷（吸声板）9生物功能陶瓷（人造骨、生物陶瓷）。 3 陶瓷的制备工艺：1原料的制备（天然原料，合成原料）；2胚料的成形和干燥（可塑成形，注浆成形，压制成形）；3烧结或烧成。 烧结方法：粉末在室温下加压成形后再进行烧结的传统方法、热等静压、水热烧结、热挤压烧结、电火花烧结、爆炸烧结、等离子体烧结等。 自蔓延高温合成法：利用金属与硅、硼、碳、氮等相互作用的强烈放热效应，不采取外部加热源，而利用元素内部潜在的化学能将原始粉末在几秒到几十秒的极短时间内转化成化合物或致密烧结体。优点：不需要高温炉，过程简单，几乎不消耗电能，制得的产品纯净，能获得复杂相和亚稳相。缺点：不易获得高密度材料，不易严格控制制品的性能，易燃，有毒。 4 陶瓷的典型组织结构：晶相，玻璃相，气相。 晶相是陶瓷的主要组成成分，数量较大，对性能影响较大。它的结构、数量、形态和分布，决定了陶瓷的主要特点和应用。 玻璃相作用(1)将晶相颗粒粘结起来，填充晶相之间的空隙，提高材料的致密度；（2）降低烧成温度，加速烧成过程；（3）阻止晶体转变，抑制晶体长大；（4）获得一定程度的玻璃特性，如透光性及光泽等。玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐火性等是不利的，因此不能成为陶瓷的主导组成成分，一般含量为20%-40%. 气相是指陶瓷组织内部残留下来未排除的气体，通常以气孔形式出现。根据气孔含量可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导热性能，也常常是造成裂纹的根源。一般普通陶瓷气孔率5%-10% ，特种陶瓷5%以下，金属陶瓷0.5%以下。 经历低温（室温至300℃）中温（300-950℃）高温（950℃至烧成温度）冷却（烧成温度至室温）四个阶段 5 陶瓷的性能 力学性能【刚度硬度】决定于化学键的强度 【强度】实际强度比理论值低—1组织中存在晶界2陶瓷的实际强度受致密度、杂质和各种缺陷的影响很大。 【塑性】塑性变形是在剪切应力作用下由位错运动引起的密排原子面间的滑移变形。塑性开始的温度约为0.5Tm(Tm为熔点温度）。由于开始塑性变形的温度很高，所以陶瓷具有较高的高温强度。 【韧性或脆性】常温下陶瓷受载时都不发生塑性变形，就在较低的应力作用下断裂，因此，韧性极低或脆性很高。断裂包括裂纹的形成和扩展2个过程。脆性是陶瓷的最大缺点，是其作为结构材料被广泛应用的主要障碍。 热学性能【热膨胀】温度升高时物质原子振动振幅增加及原子间距增大所导致的体积增大现象。 【导热性】热传导主要依靠原子的热振动。几乎没有自由电子参与传热，导热性差，用作绝热材料。 【热稳定】即抗热震性，热稳定性低是陶瓷的另一个主要缺点 其他性能导电性耐火性化学稳定性（陶瓷的结构非常稳定）

建材混凝土属于无机非金属材料介绍

1.常用的建材混凝土属于无机非金属材料 2.孔隙率增大，材料的表观密度降低 3.属于气硬性胶凝材料的是石膏 4.下列材料属于非活性材料的是石灰，石粉 5.对于大体混凝土工程应选择矿渣 6.材料在水中吸收水分的性质称为吸水性 7.含水率为10%的湿沙200g，其水的质量为18，2克 8.不属于气硬性胶凝材料的是水泥 9.为了缓水泥的凝结时间，在生产水泥时必须掺入适量石膏 10.对通用水泥体积安定性不符合标准规定为废品 11.混凝土配合比例设计中，水灰比的值是根据混凝土的强度及耐久性要求来确定12.选择混凝土骨料时，应使其总表面积少，孔隙率少 13.普通混凝土立方体强度测试，采用200mm,200mm,200mm,的试件，其强度换算系数为1，05 14.普通碳素结构钢随钢号的增加，钢材的强度增加，塑性降低

15.伸长率是衡量钢材的塑性指标 1．同种材料的孔隙率越小，材料的强度越高，当材料的孔隙率一定时，闭口孔隙率越多，材料的绝热性越好 2．建筑工程中的花岗岩属于深层岩，大理石属于变质岩，石灰石属于沉积岩 3．建筑石膏的化学式是CaSO4·1/2 H2O，天然石膏的化学式是CaSO4·2H2O 4．硅酸盐水泥孰料的矿物主要有硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙和铁铝酸四钙，其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸2钙和硅酸3钙 5．混凝土拌合物的和易性包括流动性，粘聚性和保水性三个方面等含义，其流动通常采用坍落度或维勃稠度仪两种方法来测定6．砂浆的流动性大小用沉入度指标来表示7．碳素结构钢牌号Q235-AF的含义是：屈服点为235N/mm2的A级沸腾钢 8．木材随环境温度升高其强度会降低9．牌号为30甲的石油沥青闭牌号为100甲的石油沥青的粘滞性大

智能材料论文：智能无机非金属材料

智能材料论文： 智能无机非金属材料 摘要结构材料所处的环境极为复杂，材料损坏引起事故的危险性不断增加，研究与开发对损坏能自行诊断并具有自修复能力的结构材料是十分重要而急迫的任务。本文对智能材料的发展、构思、无机非金属智能材料进行了综述，对智能材料进一步研究进行了展望。 关键词智能；无机非金属；材料 智能材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。日本高木俊宜教授[]将信息科学融于材料的物性和功能，于年提出了智能材料（）概念。至此智能材料与结构的研究也开始由航空航天及军事部门[]逐渐扩展到土木工程[]、医药、体育和日常用品[]等其他领域。 同时，美国的··教授围绕具有传感和执行功能的材料提出了灵巧材料（）概念，又有人称之为机敏材料。他将灵巧材料分为三类： 被动灵巧材料——仅能响应外界变化的材料； 主动灵巧材料——不仅能识别外界的变化，经执行线路能诱发反馈回路，而且响应环境变化的材料； 很灵巧材料——有感知、执行功能，并能响应环境变化，从而改变性能系数的材料。 ··的灵巧材料和高木俊宜的智能材料概念的共同之处是：材料对环境的响应性。 自年以来，先是在日本、美国，尔后是西欧，进而世界各国的材料界均开始研究智能材料。科学家们研究将必要的仿生()功能引入材料，使材料和系统达到更高的层次，成为具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。智能结构常常把高技术传感器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起，赋予材料崭新的性能，使无生命的材料变得有了“感觉”和“知觉”，能适应环境的变化，不仅能发现问题，而且还能自行解决问题。 由于智能材料和系统的性能可随环境而变化，其应用前景十分广泛[]。例如飞机的机翼引入智能系统后，能响应空气压力和飞行速度而改变其形状；进入太空的灵巧结构上设置了消震系统，能补偿失重，防止金属疲劳；潜水艇能改变形状，消除湍流，使流动的噪声不易被测出而便于隐蔽；金属智能结构材料能自行检测损伤和抑制裂缝扩展，具有自修复功能，确保了结构物的可靠性；高技术汽车中采用了许多灵巧系统，如空气燃料氧传感器和压电雨滴传感器等，增加了使用功能。其它还有智能水净化装置可感知而且能除去有害污染物；电致变色灵巧窗可响应气候的变化和人的活动，调节热流和采光；智能卫生间能分析尿样，作出早期诊断；智能药物释放体系能响应血糖浓度，释放胰岛素，维持血糖浓度在正常水平。 国外对智能材料研究与开发的趋势是：把智能性材料发展为智能材料系统与结构。这是当前工程学科发展的国际前沿，将给工程材料与结构的发展带来一场革命。国外的城市基础建设中正构思如何应用智能材料构筑对环境变化能作出灵敏反应的楼层、桥梁和大厦等。这是一个系统综合过程，需将新的特性和功能引入现有的结构中。

无机非金属材料的主角-硅练习题及答案解析

(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！) 一、选择题 1．下列不是水玻璃用途的是() A．肥皂填料B．木材防火剂 C．纸板黏胶剂D．建筑装饰材料 解析：水玻璃是Na2SiO3溶液，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 答案： D 2．下列物质中，不含有硅酸盐的是() A．水玻璃B．硅芯片 C．黏土D．普通水泥 解析：水玻璃是Na2SiO3的水溶液，黏土和普通水泥的主要成分都是硅酸盐，硅芯片的主要成分是硅。 答案： B 3．SiO2属于酸性氧化物的理由主要是() A．硅是非金属元素 B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸 C．SiO2能与强碱反应生成盐和水 D．SiO2不能与酸反应 解析：依据酸性氧化物的概念进行判断——能与强碱反应生成盐和水的氧化物。 答案： C 4．下列说法错误的是() A．二氧化硅是光导纤维的主要原料 B．硅是信息技术的关键材料 C．陶瓷餐具所用材料为硅酸盐 D．水晶镜片所用原料为硅酸盐 解析：石英、水晶、光导纤维主要成分为SiO2。Si用于信息产业及硅光太阳能电池。传统硅酸盐材料是陶瓷、水泥、玻璃，新型无机非金属材料为光导纤维、生物陶瓷等。 答案： D 5．下列物品或设备：①水泥路桥②门窗玻璃③水晶镜片 ④石英钟表⑤玛瑙手镯⑥硅太阳能电池⑦光导纤维 ⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是() A．①②③④⑤⑦B．全部 C．⑥⑧D．①②⑦⑧ 解析：⑥、⑧用到的材料是Si而不是SiO2，其余都用到SiO2。 答案： A 6．下列反应的离子方程式中，正确的是(多选)() A．二氧化硅和氢氟酸反应：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2O B．二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O C．水玻璃中滴入盐酸：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓ D．碳酸钡滴加稀硝酸：CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑ 解析：A中氢氟酸是一种弱酸，不能拆写成离子的形式；D中碳酸钡是一种难溶性的物质，也不能拆写成离子的形式。 答案：BC 7．高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是() A．7,2 B．5,4 C．6,3 D．3,6 解析：一般利用化合物中化合价代数和等于零的规则来列方程求解。已知化合价：Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，(OH)为－1价。则2×(＋3)＋2×(＋4)＋x×(－2)＋y×(－1)＝0，化简得：2x ＋y＝14，将各项代入，只有B项符合该方程。 答案： B

第四章：无机非金属材料.

第四章：无机非金属材料 本章主要内容 无机非金属材料概论 结构陶瓷材料 功能陶瓷材料 传统日用、建筑材料 什么是无机非金属材料 金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称为无机非金属材 料。 主要特性： 熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐氧 化、弹性模量大、强度高。一般为脆性材料 陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 陶瓷材料的组成相的结合键为离子键（MgO、Al2O3）、共价键（金 刚石、Si3N4）以及离子键与共价键的混合键 以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料中占有很 重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、等特点。但这样的 晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态时绝缘，但熔融态可 导电等特点。金属氧化物晶体主要以离子键结合，一般为透明体。 以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和饱和性， 因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体具有强度高、硬 度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性大，无延展性，热膨胀 系数小，固态、熔融态时都绝缘。最硬的金刚石、SiC、Si3N4、BN 等材料都属于共价晶体。 陶瓷材料的相组成 晶体相 晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体或化合物， 其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料的特性和应用。晶体相 又分为主晶相、次晶相和第三相。陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅 酸盐、钛酸盐等）、氧化物（MgO、Al2O3）、非氧化物（SiC，Si3N4） 等。 硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元。

玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，其结构类似于玻 璃。 玻璃相的作用是：将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之间的空隙， 提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结过程；阻止晶体转变、 抑止晶粒长大。 玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的。 气相（气孔） 陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相发生物理、 化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃相来填充，还有少部分 残留下来形成气孔。 气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度，是造成裂纹的根 源。 陶瓷材料的晶体缺陷 点缺陷 陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷称之为点 缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有直接关系。此外， 陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程也与点缺陷有关。 线缺陷 位错是陶瓷材料晶体中存在线缺陷。陶瓷材料中位错形成所需要的 能量较大，因此，不易形成位错。陶瓷材料中位错密度很低。 陶瓷材料主要是离子键和共价键。这两种结合键造成位错的可动性 降低。当位错滑移事，离子键中同号离子相斥，导致离子键断裂； 而共价键的方向性和饱和性，具有确定的键长和键角，位错的滑移 也会导致共价键的破断。 面缺陷 陶瓷材料一般是多晶材料。多晶材料中存在的晶界和亚晶界就是陶 瓷材料中的面缺陷。 我们知道晶粒细化可以提高材料的强度。晶界对金属材料和陶瓷材 料强度的提高作用机理是不同的。对金属材料来说，晶界阻碍位错 的运动，从而强化了材料；而对陶瓷材料来说，利用晶界两侧晶粒 取向的不同来阻止裂纹的扩展，提高强度 陶瓷材料的性能特点 力学性能 硬度 陶瓷的硬度很高，多为1000Hv～1500Hv（普通淬火钢的硬度500～800Hv）。陶瓷硬度高的原因是离子晶体中离子堆积密度大、以及共 价晶体中电子云的重叠程度高引起的。 刚度 陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的，而弹性模量又反映其 化学键的键能。离子键和共价键的键能都要高于金属键，因此陶瓷 材料的弹性模量要高于金属材料。 强度 陶瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很高。但陶瓷中由于