新型无机非金属材料.docx

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新型无机非金属材料

新型无机非金属材料

　　篇一：

新型无机非金属材料研究进展与未来展望

　　新型无机非金属材料研究进展与未来展望

　　摘要：

随着社会与科学技术的发展，新型材料逐渐发展了起来。

作为高新科技实现的基石，如有机非金属、复合材料、功能陶瓷、结构陶瓷等新型材料逐渐受到了科研工作者及生产产业企业的青睐，文章对新型无机非金属材料的研究进展进行介绍，并对其未来的发展进行展望。

　　关键词：

新型无机非金属材料；现在；发展；展望；新材料

　　作为高新技术发展的物质基础，新型材料和与其相关的如高温电子学、超导材料、纳米材料、生物材料、微电子材料、信息存储材料等科学领域，已经成为了现如今新型技术的领军者，并在未来的高新科技发展领域中占有重要位置。

新型无机非金属材料在新型材料中是较为受到重视的部分，在新材料科技研发中占有一定的比重。

　　1新型无机非金属材料研究现状的介绍

　　结构陶瓷

　　我国的航空、航天事业正处于蓬勃发展的阶段，以及先进的科学技术发展都对材料的抗高温能力、抗高强度能力提出了更高的要求。

由于金属材料与合金材料的抗高温能力较为有限，不适用于先进科技，所以，研发性能更加优越的材料就显得十分必要了。

　　特种陶瓷材料在各个领域中的使用越来越普遍，其对金属的不粘合性、耐高温性能、高耐磨性、高硬度等优势逐渐体现出来。

氧化锆陶瓷具有高比重、耐腐蚀性和耐磨性，在油田深井泵的阀座中应用广泛，适用于这种极度的作业环境。

耐腐蚀性、耐磨性、高硬度是多品种陶瓷所共有的特点，这也使得陶瓷在储存液体泵部件、无润滑轴承、高温轴承等领域得到了制造业与工业的青睐。

　　常用的高温结构陶瓷包括：

硅化物、氮化物、硼化物、碳化物、高熔点氧化物等，结构陶瓷也有其缺陷：

不易回收、加工困难、价格高、性能分散、温室脆性高等。

在研制阶段，可通过提高结构陶瓷的韧性，太拓宽陶瓷的用途。

提高其韧性的手段包括：

对原理的细度、纯度进行控制、加强纤维与晶须、颗粒弥散、晶界控制等。

　　功能陶瓷

　　具有多种种类的功能陶瓷，对经济建设与科学技术发展具有重要的影响。

功能陶瓷具有的多种功能包括：

化学、生物、机械、光、磁、声、电等，在多个领域应用。

功能陶瓷比传统陶瓷的产值高、能耗少、成本低，具有更高的社会与经济的综合效益。

而与结构陶瓷相同，功能陶瓷也具有缺陷：

获取情报与技术困难、难度大、制造条件苛刻等。

　　篇二：

高中化学教学案例

　　高中化学教学案例

　　海南三亚榆林八一中学周冬阳572021

　　新课标中，科学课程的基本理念是以全面提高每一个学生的科学素养为核心，要求教师在教学中应面向全体学生，立足学生发展，体现科学本质，突出科学探究，反映当代科学成果。

在总目标中也特别强调了科学探究，并指出，科学探究活动是培养科学观念与能力的最关键的途径，也是培养创新精神与实践能力最有效的手段。

对科学探究的具体设计，力求突出科学素养，体现学生的主体作用，符合学生的心理特点，从学生身边熟悉的事物出发，为学生所喜爱，并让学生参与科学探究活动的开发。

因此，怎样在化学课堂中更好的处理好“知识点的落实”与“充分运用探究手段”的关系是落实学生主体地位，实现化学总体教学目标的基本前提。

本课是基于多媒体网络教室（Web教室）中高中化学学科自主探索学习的试验研究课，是多媒体技术和网络技术在中学化学教育应用的新尝试。

　　一、教材分析

（一）知识内容

　　本节教材介绍新型无机非金属材料的特点、用途和发展。

（二）学习目标

　　1、知识目标：

使学生对新型无机非金属材料有大致印象。

　　2、能力目标：

通过对相关网络资料的阅读，结合观察思考探究、协作交流讨论，培养学生的分析资料、提取信息、发现问题和解决问题的能力。

　　3、德育目标

　　①帮助学生建立勇于探索创新的精神和克服困难的信心。

　　②使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。

　　③通过对新型无机非金属材料的介绍，培养学生崇尚科学、热爱科学的情感。

④通过本节课的学习，使学生意识到人类智慧力量的伟大。

　　⑤通过介绍我国在新型无机非金属材料方面的成就，培养学生的爱国主义情感。

　　（三）教学重点

　　新型无机非金属材料的特点、用途和发展。

　　（四）教学难点

　　1、激发学生学习的积极性。

　　2、培养学生热爱科学的情感。

　　二、学生分析

　　1、学习特点：

学习对象为高一学生，对化学学科和计算机等现代信息技术有着浓厚的学习兴趣，但基本的计算机操作熟练程度不一，对学习资源利用和知识信息的获取、加工、处理与综合能力较低。

　　2、学习习惯：

高一学生知识面较狭隘，习惯于教师传道授业解惑这种被动接受式的传统教学，缺乏独立发现和自主学习能力。

　　3、学习交往：

高一学生在新的学习环境中，学习交往表现为个别化学习，课堂上群体性的小组交流与协同讨论学习机会很少。

　　三、教学方法

　　基于新课改提出教育要为学生的终身发展奠定基础，让学生学会做人、学会求知、学会合作、学会实践、学会创新的理念。

本课为了充分体现学生的主体作用，进行教法与学法优化组合：

　　1、实物展示法:

展示新材料实物,使学生获得感性认识。

　　2、探究学习法：

联系所学知识和运用网络资源进行问题思考、解决的学习。

　　3、发现学习法：

善于分析资料、寻找和发现思考性问题。

　　4、自主学习法：

利用网络资源、教材资源，独立地进行学习。

　　5、问题讨论法：

运用网络教室的各种交流手段对学习主题展开讨论。

　　6、协作学习法：

通过网络教室中师生、生生协同、交流、讨论的学习。

　　四、教学过程

　　[课前准备]做好课文预习；相关网络课件发布到校园网的服务器；

　　[新课引入]展示实物:

玻璃刀、机械手表、光导玩具。

　　提问：

1、玻璃刀的刀头是什么材料制作的？

（人造金刚石）；

　　2、机械手表上的“19钻”字样是什么意思？

（人造红宝石的数目）；

　　3、气炉中电子打火用的是什么材料？

（压电陶瓷）；

　　4、在的长途电话信号是通过什么传输的？

（光导纤维）。

　　[教师]好，同学们基础很扎实也很用功.这些都是新型无机非金属材料。

而我们上一节课所讲的水泥、玻璃、陶瓷等都属于传统无机非金属材料。

按化学组成，材料可以进行如下分类。

　　[投影]（材料的分类）

　　[教师]这一节课我们来认识几种新型无机非金属材料。

　　[投影]课题：

新型无机非金属材料

　　学习任务：

新型无机非金属材料的特点、用途和发展。

　　学习要求：

　　①明确本课的学习目标，以学习任务驱动为方式，以新型无机非金属材料为中心，以小组协作讨论的方法（语言交流和在线讨论方式）进行主动地探究学习。

　　②抓住本课学习的重点和难点，运用发现、探究、协作、讨论学习方法，大胆、主动分析问题和解决问题。

　　③注重本课网页素材和相关网站的学习资源利用，联系所学知识和技能，对信息进行获取、收集、加工、处理，提高自己的学习能力。

　　[教师]为什么要叫新型无机非金属材料呢?

　　[学生]为了与传统无机非金属材料相区别。

　　[复习提问]传统无机非金属材料的成分是什么?

它有什么特点?

　　[学生]传统无机非金属材料具有抗腐蚀、耐高温的优点，但也有质脆、经不起热冲击的弱点。

　　[教师]同学们记得很牢。

事实上，我们看下面一些住宅图中各自的构成材料也会发现，即使在人类社会发展的过程中，大自然馈赠与人类的材料（如泥土、木材、石头等），已远远不能满足人类社会发展的需求。

为了人类自身发展的需要，人们总是在大自然的馈赠之外，用自己的聪明才智和勤劳的双手，不断地研制、创造着各种各样的新材料，以满足人类物质文明和科学技术不断发展的需要。

　　[电脑图片展示]

　　图片1：

图原始人居住的洞穴

　　图片2：

用茅草搭起来的房屋

　　图片3：

用树枝、泥巴盖起来的房子

　　图片4：

用石头砌起来的石屋，用木棍、木板搭起来的房子

　　图片5：

用砖、水泥等盖的住宅

　　图片6：

高楼大厦

　　图片7：

现代居室（包括电视机、音响、电脑等）

　　[讲述]传统无机非金属材料与现在所用的许多金属材料相比，有许多独特的优势，这使得很多行业的科学家都对它情有独钟，然而，它的弱点的存在，又使它的应用范围受到了一定的限制。

为此，科学家们进行深入的研究和探索，并进行了反复的实验，随之而来的便是多种多样具有特殊性能的新型无机非金属材料的问世，那么，新型无机非金属与传统的无机非金属材料相比有哪些特性呢?

　　[投影]学习探究的问题：

课本主要介绍了高温结构陶瓷和光导纤维。

为什么从知道钠蒸气放电到高压钠灯的使用经过了二十几个年头呢?

陶瓷发动机的优点？

光纤通信较之普通电缆通信有哪些优点呢?

光导纤维在医学上有什么应用？

　　[学生活动]（资源利用、自主探索）

　　[教师活动]指导学生利用资源学习的顺序依次为：

化学教材（文本）----媒体资源（图片、视频）----“碳族元素”网站或其它相关网站（检索新型无机非金属材料的相关资料）。

　　[师生互动]（浏览网页的同时并在线讨论。

）

　　[投影]上述问题的相关知识和答案

　　[教师]预习中同学们从各种渠道收集到一些新型无机非金属材料的有关材料，下面请每一组选出一名代表上台跟大家交流一下。

（3分钟演讲）

　　[第一组]生物陶瓷

　　[第二组]夹层玻璃

　　[第三组]半导体陶瓷

　　[第四组]赛伦

　　[教师]新型无机非金属材料的种类还有很多，它们有些什么特性呢？

在哪些领域会大显神通呢？

　　[师生互动]（学生浏览网页、总结，教师巡回指导。

）

　　[投影]新型无机非金属材料的特性

　　[教师]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；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的信息技术；没有特殊的新型材料，神州五号飞船就无法上天。

可见，科技的发展和社会的进步往往受到材料的制约。

反过来，一种新材料的发现可能回给社会带来革命性的变化。

　　新材料在不断涌现如1985年发现了足球烯。

旧材料的功能也在拓展，如石英早就存在，石英钟的普及却是近几年的事，光导纤维使玻璃“老爷爷”又焕发了青春。

　　篇三：

碳、硅及新型无机非金属材料

　　碳、硅及新型无机非金属材料

　　教学内容

　　1．构建碳、硅元素的知识网络

　　2．掌握两种元素对应的单质，氧化物、酸及其盐的重要性质3．了解硅酸盐工业和新型无机非金属材料

　　二、学习指导

（一）构建知识网络

　　一方面抓住典型物质作为核心，尽可能向外发散和向内收效，甚至可扩展到相关的有机知识，另方面

（二）典型构质的性质

　　1．单质碳

　　C原子间结合方式?

（1）同素异形体的多样性分子中所含C原子数不同?

金刚石——原子晶体

　　?

　　分子晶体

（2）活性炭的重要性质和作用↓

　　多孔疏松结构→吸附力强→吸附气体或溶液里的某些有色物质。

↓实例①去臭气——吸附水中有臭味物质（净化水）②漂白——吸附某些食物和工业产品中的色素

　　③去毒——吸附有毒气体（如NO2、Cl2等）（用于防毒面具）（3）碳的化学性质常温：

稳定

　　加热、高温或点燃：

常表现还原性，作还原剂一般加热时，C→CO2

　　高温时，C→CO

　　如：

2OCO+H2

　　2C+SiO2高温

　　C+2CuO2Cu+CO2

　　C+4HNO3（浓△CO2↑+4NO2↑+2H2O想一想：

为什么木炭燃烧时无火焰？

2．碳的氧化物

　　CO、CO2尽管用为碳的氧化物，但是两者的物理性质，化学性质均有较大区别，可列表比较如下：

　　高温

　　①如何除去CO中少量CO2？

②如何除去CO2中少量CO？

③如何分离CO和CO2？

3．比较CO2和SiO2

　　CO2和SiO2是同主族元素形成的高价氧化物。

化学性质有一定的相似性，但物理性质和某些化学性质方面却有很大差异。

（1）硅不活泼、但自然界无游离态，通常以硅酸盐形式存在

（2）硅不与一般的强酸、强氧化性酸反应，但常温却下HF反应，且能置换出其中的H。

Si+4HF==SiF4+2H2↑

　　（3）碳不与碱液反应，但硅常温即可与碱液反应并放出H2，表现出与Al有相似性。

Si+2NaOH+2H2O==Na2SiO3+2H2↑2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

　　其它固体非金属即使与碱液反应，一般也无H2产生。

如

　　3S+6NaOH==2Na2S+Na2SO3+3H2O5．碳酸正盐和酸式盐

（1）溶解性：

　　①大多正盐难溶于水（除K+、Na+、NH4+）而一般酸式碳酸盐均可溶于水

　　②同一种阳离子的盐一般：

酸式盐＞正盐如Ca（HCO3）2＞CaCO3KHCO3＞K2CO3但NaHCO3＜Na2CO3

　　想一想：

为什么在饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2有晶体析出？

提示：

Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3106g18g168g①溶剂水量减少

　　②生成NaHCO3质量比消耗的Na2CO3质量大③同温下溶解性NaHCO3＜Na2CO3

（2）与酸反应的过程及速度（同条件）H++CO32==HCO3

　　—

　　—

　　HCO3+H+==H2O+CO2↑

　　—

　　放出气体速度：

HCO3＞CO32

　　—

　　—

　　（3）与碱液反应

　　Na2CO3+NaOH→不反应

　　NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O

　　2CO3+Ca（OH）2==CaCO3↓+2NaOH

　　2NaHCO3+Ca（OH）2（少）==CaCO3↓+Na2CO3+H2O（4）热稳定性：

　　正盐＞相应酸式盐

　　高温

　　如：

3CaO+CO2↑

　　△3）2CaCO3↓+H2O+CO2↑

　　Na2CO3△不分解

　　△

　　2NaHCONa2CO3+CO2↑+H2O（5）相互转化：

　　—H

　　正盐（CO32

　　+

　　酸式盐（HCO3）

　　或CO2+H2O

　　—

　　（三）硅酸盐工业简介

（1）主要原料：

粘土

（2）生产过程：

混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶器（3）陶与瓷的制取区别：

①原料粘土的纯度不同

　　②烧制温度不同。

　　（四）新型无机非金属材料特性：

（1）耐高温，高强度

（2）有电学、光学、生物学特性或功能

　　三、典型解析

　　例1．把26g含有SiO2和CaCO3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为。

（1）写出有关的化学反应方程式

（2）求生成CO2的体积（标况）（3）求原混合物中所含SiO2的质量。

解析：

（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑CaCO3CaO+CO2↑

　　从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：

CaSiO3＞CaCO3

　　在此高温条件下，CaCO3不会过剩，故前后固体质量减少值即为CO2质量。

　　m（CO2）==26g－=n（CO2）=，V（CO2）=CaCO3～CO2

　　100g1molm（SiO2）=26g－20g=6g

　　例2．矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。

　　例如钾长石（KalSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5（OH）4]，此后反应的离子方程式为：

2KalSi3O8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO3+4H4SiO4+Al2Si2O5（OH）4.

　　—

　　高温

　　高温

（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成①KalSi3O8______________②Al2Si2O5（OH）4

（2）上述反应能够发生的原因是______________

　　解：

（1）将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成。

在某种（或几种）氧化物前加合适系数。

　　①KalSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2②Al2Si2O5（OH4）Al2O3·2SiO2·2H2O

（2）分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸H2CO3＞H4SiO4.发生了较强的酸制较弱的酸反应。