无机非金属资料
一、教材剖析和主张
本课题是依照资源、资料和（化学）技能间的联系打开的，也是组织化学与资料的开展这一单元内容的主线。
首先是资源，传统无机非金属资料（如陶瓷、玻璃、水泥等）大都直接取材于自然界，所以，决议社会开展水平的资料出产对资源的依托程度很高。在自然界中，有的资源十分丰厚，如空气、水、黏土等，因而，人类运用的原始资料大多直接来自天然产品，假如完成自然资源的深度开发，就需求依托资料、东西的开展来支撑。
怎么愈加合理地开发自然资源，怎么从初级资料转化为合适某种技能需求的资料，需求依托化学家对物质中所含有元素的提炼或原子的重新组合。例如，二氧化硅是一种极其丰厚的资源，但硅特别是高纯度硅却是一种人工的资料，没有高纯度硅，现代信息技能就不或许完成。化学对技能所需的具有某种特别功能资料的研发，已经成为现代科技开展的先决条件之一。
化学家研发的千万种新的化合物，为技能开展供给可供
开发的资料资源。有了技能创造，没有合适这种技能的资料，只能是无米之炊；只要资料，没有运用这种资料的高技能，这种资料就无法完成它的实践价值。所以，从化学与技能和资料之间的联系，咱们能够说化学为技能前进能够供给重要的资料支撑。
依据上述考虑，本课题从传统硅酸盐资料引进，到新式
无机非金属资料，再到石墨、金刚石和Ｃ60，阐明新资料能够
诞生新科技，使关于化学与资料开展联系的论述，层次清楚、头头是道。
教育主张如下：
1.陶瓷、玻璃和水泥等传统硅酸盐资料，与咱们
的日常日子严密相关，它们的一些性质和特色能够被学
生直观地调查和知道。需求指出的是，尽管，人类制作
和运用这些资料及其制品已有几千年的前史（玻璃和水
泥在外），但它们的化学组成大多比较杂乱，现在关于
它们出产原理的知道仍是有限的，即便一些出产进程完
成了接连化、自动化，其间的经历成分依然很大。高中
阶段，首要使学生了解硅酸盐资料的安稳性强、硬度高、熔点高、难溶于水、耐腐蚀等特色，是由其间的要害结
构成分硅氧四面体决议的。别的，在陶瓷烧制进程中釉
料产生的氧化复原反响导致多姿多彩的陶瓷制品，能够
对氧化复原反响在实践出产中的广泛应用加深了解和知道，为了愈加直观，能够找来一些金属、金属氧化物粉末，比照它们色彩的不同。关于玻璃、水泥的出产，侧
重于知道它们的首要化学组成和根本反响原理，经过一
些试验和评论，知道这些资料具有的一些化学性质，结
合日常日子经历，以引起学生对有关问题进一步探求的
爱好。
2.新式无机非金属资料，则着重运用化学办法能
够获得传统工艺和办法无法得到的功能优异的资料，以
满意现代高新技能、新兴产业和传统工业技能改造的需求。教科书中仅以一些新式陶瓷、单晶硅，阐明化学在
新式无机非金属资料制作进程中所起的特别支撑效果，
为协助学生领会化学对新资料研发中的重要意义，教师
还能够举出其他一些实践比如。
3.经过人们对石墨、金刚石和碳60这三种碳单
质的知道、开发和运用，进一步阐明化学对新资料的研
讨是怎么推动技能的前进，并有或许拓荒新的技能领域。教育中，图3-14能够成为教师开发这一主题的根本资料。这以后的“科学视界”企图提出另一个相关的主题，即
科学仪器和技能手段的更新，也相同能够促进包含化学
在内的科学研讨的开展。
教育要点：硅氧四面体的特别性，一些无机非金属资料出产的化学原理。
教育难点：经过多种途径，协助学生逐步构成对化学与资料开展联系比较全面的知道。
二、问题沟通
【学与问1】
1. 设置本题的意图在于引导学生考虑和知道化学与技能中产品的质量特性，有利于构成技能创新、质量和品牌意识。
在修建工程施工中，进步工程质量和下降修建造价，尽管首要取决于规划与施工的好坏，但所用资料的质量好坏也是一个要害。假如将质量不合格的资料运用到工程上去，就会影响工程的运用效果和耐久性，乃至影响结构的安全。关于出产企业来说，产品的质量是企业的生命。实践出产总是同一些出产进程和产品的质量认证、产品规范严密相关，产品质量的凹凸反映出产的技能水平，产品质量也是点评企业管理、技能水
平和经济效益的重要目标之一，因而，国际组织、国家有关部门或行业协会都要拟定一些规范。
参考资料：中华人民共和国建材行业规范通用水泥质量
等级（拜见网址：http://www chinabmnet com/wxzl/jcbz/）
2. 设置本题的意图在于引导学生学以致用，并领会在技
能实践中将科学原理应用于处理实践问题的杂乱性、综合性。
参考资料：混凝土和钢筋混凝土都归于复合资料，即由
起黏结效果基体（如水泥）和起增强效果的增强体（如沙子、碎石和钢筋等）构成。因而，依据复合资料的组成及性质，能够估测它们或许产生腐蚀的原理和耐腐蚀功能等，依据外界条件及其改变能够判别影响资料安稳性的要素，将上述内因和外因相结合考虑，能够提出资料在规划和运用时的条件以及防护的办法等。例如，金属资料的腐蚀首要电化学腐蚀进程，其腐蚀原理及防护办法在本单元的课题2中即将学到。再如，一般水泥硬化后，其首要化学成分为含水硅酸钙、含水铝酸钙和氢氧化钙，硬化水泥中或多或少地存在着孔隙，在侵蚀性液体、气体和水的效果下，水泥的强度会逐步下降，乃至遭到损坏或溃散，这便是水泥的腐蚀(见教育资源)。
【学与问2】
1.碳和硅都同归于ⅣA族元素，在原子结构上有
类似性，例如，它们的最外层电子数都是4，通常以共价键结合为特征。但ⅣA族元素处于从金属向非金属的过渡位置，在同一族中由非金属转向金属的改变也较其他族
杰出，这种改变出现在硅、锗之间，因而，碳的非金属
性更强，而硅的非金属性较弱，且硅还具有半导体的性质。碳在自然界首要以单质、氧化物和碳酸盐方式存在。硅在自然界首要以氧化物、硅酸盐方式存在，不论硅石、硅酸盐怎么杂乱地构成矿藏，其间硅氧四面体（SiO4）是其根本结构，所以在硅的化学中了解SiO2的结构和性质
是根本的和重要的。
2.单质硅（Si）和碳化硅（SiC）都归于原子晶体，原子之间以共价键结合，且具有与金刚石类似的结构，因而，有许多类似的性质。如晶态硅的硬度为7，熔点高，在常温下化学性质不生动，与水、空气和酸（除
HF外）等均无效果，但在高温下可与一切卤素反响，与
氧气在700 ℃以上焚烧生成SiO2。SiC为无色晶体，硬
度为9（挨近金刚石的硬度），与大多数酸不反响，在空气中加热到1 000 ℃以上时才开端被氧化，在100 ℃时
能够与氯气反响。可见，SiC 与Si比较表现出愈加安稳
的化学性质。
