2019-2020年高二化学 第四章 非金属及其化合物.doc

2019-2020年高二化学 第四章 非金属及其化合物本章说明一、教学目标1.了解氯、氮、硫、硅等非金属单质的化学性质，认识不同的非金属单质性质有较大的差异。2.了解氯、氮、硫、硅的重要化合物的主要性质，认识某些非金属化合物既有相似的性质，又有各自的特性。3.认识氯、氮、硫、硅及其化合物的广泛用途，体会化学的创造性与实用性。4.通过实验进一步训练学生的操作技能，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，培养学生求实、创新的良好品质。5.以非金属知识的学习为线索，通过多种活动，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。6.了解氮循环对生态平衡的重要作用。了解某些污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义，培养学生关注社会的意识和责任感。二、内容分析1.地位和功能本章主要讨论硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性质，安排在第三章“金属及其化合物”之后，是常见无机物及其性质等知识的继续。这些内容既是学生今后继续学习化学的基础，也是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识。本章具有巩固离子反应、氧化还原反应等基本知识的作用。在第三章的基础上，进一步介绍元素化合物知识和研究方法，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，是学生认识元素周期律、元素周期表知识的重要基础。本章在选材上着眼于这几种元素的单质及其重要化合物的主要性质，在知识安排上尽量使知识和用途相结合，理论和实际相结合，物质的重要性能与可能的负面作用相结合，从而使学生认识到常见无机物在生活和生产中的应用，以及与人类和环境的关系。例如，二氧化硅与硅酸盐产品的应用及其发展，氯气的性质与应用及其可能存在的问题，硫酸、硝酸和氨的性质及广泛用途，酸雨的形成等。这些内容不仅增强了学生的学习兴趣，而且培养了学生的科学态度和科学精神。另外，科学史话“氯气的发现和确认”渗透了严谨、求实的科学思维品质的培养，科学视野“新型陶瓷”“信使分子NO”“火箭为什么能飞上天”等让学生体会知识的价值。这样，更全面地体现化学课程的科学教育功能。2.内容结构非金属及其化合物知识受课时所限，不可能像过去那样分章详细介绍，只能相对集中，因此在设计教科书结构时，对教学内容进行了精选和整合。为了使学生对非金属及其化合物有一个整体的了解，本章对代表性元素各有侧重地选择有重要价值的单质及其化合物让学生学习、研究。在编排顺序上，将存在和用途十分广泛的元素硅及其化合物、典型的非金属元素氯及其化合物分节编写，将与当代环境关系十分密切的硫和氮的氧化物、用途广泛的两种酸硫酸和硝酸以及氨分别合节编写，有分有合，突出重点，加强联系和对比。3.内容特点增强学习的探究性、亲历性和体验性元素化合物的性质来自观察、实验和经验，本章通过多处“实验”“思考与交流”“学与问”“实践活动”“科学探究”以及习题等的设计，大大增加学生活动，学生的学习自主性得到了更多的体现。例如，第三节中“用水吸收二氧化氮”的科学探究，让学生通过实验现象的观察与分析，感受过程的变化，寻找变化的原因，感悟对工业上生产硝酸的启迪，从中体验探究的乐趣，学会探究的方法。注重化学知识与科学精神、人文精神的渗透与融合本章所涉及的单质和化合物与社会、生活、健康、环境的关系十分密切，教科书在这方面有比较充分的体现。但与以往教科书明显不同的是，不过分强调知识的逻辑顺序，在注意知识内在逻辑的同时，突出了知识与社会、生活、健康、环境的联系，并将科学精神和人文精神融合其中。化学科学技术与人类的关系从来没有像现在这样密切和严峻：化学对人类文明作出了巨大贡献，而人们对化学的误解与疏离却越来越严重。作为基础科学教育课程的化学必须面对这一现实，用科学的态度来看待化学的功与过。本章在介绍几种典型的非金属元素的单质及其重要化合物的主要性质与应用时，不回避某些物质可能对环境、健康等带来的负面影响，并指出化学在解决这些问题时可能的方向和作用，这有助于培养学生的科学态度和价值观。性质与用途紧密联系，深化对元素化合物知识的理解和应用这是本章教材的另一个特点，是深入理解、灵活运用物质性质的好方法、好途径，同时也是体现学习元素化合物知识价值的重要方面。这样不仅使教科书更具有吸引力和时代感，而且有利于增进学生学习化学的兴趣和情感。三、课时建议第一节 无机非金属材料的主角硅 2 课时第二节 富集在海水中的元素氯2 课时第三节 硫和氮的氧化物 2 课时第四节 硫酸、硝酸和氨 3课时复习 1 课时为什么要选取硅作为非金属的开篇呢？从硅及其化合物在国民经济中的地位来看，从学科发展的角度来看，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；硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。无机非金属材料中硅元素唱主角，而含硅元素的材料制品大都是以二氧化硅为原料。所以，首先介绍硅及其化合物，突出了它在社会发展历程中、在科学现代化中的重要性和应第一节 无机非金属材料的主角硅一、教学设计用价值。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。本节内容编排有以下特点：从硅及其化合物的知识体系来看，它由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成。在内容编排上打破常规，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、硅酸盐的一些性质，最后介绍硅单质。先学习比较熟悉的硅的化合物，再学习单质硅的顺序符合认知规律，有利于学生接受。从知识内容的安排上来看，重点、非重点把握准确。主干内容保持一定量，并重彩描绘。例如，二氧化硅的知识突出酸性氧化物的性质，在“科学视野”中介绍硅氧四面体结构，了解二氧化硅的一些物理性质，然后以图配文的方式介绍了二氧化硅的用途，最后让学生通过日常生活中的一些事实，以“思考与交流”的方式得出二氧化硅的化学性质。在学习二氧化硅的化学性质时，既介绍了酸性氧化物的共性，又介绍了SiO2的特性，扩展了学生对非金属酸性氧化物的认识。硅酸盐重点介绍硅酸钠溶液的性质和用途。对非重点知识和拓展性内容，采用多种形式来呈现。例如，简要介绍了硅酸的制取原理和硅胶的用途，应用广泛的硅酸盐产品以图片的形式呈现，一些新型陶瓷以“科学视野”的方式介绍，硅酸盐的组成以“资料卡片”的形式介绍，等等。总之，硅及其化合物知识的介绍，既体现了元素存在的广泛性又体现了应用的前瞻性，既有亲近感又可以使学生开阔眼界，同时也能使学生增强对学习化学的重要性的认识。本节教学重点：二氧化硅的性质。本节教学难点：硅酸盐的丰富性和多样性。教学建议如下：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。在介绍硅酸时，可以补充这样一个实验：将CO2通入Na2SiO3溶液中，引导学生观察白色胶状沉淀的生成，从而加深对H2SiO3的酸性弱于碳酸的认识。对于硅单质，主要让学生了解硅是重要的半导体材料，在电子工业上有广泛的用途。SiO2的结构知识属于拓展性内容，在教学中不作要求。2.要多运用日常生活中的事例进行教学。非金属元素首先介绍硅元素，硅的化合物普遍存在是原因之一。因此，教学时要多注意联系生产和生活实际，充分利用实物、模型及教科书中的彩图和插图，通过放映教学录像，学生自己搜集有关的实物或照片，在课堂上展示交流等方法，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。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。3.通过自学讨论的方法进行硅酸盐的教学。学生的学习是一个自主构建的过程。他们带着自己原有的知识背景、活动经验和理解走进学习活动，并通过自己的主动活动，包括独立思考、与他人交流和反思等，去构建对化学知识的理解。例如，讲硅酸盐时可指出，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，它的水溶液称为水玻璃。然后展示样品，观察水玻璃的黏稠性。同时拿出一块反复充分浸过水玻璃并已干燥的布条，把它放在火焰上，结果布条不能燃烧，从而认识用水玻璃浸泡织物可以防火。最后，对于硅酸盐的丰富性和多样性，建议学生以阅读、交流的方式来完成。二、活动建议【实验4-1】控制溶液混合物的酸碱性是制取硅酸凝胶的关键。盐酸的浓度以6 mol/L为宜。在饱和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈红色。逐滴加入稀盐酸，待溶液红色变浅并接近消失时，有透明的硅酸凝胶产生。【实验4-2】若无硅酸钠溶液，可用市售的水玻璃代替。一定要使小木条或滤纸条反复浸透。水浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后就燃烧。硅酸钠溶液浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后不易燃烧(滤纸只起泡)。三、问题交流【思考与交流】物理性质：熔点高、硬度大。化学稳定性：化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，可以与强碱如NaOH等反应，属于酸性氧化物。SiO2的这些性质主要和它的结构有关。SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。四、习题参考1.（1） （2） （3）2.材料物理性质化学性质玻璃硬度高、耐磨损，耐高温,较脆化学性质很稳定陶瓷硬度高、耐磨损，耐高温定化学性质很稳3.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，主要应用于信息技术和光电池等方面。4.（1）还原剂（2）化合反应（氧化还原反应）；置换反应；还原剂。5.不要求课后马上完成，建议学生在一定的时间内，由个人或小组合作完成。最好物色学有余力的同学多花功夫写出质量较高的小论文。第二节 富集在海水中的元素氯一、教学设计氯及其化合物知识作为本章第二节教学内容，其设计意图是：一、氯是一种比较典型的、重要的非金属元素。教科书选择氯气的性质、用途以及Cl-的检验等内容进行比较全面的学习和研究，不但可以让学生了解典型非金属单质及其化合物的性质，而且对学生全面认识化学元素，尤其是了解其他非金属元素及其化合物的性质，形成正确的观点、掌握正确的学习方法等具有重要的作用。二、氯是海水中富集的一种元素，资源丰富。而且食盐、漂白粉等含氯的化合物大家都非常熟悉，认识上有一种亲近感，容易产生求知的欲望。本节内容主要包括三部分：一是活泼的黄绿色气体氯气，二是氯离子（Cl-）的检验，三是卤素简介。本节内容编排有以下特点：1.突出重点 从物质种类上来看，重点学习氯元素的单质氯气；从氯气的知识结构来看，重点学习氯气的强氧化性；从氯气的氧化性来看，重点学习氢气在氯气中的燃烧、氯气与水的反应。本节的另一个重点内容是氯离子的检验。教科书对重点知识不仅作了比较详细的介绍，而且安排了“实验”“思考与交流”“学与问”等活动，以调动学生各种感官，使学生建立起知识结构并不断加深。而教科书对氯气的实验室制取、氯的化合物、卤族元素等通过“科学史话”“科学视野”作了简单的介绍。本节突出典型元素氯的介绍，又有所体现卤素的性质，较好地体现了以点为主、点面结合的编制思想。2.讲究实用性 重点知识选择的依据之一是实用性。氢气在氯气中的燃烧是工业上制盐酸的重要方法，氯气与水反应是氯气用于自来水消毒的原理所在，离子检验是化学实验的重要内容，也是一项重要的基本技能。因此，这些重点知识的学习对学生知识与能力的发展有非常重要的作用。而氯气的实验室制法，实用意义不大，若介绍就要安排实验，会对环境造成污染，因此，仅在“科学史话”中作了介绍。3.体现思想性 教学内容体现了对立统一规律和辩证唯物主义观点。例如，氯气是有毒气体，但它可用于自来水消毒，而且是重要的化工原料。通过学习可以使学生认识到要学好知识，正确运用，才能让自然资源更好地为人类服务。此外，学生还可以从科学史话“氯气的发现和确认”中学习科学家的科学态度和研究方法。本节教学重点：氯气的化学性质。本节教学难点：氯气与水反应、氯气与NaOH溶液反应。教学建议如下：1.引导学生充分利用已有的知识学习新知识。在第二章中学生对分类方法已有所了解，本节应从离子反应、氧化还原反应等不同角度来理解和认识所涉及的化学反应，并以新知识为载体，巩固氧化还原反应的有关概念。初中化学中，学生已学过盐酸、NaCl与AgNO3溶液的反应。在介绍Cl-的检验时，可以先复习这两个反应，再进行实验。2.准确把握教学要求，突出重点。教师要充分利用教科书中的资源做好实验、引导思考、广泛交流、适当拓展，突出教学重点。还可以利用课外教学资源，如漂白粉的漂白原理、漂白粉的含氯量计算等，进一步强化重点知识。由于原子结构和元素周期律、元素周期表等知识在必修2中学习，因此，对于氯元素在周期表中的位置、原子结构、卤族元素原子结构的比较等内容不必展开。氯气的实验室制法的介绍也不必加深。3.运用化学史实，积极创设探究情景。教科书先以氯气的发现和确认这一科学史话作为阅读材料，激发学生的学习兴趣，让学生在比较轻松的环境里了解氯气可以从氧化盐酸中的氯离子得到，氯气是黄绿色、有刺鼻气味的气体等，而且从科学家身上学习到科学研究的思想和科学探究的精神。然后安排了“思考与交流”，让学生谈一谈从这一史实中得到的启示，然后很自然地引出氯气的实验室制法，再写出相应的化学方程式。在思考和交流的过程中，要利用好这一问题的情景，引导学生体会理论指导的重要性和实验实证的基础性，使学生产生对化学知识的亲近感，增加他们主动求知的精神。4.充分运用实验，通过实验加深学生对非金属性质的印象，增强学生观察和分析问题的能力。教科书在知识的表述方法上，充分利用化学是实验科学这一特点，通过演示实验讲述氯气的典型性质，使学生对氯气的认识从感性上升到理性。关于Cl-的检验，为说明自来水中含有Cl-，教科书除了选用稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液与AgNO3溶液反应外，还增加了自来水作为试剂与AgNO3溶液反应，同时以蒸馏水与AgNO3溶液混合作为对比实验。对使用AgNO3溶液检验Cl-时需要滴加稀硝酸酸化的理由，教学中要注意通过对比实验来解决。还可以以Na2CO3溶液为例，对稀硝酸加在AgNO3溶液前和后有什么影响展开讨论。5.增强教学的问题性和探究性。对于氯气与水的反应、氯气与碱的反应这些教学难点，建议首先向学生提出问题：请你根据已掌握的Cl2的性质猜测，Cl2与H2O反应可能形成的产物是什么？并设计各种实验方案，证明你的假设是否成立。通过假设、设计、验证、得出结论后，再用下列问题进行情境迁移：（1）根据Cl2与H2O的反应设想一下，如果将Cl2通入NaOH溶液中会发生怎样的反应？（2）在工业上，Cl2与消石灰反应可以制得漂白粉，其有效成分是什么？起漂白作用的物质是什么？若学生的基础较好，此时可应用下列问题继续进行深入探究：往NaOH溶液中滴加酚酞溶液，再逐滴滴加氯水，会有什么现象？实验中酚酞褪色的原因是什么？是因为Cl2与碱发生了反应，还是因为氯水中含有的HClO起了漂白作用？你是否能设计实验证明哪种猜测是对的呢？在此过程中，教师应充分调动学生主动参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式进行学习，培养学生提出问题、分析问题，以及通过实验解决问题的能力。二、活动建议【实验4-3】盛氯气的集气瓶要干燥。瓶中的氯气要浓，为了防止氯气逸散，可在集气瓶口涂一点凡士林，使玻璃片与瓶口更密合。因为这是第一个关于氯气性质的实验，实验时要提醒学生注意观察氯气的颜色（黄绿色），并注意氢气在空气里燃烧与在氯气里燃烧火焰的颜色是不同的。【实验4-4】色布的颜色最好是自行染上的。可取白纱布条，用红墨水染成红色，晾干备用。【实验4-5】实验时所用氯气和有色布条一定要干燥。为此，从气体发生器出来的气体要经过装有浓硫酸的洗气瓶，干布条要用临时烘干的。建议增加一个氯气与水反应和氯气与碱反应的对比实验。操作方法如下：取两个装有氯气的集气瓶，先让学生观察氯气的颜色。然后向一个瓶中注入少量水（约5 mL），向另一个瓶中注入等体积的浓氢氧化钠溶液，振荡。片刻后，对比瓶里氯气的颜色（注入碱液的瓶里黄绿色褪去，而注入水的瓶里的氯气的黄绿色变化不明显）。【实验4-6】此实验中，地区不同，自来水中滴入AgNO3溶液的现象可能不同。稀盐酸和NaCl溶液中加入AgNO3溶液都产生白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解。Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀溶解，且放出气泡。三、问题交流【思考与交流1】启示1：科学研究需要有正确的理论作指导，错误的理论只能浪费时间和精力。启示2：科学研究需要以大量事实为依据，只有大量事实才能推翻错误的理论，建立正确的理论或推动科学理论的发展。启示3：科学研究需要有热爱科学的思想和奉献科学的精神。MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O【思考与交流2】提示：燃烧不一定要有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是氧化还原反应，所有发光发热的剧烈的化学反应都称为燃烧。【学与问】提示：因为城市自来水常用Cl2进行消毒，所以自来水中溶解有少量的氯气，有刺激性气味。四、习题参考1.氯气溶于水发生反应：Cl2+H2O=HCl+HClO,HClO具有强氧化性，能杀灭水中的病菌。2. 实验现象解释或化学方程式滴入AgNO3溶液白色沉淀AgNO3+HCl=AgCl+HNO3滴在蓝色石蕊试纸上先变红后很快褪色氯水具有酸性和漂白性滴入红墨水褪色氯水具有漂白性3.2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O4.Ca(ClO)2，优点是漂白粉的性质比氯水稳定，可以长时间放置。5.观察包装袋是否密封，漂白粉中有无结块，注意使用期限，现买现用，购买之后应密闭保存在干燥的地方等。6.应十分小心，不要吸入氯气，不要把氯气大量排放到空气中去等。7.D 8.C9.取少量试剂于小试管中，滴入用稀硝酸酸化的AgNO3溶液，如立刻有白色沉淀产生，则说明有Cl-存在。10.（1）Cl2+2KBr=Br2+2KCl、Cl2+2KI=I2+2KCl（2）Br2+2KI=I2+2KBr11.（1）取极微量尝味道；（2）加入醋酸或盐酸，看有无气体放出；（3）溶于水后加入CaCl2（或BaCl2）溶液，看有无沉淀产生；（4）用pH试纸测其溶液的pH；（5）分别溶于水后滴入酚酞溶液，看是否变红,等等。12.建议：（1）可以以小组形式进行；（2）到附近厂矿、农技单位进行调查；（3）教师可适当介绍网站和书籍，如化工辞典（王箴主编，化工出版社）、google、baidu等。第三节 硫和氮的氧化物一、教学设计环境保护问题已越来越为世界各国所重视，环境意识已成为当代人类文化素质的重要组成部分，并成为衡量一个国家，一个民族乃至一个人的文明程度的重要标准。环境问题的产生主要是由于人类对自然资源和生态环境的不合理利用和破坏造成的，而这种损害环境的行为又是同人类对环境缺乏正确的认识联系在一起的。因此，根据课程标准“关注人类面临的与化学相关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”的要求，加强环境教育，提高学生的环境意识，帮助学生正确认识环境和环境问题。二氧化硫和二氧化氮是造成大气污染的主要气体，大气质量与二氧化硫、二氧化氮的含量有关。因此，在本章中，把这二者单独作为一节来学习。本节从人们熟悉的空气质量日报提出相关的4个问题，然后教科书安排了三部分内容，第一部分是二氧化硫的性质，第二部分是二氧化氮、一氧化氮的性质，第三部分是二氧化硫和二氧化氮对大气的污染。本节内容编排有以下特点：1.主题明确本节的主题是了解环境污染的原因和树立环境保护意识，教科书从空气质量日报引出环境问题，最后教学内容落实到二氧化硫和二氧化氮对大气的污染，给自然环境、人类的正常生活和工农业生产带来的危害，以及防治环境污染的方法等。总体的思路是先弄清楚有关污染物的性质，然后让学生了解引起大气污染的原因，从而引导学生形成参与解决环境问题的意识。2.内容新颖本节中空气质量日报、信使分子NO、火箭为什么能飞上天、防治酸雨的措施、雨水pH的测定等都是比较新的内容，而且是与生产、生活联系密切的化学问题。在教学中要充分利用这些知识，或进行适当的扩充，以达到拓宽学生视野的目的。3.呈现方式灵活本节除文字叙述外，还安排了“实验”“学与问”“科学探究”“实践活动”等，提供了“资料卡片”“科学视野”等阅读材料，体现了课程标准提出的“精心创设学生自主活动和积极探究的情境，引导学生积极参与探究过程，获取知识，获得亲身体验，学会合作与分享，提高探究欲望”的要求，努力达到有计划、有步骤地培养学生的科学探究能力的目的。本节教学重点：二氧化硫与水的反应，二氧化氮与水的反应，二氧化硫和二氧化氮对大气的污染。本节教学难点：可逆反应，二氧化氮与水的反应。教学建议如下：1.努力体现以学生为主体的教学思想。教科书一开始利用空气质量日报提出4个问题，激发学生思索，使学生较快的投身于学习的情景中。在教学中一方面要开好头，另外在“实验”“科学探究”“实践活动”中要注意激发学生求知的欲望，多让学生参与，把教学活动开展得有声有色。例如，在学习二氧化硫时，可以提出二氧化硫中硫元素的化合价为多少及其所属氧化物的类型是什么等问题，预测二氧化硫的化学性质并以实验验证。建议安排下列活动：（1）根据二氧化硫中硫为+4价，居于中间价态，推出二氧化硫既有氧化性又有还原性；二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。（2）联系酸、碱、盐、氧化物间的相互转化关系和氧化还原反应的有关知识设计验证方案。（3）师生共同讨论验证方案的可行性。（4）学生分组实验：二氧化硫与水（滴加紫色石蕊溶液）、二氧化硫与氢氧化钠溶液（滴加酚酞溶液）、二氧化硫与品红溶液。（5）记录现象，教师引导学生分析得出结论等。2.准确把握教学要求。对于二氧化硫，教科书简要介绍了硫与氧气反应生成二氧化硫；二氧化硫有难闻的气味，能溶于水，水溶液显酸性，以及二氧化硫的漂白性等。教学中不要提高要求，避免增加学生的负担。至于二氧化硫漂白作用的机理、反应的生成物，考虑到学生的接受能力，教科书没有介绍。要提醒学生注意SO2+H2OH2SO3是可逆反应，这是学生第一次接触可逆反应的概念，建议说明这一概念的涵义，为学生今后接触更多的可逆反应，以及学习化学平衡等奠定基础。对于学生基础比较好的学校，建议在讨论SO2的漂白性时，从反应原理上和次氯酸的漂白作用进行比较，使学生注意它们的区别。3.采用辅助教学手段，体现新教科书的特色。例如，对于NO与O2的反应，建议利用录像来展示，使学生不但能看到气体颜色的变化，而且能看到气体体积的变化。然后从体积变化的定量数据中讨论原因，学习有关的知识。对于NO2与水的反应，建议有条件的学校采用边讲边实验；若不采用边讲边实验，可以利用实物投影等教学手段，以弥补演示实验的不足，提高直观教学效果。4.要培养学生的环境保护意识。对于SO2和NO2对大气污染的教学，可以指导学生阅读课文，引导学生了解SO2和NO2的产生、危害以及防治的措施等。然后根据SO2、NO2的利用和对大气的污染，开展如何评价SO2、NO2的讨论。这样既巩固了SO2和NO2的有关知识，又培养了学生利用化学知识化害为利的科学思想。二、活动建议【实验4-7】演示该实验时，应注意：1.收集二氧化硫的试管要干燥，气体要收集满，否则液面上升不多，液体变色不明显。2.可用亚硫酸钠与酸反应来制备二氧化硫。3.品红溶液的质量分数不能太大，以0.01%左右为宜，并使溶液显酸性。4.二氧化硫并不能漂白所有的有色物质,它只能漂白某些有色物质。因此,应预先试验它的漂白效果。【科学探究】采用课堂实验教学法，写出实验报告。实验现象与结论：1.提示：实验所需的氧气可以当时制取，也可以课前制好，装在塑料袋中供学生选用。 实验步骤现象解释（可用化学方程式表示）(1)将一支充满NO2的试管倒放在盛有水的水槽中红棕色气体逐渐消失，水位上升，最后水充满整个试管的2/3，无色气体充满试管的1/3（上部）3NO2+H2O=2HNO3+NONO2为红棕色气体，易溶于水，NO为无色气体，难溶于水(2)制取少量氧气 2KClO3=2KCl+3O2或2H2O22H2O+O2(3)(3)将氧气慢慢地通入步骤（1）的试管中无色气体变为红棕色气体，又变为无色气体，但气体体积逐渐缩小，液面不断上升2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO2.提示：从上述实验结果可知，只有2/3的二氧化氮转化为硝酸，而1/3的二氧化氮转化为一氧化氮。因此，硝酸工业常在吸收反应进行过程中补充一些空气，使生成的一氧化氮再氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水又生成硝酸和一氧化氮。经过这样多次的氧化和吸收，二氧化氮可以比较完全地被水吸收，能够尽可能多地转化为硝酸。【实践活动1】由于本节实践活动的形式比较新，特提出如下建议：1.活动的宗旨是使每个学生都动起来，因此在教学中要设法调动学生的积极性，使他们主动参与，在活动中受到教育和启发，环保意识也得到提高。2.活动的教学要求并不高，难度也不大，教师可以根据具体情况，选用其中的一部分活动，也可以自行设计其他活动。3.在活动前应做好充分的准备，如要求学生做好课前调查、查阅资料、发言准备等。教师应准备好活动必备的用品，如污染物样品、报刊资料、复印材料、图片、投影片或录像片等。4.教学时可以采取灵活多样的方式，如某些活动可以采取收集资料调查阅读讨论的方式进行。5.教学时应注意尽量结合当地的实际情况，使学生感到环境问题就发生在自己身边，保护环境人人有责。6.应该注意的是，其中有些活动并没有固定的答案，活动中也不要强求统一。活动的目的主要在于学生的参与，在参与过程中培养学生的环境意识。7.在上述实践活动中，学生学到的不仅仅是一些环境知识，更重要的是引起他们对环境问题的关注，同时培养他们的探究能力、思维能力、表达能力、组织活动能力、与人交流的能力等，同时也可以培养他们的科学方法、科学态度和科学精神等，而这些正是未来人才所应具备的品质和能力。大气污染物的来源十分广泛，各地情况也有很大差别，以下举出一些例子。（1）工业排出的废气；（2）工厂、家庭燃烧含硫的燃料；（3）火山爆发产生的气体；（4）焚烧农作物的秸杆、森林火灾中的浓烟；（5）焚烧生活垃圾、废旧塑料、工业废弃物产生的烟气；（6）吸烟；（7）做饭时厨房里的烟气；（8）垃圾腐烂释放出来的有害气体；（9）工厂有毒气体的泄漏；（10）居室装修材料（如油漆等）缓慢释放出来的有毒气体；（11）风沙、扬尘；（12）农业生产中使用的有毒农药；（13）使用涂改液等化学试剂；（14）复印机、打印机等电器产生的有害气体等。【实践活动2】该活动涉及较多的技能，如收集雨水、使用pH试纸（或pH计）、列表或制图等。如果本地区的雨水显酸性，活动后应调查分析雨水变酸的原因，并提出减轻酸雨危害的建议。活动可分组合作进行。三、问题交流【学与问】通过分析H2SO3的热不稳定性和二氧化硫的溶解性得出结论。四、习题参考1.刺激性、有、气体，变红。无，红棕2.A 3.C 4.C 5.D6.（1）2SO2+O2=2SO3 (2)Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(3)3NO2+H2O=2HNO3+NO第四节 硫酸、硝酸和氨一、教学设计硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高价氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氢化物。非金属单质、氢化物、氧化物、含氧酸等构成某一非金属元素的知识体系。在硫、氮元素的知识体系中，比较重要的是氧化物和含氧酸。硫酸、硝酸既有酸的一些通性，又有它们自己的特性。氨也有大多数非金属元素的氢化物所具有的性质，同时它又是水溶液呈碱性的惟一气体，而且是大家非常熟悉的物质。因此，将它们归为一节进行学习。硫酸、硝酸和氨是重要的基本化工产品。掌握硫酸、硝酸和氨的性质，可以更好地认识它们在工农业生产和国防中的重要用途。自然界中氮的循环具有一定的典型性。因此，本节教科书选择浓硫酸、硝酸的氧化性，氨气的性质和制法，以及自然界中氮的循环为内容，目的是让学生了解这些重要化工产品的主要性质，了解氮的循环对生态平衡的作用。学生在初中已经学过稀硫酸、稀盐酸的化学性质，也做过浓硫酸吸水的实验。本节通过“思考与交流”，应用初中化学知识了解硫酸、硝酸具有酸的通性，然后引出浓硫酸和硝酸的氧化性。氨的性质主要学习氨的水溶性、氨水的碱性，以及氨与酸的反应。本节内容编排有以下特点：1.重视知识的建构知识结构由主干知识和基本知识构成，主干知识作支撑。浓硫酸、硝酸的主干知识是强氧化性，它们能与绝大多数金属起反应，也能与一些非金属起反应，反应的特点是浓硫酸、硝酸中的硫、氮元素被还原，生成硫的氧化物和氮的氧化物。氨的主干知识是水溶液呈碱性，因此容易与酸反应生成盐。教科书对于这些主干知识采用实验进行建构，用图示进行加深，用化学反应方程式进行强化。而对其他一些基本知识，则采用“思考与交流”“资料卡片”等形式来呈现。2.重视环境教育例如，浓硫酸与铜反应的实验，以往是用铜片与浓硫酸反应，实验时反应不能随意停止，过多的SO2会造成环境污染。现在改用铜丝与浓硫酸反应，反应一会儿后，拉出铜丝，反应即停止，减少了SO2对环境的污染。对于自然界中氮的循环，教科书采用图片与问题相结合的形式，旨在通过讨论，让学生认识氮的循环对生态平衡的重要作用。本节教学重点：浓硫酸、硝酸的氧化性，氨的化学性质。本节教学难点：浓硫酸、硝酸的氧化性。教学建议如下：1.做好实验，充分发挥实验的功能。实验观察分析是本节教学的重要手段与方法。为取得良好的实验效果，教师要明确实验目的，明确实验观察的重点，使学生通过仔细观察现象，来分析变化的本质。另外还要强调实验的操作要点及要掌握的实验技能等。在复习浓硫酸的吸水性、脱水性时可做蔗糖中加浓硫酸的实验，结合教科书图4-27，以激发学生的兴趣。对于硫酸的氧化性，建议演示实验前设置如下思考题：（1）本实验反应的条件是什么？（2）反应前后溶液及铜片有哪些变化？（3）实验发生后品红溶液（或紫色石蕊溶液）有何变化？由此得出什么结论？盛品红溶液试管口的棉花起什么作用？这样可以使学生带着问题进行观察，加强其对直观现象的认识。可对铜与浓硫酸反应的实验进行改进（见“活动建议”）。对于硝酸与铜、非金属的反应，可以适当补充演示实验，但必须控制环境污染问题。做浓、稀硝酸与铜反应的实验时要选用细长的导线铜丝。这样既反应快，又便于及时抽出，污染少；选用12的稀硝酸现象较明显，为增强可观察性，可用白纸作衬托。在做红热的木炭在浓硝酸里燃烧的实验时，要求学生认真观察实验现象，并指出除碳外，硫、磷也能被浓硝酸氧化，至于氧化的产物不要求学生掌握。要记住王水的组成，可引导学生妙用王水中的“王”字的竖横笔画比，帮助记忆。对于【实验4-9】，可根据实验现象引导学生分析：（1）烧瓶内为什么会形成喷泉？（2）溶液为什么变成红色？这个实验可以使学生更好地理解氨极易溶于水、且水溶液显碱性的性质。对于氨与盐酸的反应，也可以用实验进行演示。2.加强思想方法教育。讨论浓硫酸和硝酸的性质时，要突出氧化还原的观点，分析反应的特点，从而理解浓硫酸、硝酸的氧化性表现在硫、氮元素价态的变化上。另外，学生学习了浓硫酸、硝酸的强氧化性后，一定会产生疑问：浓硫酸、稀硫酸中溶质都是H2SO4，为什么性质有如此大的差异？浓硝酸、稀硝酸的氧化性为什么也有比较大的差异？这时要引导学生运用内因与外因的关系进行分析，指出量变会引起质变，加深对自然辩证法的认识。3.运用比较归纳法进行学习。浓硫酸、硝酸的氧化性有许多相似的地方，通过比较可以加深理解、方便记忆。如浓硫酸、硝酸作氧化剂时，都是硫、氮元素被还原；都是浓的溶液氧化性比稀的溶液强；浓硫酸、浓硝酸都能与不活泼金属和一些非金属反应；在常温下，浓硫酸、浓硝酸都能使铁、铝表面氧化生成牢固的氧化物薄膜，从而阻止酸与内层金属的反应等。在教学过程中，学生会常常错误地认为：硝酸愈稀被还原的程度愈大，说明硝酸愈稀氧化能力愈强。对此，要向学生说明，氧化性的强弱是指氧化其他元素的能力，而不是指本身被还原的程度，即不能以还原产物中氮的价态作为衡量标准。在教学中还可以引导学生归纳氨的特殊性，如氨水的化学式、氨水的酸碱性等。4.注意教学方式的多样化。应充分利用各种实物、音像资料，通过观看、阅读、讲解、讨论等多种形式进行教学。尤其是要注意不断创设问题的情景，引发学生讨论。还要鼓励学生主动提出问题，质疑释疑等。二、活动建议【实验4-8】该实验只有在持续加热时，才有稳定的SO2气流。反应完毕，冷却后，把试管里的液体慢慢倒入另一支盛有少量水的试管里，可观察到溶液呈现蓝色。在做这个实验时，试管底部往往会出现黑色沉淀物，溶液也显得发黑，持续加热的时间长一些，颜色可变浅。由于反应复杂，不宜过多介绍。此实验也可稍作改进（如图4-1）。改进后的实验可证明SO2的产生；证明SO2溶液为酸性；证明SO2不能漂白石蕊溶液；强调尾气处理的方法。现象：浓硫酸与铜在加热时能发生反应，放出能使紫色石蕊溶液变红或使品红溶液褪色的气体。反应后生成物的水溶液显蓝色。图 4-1 浓硫酸与铜的反应【实验4-9】做此实验时应注意：1.装置要密闭不漏气。2.圆底烧瓶要干燥。3.烧瓶里的氨气要充满。实验中所用的氨气可用以下方法得到：1.用NH4Cl与Ca(OH)2共热制氨气。注意首先要检查Ca(OH)2是否变质长期存放的Ca(OH)2可能会部分变成CaCO3，最好用新制的Ca(OH)2。为防止生成氨合物，Ca(OH)2要过量，NH4Cl与Ca(OH)2的质量比以58为宜。如果用（NH4)2SO4代替NH4Cl，则二者的质量比以11为宜。如果用粉末状的生石灰代替Ca(OH)2，制得的氨气比较干燥。2.加热浓氨水制氨气。在烧瓶中加入24 mL浓氨水，加热即可得到氨气。此法也可用于做喷泉实验。3.在常温下，用浓氨水与固体烧碱混合制氨气。方法是：在分液漏斗中加入浓氨水，在锥形瓶中加入少量固体氢氧化钠（约一小药匙），按图4-2所示安装好装置。将浓氨水慢慢滴入锥形瓶，待冒出较多的气泡时，用向下排气法收集氨气。实验时要控制好浓氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要开得太大，以免产生氨气过多而冲开锥形瓶的塞子。此法的装置和操作都很简便，而且制得的氨气浓度也比较大，做“喷泉”实验效果比较好。图 4-2 制取氨气现象：烧杯里的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。三、问题交流【思考与交流1】（1）它们都是酸，在水溶液中电离出H+，硫酸和硝酸是含氧酸，盐酸是无氧酸；硫酸是二元强酸，硝酸和盐酸是一元强酸（2）在水溶液中都电离出氢离子，HA=H+A-（3）从盐酸、稀硫酸是非氧化性酸，浓硫酸或硝酸是氧化性酸的角度加以讨论。【思考与交流2】提示：氮是蛋白质的基本组成元素之一。所有生物体内均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到生物圈的全部领域。氮是地球上极为丰富的一种元素，在大气中约占79%。氮在空气中含量虽高，却不能为多数生物体所直接利用，必须通过固氮作用。固氮作用的两条主要途径，一是通过闪电等高能固氮，形成的氨和硝酸盐，随降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤菌可使氮气转变为硝酸盐等。植物从土壤中吸收铵离子（铵肥）和硝酸盐，并经复杂的生物转化形成各种氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白质。动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白质。动植物死亡后遗骸中的蛋白质被微生物分解成铵离子（NH4+）、硝酸根离子（NO3-）和氨（NH3）又回到土壤和水体中，被植物再次吸收利用。四、习题参考1.无，刺激，极易。小，吸，制冷剂2.NH3 NH4NO3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 HNO33.B 4.C5.浓硫酸稀硫酸酸性强弱弱（主要以分子状态存在，弱酸性，不能用来制取氢气）强（可以用来与活泼金属反应制取氢气）化学方程式H2SO4（浓）+2NaOH=Na2SO4+2H2O2NaCl+H2SO4(浓）Na2SO4+2HClH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4应用制氯化氢等挥发性酸除铁锈、制硫酸铵等盐类氧化性强弱强氧化性（硫元素被还原，可以与不活泼金属如Cu及非金属如C等发生氧化还原反应）弱氧化性（氢元素被还原，只能与金属活动性顺序中排在氢前面的金属反应）化学方程式Cu+2H2SO4(浓）CuSO4+SO2+2H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2应用精炼石油、制造炸药等实验室制氢气、制盐等吸水性 浓硫酸有吸水性无应用干燥剂 脱水性 浓硫酸有脱水性无化学方程式C12H22O1112C+11H2O 应用在有机反应中作脱水剂、制染料等 6.提示:(1)各取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成的是稀硫酸：Ba（NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3(2)各取剩下的两种溶液少许，滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是稀盐酸，最后一种是稀硝酸。AgNO3+HCl=AgCl+HNO37.区别的方法有很多，以下方法仅供参考（只要求学生掌握其中三四种方法即可）。（1）密度法：浓硫酸的密度比稀硫酸大得多，可以测试这两支试管相同体积液体的重量，重量大的是浓硫酸，重量小的是稀硫酸（或用密度计进行测试）。（2）黏度法：浓硫酸是黏稠的液体，而稀硫酸接近水的黏度，所以将两支试管拿起摇动几下，观察。流动性差的是浓硫酸，流动性好的是稀硫酸。（3）稀释法：浓硫酸溶于水时放出大量的热，故可用稀释法进行鉴别。在小烧杯中加入10 mL水，再慢慢沿烧杯壁加入某种硫酸，放出热量大的是浓硫酸，热量变化很小的是稀硫酸。（4）露置法：浓硫酸具有吸水性，而稀硫酸无此特性。分别称取等量的两种硫酸，露置在空气中一段时间后再称量，质量明显增加的是浓硫酸，另一种是稀硫酸。（5）吸水法：在两支试管中各加入少量胆矾，再分别加入几滴硫酸，晶体溶解且溶液变蓝的是稀硫酸，若蓝色晶体变白，则加入的酸是浓硫酸。（6）钝化法：取已去氧化膜的两块铁片或铝片，分别放入盛有两种硫酸的试管中。无明显现象的是浓硫酸，有气泡产生的是稀硫酸。（或取已去氧化膜的两块铁片或铝片，分别放入盛有两种硫酸的试管中片刻，取出后用水洗净，再分别浸入CuSO4溶液中，过一会儿后如果有红色物质析出，则原试管所盛的是稀硫酸；若无现象，则原试管所盛的是浓硫酸。）（7）氧化法：浓硫酸具有强氧化性，而稀硫酸的氧化性弱。分别取两支试管，加入铜片后再分别加入两种硫酸，加热，能产生刺激性气味气体的是浓硫酸，另一种是稀硫酸。（8）脱水法：分别用玻璃棒醮取两种酸涂在纸上，过一段时间后，若纸上出现黑色痕迹，则涂的是浓硫酸。（9）生雾法：在两支试管中各加少量浓盐酸，再分别加入少量的两种硫酸，若有大量白雾生成，则加入的是浓硫酸。（10）导电法：取两种酸少许于两只小烧杯中，分别做导电性实验，若小灯泡发光且亮，则烧杯中所盛的是稀硫酸。8.提示：需要考虑的因素主要是：能够达到干燥效果，最大限度地减少所需气体的损失，不产生其他杂质。SO2可以用浓硫酸等干燥；NO可以用浓硫酸、碱石灰或P2O5等干燥；NO3可以用碱石灰干燥。9.提示：以硫元素在自然界的循环为线索，分别考虑硫及其化合物的转化，并分析人类行为的影响。10.2Cu+O22CuOCuO+H2SO4=CuSO4+H2O教学资源1.硅（1）硅在高新技术中的应用单晶硅作为半导体器件的核心材料,大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来,单晶硅随着半导体工业的需要而迅速发展。到1996年全球半导体产业销售额达到1 410亿美元,而其中单晶硅材料的销售达到74亿美元。中国消耗的大部分集成电路及其硅片主要依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于xx年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。信息材料技术是新材料技术的重要组成部分,也是信息技术尤其是电子信息技术发展的基础。从目前情况来看,硅半导体仍然是集成电路的主要材料。据估计在21世纪内,硅仍然会占半导体材料的95%以上。光纤材料是发展现代通信的关键材料。目前的光纤以远距离通信用石英材料为主,发展方向是减少损耗,加宽带域,降低成本。超导材料可能给电子学带来广阔的发展前景,超导电子电路的优势是功耗低，速度快。超导电子材料已成为一个极受重视的目标。微电子与生物技术紧密结合的以DNA芯片等为代表的生物工程芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。采用微电子加工技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出含有多达1020万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况。这无疑对遗传学研究、疾病诊断与治疗、转基因工程等具有极其重要的作用。（2）硅和碱的反应硅和强碱反应会生成氢气,曾有人用这种方法来制备氢气。在野外,为了迅速得到氢气,用含量高的硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合,并强热,即可迅速得到氢气。Si+Ca(OH)2+2NaOH=Na2SiO3+CaO+2H2这种Si、Ca(OH)2和NaOH的混合物叫做生氢剂。（3）纯硅的制取利用反应SiO2+2C=Si+2CO,只能得到不纯的粗硅。粗硅需进行精制,才能得到高纯度的硅。首先使Si与Cl2起反应:Si+2Cl2=SiCl4生成的SiCl4液体在除去杂质后用H2还原：SiCl4+2H2=Si+4HCl就得到纯度较高的多晶硅。（4）石英、水晶及其压电效应石英的主要成分是SiO2,可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物,它们以溶解状态存在于石英中,呈各种颜色。此外,由于SiO2的结构不同也会使石英产生不同颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶,它是六方柱状的透明晶体,是较贵重的宝石。法国科学家皮埃尔居里(Pierre Gurie)发现水晶在受压时能产生一定的电场,这种现象被称为“压电效应”。后来这种“压电效应”被应用在电子工业上。石英薄片在高频率电场的作用下,能作间歇性的伸张和收缩,其频率和施加的电场的频率相同。石英的这种伸缩又引起了周围介质产生类似声波。由于水晶或石英具有这种性质,因此被广泛应用在钟表工业和超声技术上。（5）硅谷(Silicon Valley)硅谷是美国新兴的高技术产业开发区，电子技术研究中心和计算机生产的重要基地。硅谷位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端的圣克拉拉县（Santa Clara）。20世纪60年代以来，苹果电脑公司带动了其他企业，使硅谷迅速发展，高技术企业约有2 600家。90年代后成为美国多媒体产业的发源地。硅谷在发展过程中得到了该地区斯坦福大学技术上的扶持，是教育与技术相结合的典范。2.无机非金属材料(1)传统陶瓷陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。黏土的化学组成为Al2O32SiO22H2O，石英为SiO2，长石为K2OAl2O36SiO2（钾长石）或Na2OAl2O36SiO2（钠长石）。这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体SiO4是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp3杂化轨道与氧原子成键，SiO键键长为162 pm，比起Si4+和O2-的离子半径之和有所缩短，故SiO键的结合是比较强的。(2)精细陶瓷精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。高温结构陶瓷汽车发动机一般用铸铁铸造，耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却，热能散失严重，热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量，这对