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1、第4章材料家族中的元素第1节 硅 无机非金属材料第2课时【学习目标】1.知道硅酸和硅酸盐的主要性质，会用氧化物形式表示硅酸盐的组成。2.知道传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的主要应用。3.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系。【学习过程】一、硅酸硅酸盐1下列含硅物质：硅酸钙(CaSiO3)，钾云母(K2Al6Si6H4O24)，石棉(CaMg3Si4O12)，它们在组成上的相同点是_，共同的物质类别是_。它们种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，如硅酸钙(CaSiO3)可表示为CaOSiO2，钾云母可表示为_，石棉可表示为_
2、。2硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多_溶于水，化学性质_稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称_。(1)若取两个小木条(或滤纸条)，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中浸泡，取出稍沥干后，同时分别放置在酒精灯外焰处，观察到的现象是_，由此可得出的实验结论是_；(2)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加23滴酚酞溶液，观察到的现象是_；再滴加稀盐酸观察到的现象是_，反应的化学方程式是_；(3)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是_，反应的化学方程式是_。3硅酸是难溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解
3、：_； (2)硅酸能与强碱溶液反应：_； (3)实验室制取硅酸的方法是_。二、【归纳总结】1.硅酸盐的概念： 组成的化合物的总称。2用氧化物形式表示硅酸盐的方法：(1)各氧化物的书写顺序： ；(2)氧化物之间以“” ；(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加 。3硅酸钠不易腐蚀，不能燃烧，热稳定性强，其水溶液呈碱性，能与酸反应，其离子方程式为 ，硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，在空气中露置易变质： 。4硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的 物，具有 性，硅酸失去部分水后得硅胶，由二氧化硅制备硅酸需先加氢氧化钠溶液，再加稀盐酸或通入过量二氧化碳。三、无机非金属材料1传统无机非金属材料硅酸盐产
4、品有着广泛的应用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐产品，也是使用量最大的传统无机非金属材料。(1)阅读教材填写下表：水泥玻璃陶瓷主要原料主要反应复杂主要化学反应有_复杂主要成分及种类3CaOSiO2(硅酸三钙)、2CaOSiO2(硅酸二钙)、3CaOAl2O3(铝酸三钙)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃土器、陶瓷、瓷器主要性能玻璃态物质，没有固定的_，可在一定范围内软化抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘典型设备回转窑玻璃熔炉陶瓷窑共同特点高温条件下发生复杂的物理、化学变化，冷却后成为成分复杂的硅酸盐(2)硅酸盐产品水泥与陶瓷的共同
5、原料是_，水泥与玻璃的共同原料是_。(3)人类应用最早的硅酸盐材料是_，它是以_等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。主要有陶器、瓷器。2新型无机非金属材料常见的新型无机非金属材料有：高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。新型无机非金属材料具有一些特殊的结构、特殊的功能。四、【归纳总结】1.无机非金属材料是相对于由有机物组成的材料而言的，它大多由 组成的无机物组成。可分为 无机非金属材料和 无机非金属材料。2以含硅物质为原料经加热制成的产品，称 材料。日常生活中经常接触的硅酸盐制品有 。3.硅酸盐材料生产的特点：(1)用含 的物质作原料；(2)反应条件是 ；(3)反应原理复杂，有复杂的 变化；(4)
6、生成物是 。导学案参考答案一、1都是由硅、氧和金属元素组成的化合物硅酸盐K2O3Al2O36SiO22H2OCaO3MgO4SiO22不很水玻璃(1)用蒸馏水浸泡的木条燃烧，用硅酸钠饱和溶液浸泡的木条不燃烧硅酸钠耐高温，不能燃烧(2)溶液变为红色溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀生成Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl(3)有白色胶状沉淀生成Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO33(1)H2SiO3H2OSiO2(2)2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2O(3)可溶性硅酸盐与酸反应二、1. 由硅、氧和金属2. （1）活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水 （2
7、）隔开（3）数字3. SiO2H=H2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO34. 白色胶状 不稳定性、弱酸三、1(1)(从左到右，从上到下)石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2CaSiO3CO2水硬性熔、沸点(2)黏土石灰石(3)陶瓷黏土四、1. 非金属元素 传统 新型2. 硅酸盐 水泥、玻璃、陶瓷3. （1）硅（2）高温（3）物理、化学（4）硅酸盐五、检测题1. 以氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)为原料，采用常压烧结或热压工艺制备赛伦。赛伦的化学通式为Si6-xAlxOxN8-x，以耐高温、高强度、超硬
8、度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征，因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用。它属于（ ）A.金属材料B.有机高分子材料C.新型无机非金属材料D.无机高分子材料2. a是一种难溶于水的氧化物，能熔于熔融态的烧碱，生成易溶于水的化合物b，将少量b溶液滴入盐酸中，最终能生成一种白色的胶状沉淀，则a为（ ）A.CO2B.SiO2C.Al2O3D.MgO3. 将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是（ ）A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2D.SiO24. 科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生
9、产高纯硅的工艺流程如下所示。容器中进行的反应为Si(粗)+3HCl(g)=SiHCl3(l)+H2(g);容器中进行的反应为SiHCl3+H2=Si(纯)+3HCl。下列说法中正确的是（ ）A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C.反应和中HCl均作氧化剂D.反应和属于可逆反应5. 在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质。据此填写：(1)B的化学式是_，目前在现代通讯方面B已被用作_的主要原料；(2)B和a溶液反应的离子方程式是_；(3)C和过量盐酸反应的离子方程式是_。6. 材料科学是近年
10、来与化学有关的科学研究的热点，某新型无机非金属材料K由两种非金属元素组成，它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性，它是以中学化学中常见物质为原料来生产的。如下所示为其生产过程，其中虚线框内的转化是为探究C的组成而设计的；G、F、H均难溶于水且为白色固体；图中除M、K(均含A元素)外均为中学化学中的常见物质。请回答下列问题：(1)写出化学式：单质B_，化合物F_，化合物C_；(2)写出下列反应的离子方程式：反应_;反应_；(3)写出反应的化学方程式：_。检测题参考答案1. 【解析】由于赛伦具有耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能，故属于新型无机非金属材料。【答案】C
11、2. 【解析】解答本题时应注意以下两点：(1)氢氧化铝可溶于强酸。(2)MgO是一种碱性氧化物，不能与碱反应。CO2溶于水而且和水反应，不符合条件，A错；Al2O3熔于熔融态的烧碱生成NaAlO2，加入少量盐酸生成白色的Al(OH)3沉淀，加入过量的盐酸则沉淀全部溶解生成AlCl3溶液，不符合条件，C错；MgO是一种碱性氧化物，不能和碱反应，不符合条件，D错；SiO2熔于熔融态的烧碱生成Na2SiO3，加入盐酸中生成白色沉淀H2SiO3，H2SiO3不溶于过量的盐酸，符合条件，选B。【答案】B3. 【解析】将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2+Na2SiO3+2H2O=H2SiO3+2NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O+SiO2；2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O；SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2，各反应物存在如下关系：H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2，2NaHCO3Na2CO3SiO2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。【误区警示】本题易错选C，错因主要是容易忽视在高温条件下充分灼烧时，Na2CO3和SiO2还能够继续反应生成Na2SiO3。【答案】A4. 【解析】该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用
