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1、人教版必修第二册人教版必修第二册第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料思考与交流：思考与交流：同学们想一想同学们想一想这些地标建筑可能这些地标建筑可能会用到哪些材料，会用到哪些材料，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。料等。从组成上看，许多从组成上看，许多无机非金属材料无机非金属材料含有含有硅、氧硅、氧等元等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展
2、对材料性能要求的提高，随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批一批新型无机非金属材料新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。陶瓷玻璃水泥一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料 以以含硅物质含硅物质为原料，经加工制得为原料，经加工制得硅酸盐硅酸盐产品的工业称为产品的工业称为硅酸盐工业硅酸盐工业。如制造如制造水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。等产品的工业都属硅酸盐工业。硅酸盐工业的特点：硅酸盐工业的特点：(1)原料：(2)反应条件：(3)反应原理：(4)生成
3、物：含硅的物质。含硅的物质。高温。高温。复杂的物理、化学变化。复杂的物理、化学变化。硅酸盐。硅酸盐。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料说一说：硅酸盐的结构说一说：硅酸盐的结构一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料硅酸盐的结构硅酸盐的结构在硅酸盐中，在硅酸盐中，Si 和和 O 构成了硅氧四面体。构成了硅氧四面体。每个每个Si 结合结合4个个O，Si在中心，在中心，O在四面体的在四面体的4个个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相相互连接，每个互连接，每个O为两个四面体所共有，与为
4、两个四面体所共有，与2个个Si相结合。相结合。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料 硅硅氧氧四四面面体体结结构构的的特特殊殊性性，决决定定了了硅硅酸酸盐盐材材料料大大多多具具有有硬硬度度高高、熔熔点点高高、难难溶溶于于水水、化化学学性质稳定、耐腐蚀性质稳定、耐腐蚀等特点。等特点。硅酸盐的结构硅酸盐的结构1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。（1 1）硅酸盐概述）硅酸盐概述硅酸盐是一类结构复杂的物质，硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般
5、都不溶于水一般都不溶于水，化学性质很稳定，化学性质很稳定1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料（2 2）硅酸盐的丰富性和复杂性）硅酸盐的丰富性和复杂性普通玻璃普通玻璃Na2CaSi6O14长石长石 K2Al2Si6O16石棉石棉Mg3CaSi4O12黏土黏土Al2Si2H4O91 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料（3 3）硅酸盐的表示方法）硅酸盐的表示方法：化学式法（化学式法（表示组成简单的硅酸盐表示组成简单的硅酸盐）：）：如：硅酸钠：如：硅酸钠：Na2SiO3氧化物法（氧化物法（表示复杂的硅酸盐表示复杂的硅酸盐）：）：
6、用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成如：如：硅酸钠硅酸钠：Na2O SiO2硅酸钙：硅酸钙：CaO SiO21 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料硅酸钙：硅酸钙：CaSiO3氧化物法书写原则氧化物法书写原则各元素原子总个数比符合原来的组成；各元素原子总个数比符合原来的组成；如：如：CaMg3Si4O12：CaO3MgO4SiO2Al2(Si2O5)(OH)4：Al2O32SiO22H2OKAlSi3O8：K2OAl2O36SiO21 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料（3 3）硅
7、酸盐的表示方法）硅酸盐的表示方法：分数化整；分数化整；金属氧化物、二氧化硅、水；金属氧化物、二氧化硅、水；按按金属活动顺序表依次排列。金属活动顺序表依次排列。（4）最简单的硅酸盐最简单的硅酸盐Na2SiO3物理性质物理性质白色固体，白色固体，可溶于水，其水溶液俗称可溶于水，其水溶液俗称水玻璃水玻璃，有黏性。，有黏性。多数硅酸盐难溶于水，常见多数硅酸盐难溶于水，常见易溶于水易溶于水的硅酸盐有的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。等。1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料化学性质化学性质-易与酸反应。易与酸反应。与强酸反应：与强酸反应：Na2SiO32HCl
8、=2NaClH2SiO3与与CO2反应：反应：CO2不足，不足，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3CO2过量，过量，Na2SiO32CO22H2O=2NaHCO3H2SiO3（4）最简单的硅酸盐最简单的硅酸盐Na2SiO31 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料用途：用途：制备硅胶和防火剂制备硅胶和防火剂的原料的原料注意1.Na2SiO3 硅酸钠硅酸钠 俗称俗称 泡花泡花碱碱纯净物纯净物2.Na2SiO3 硅酸钠的水溶液硅酸钠的水溶液 俗称俗称水玻璃水玻璃混合物混合物3.浓硝酸和浓盐酸以体积比浓硝酸和浓盐酸以体积比3：1的比例混合而成的溶液，
9、的比例混合而成的溶液，可以使金溶解可以使金溶解王水王水混合物混合物口诀：三言（盐）一笑（硝）口诀：三言（盐）一笑（硝）硅酸钠溶液加热失水后会变成硅酸钠溶液加热失水后会变成白色发泡状固体白色发泡状固体，另外另外硅酸钠溶液呈碱性硅酸钠溶液呈碱性泡花碱不是碱，是盐，但它的水溶液呈碱性。泡花碱不是碱，是盐，但它的水溶液呈碱性。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（1 1）物理性质）物理性质硅酸是一种白色粉末状的固体，不溶于水。硅酸是一种白色粉末状的固体，不溶于水。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（2 2）化学性质）化学性质硅酸是一种硅酸是一种难溶
10、于水的难溶于水的弱酸，酸性比弱酸，酸性比碳酸碳酸 H2CO3 弱弱，H2SiO3的弱酸性：的弱酸性：酸性太弱，酸性太弱，不能使指示剂变色不能使指示剂变色，只能与，只能与强碱强碱发生中和反应。发生中和反应。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（2 2）化学性质）化学性质H2SiO3的不稳定性：的不稳定性：不稳定（比不稳定（比 H2CO3 稳定），稳定），受热易分解受热易分解。H2SiO3 =SiO2+H2O思考与交流思考与交流我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，但是但是SiO2不能与水直接化合成不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个，这
11、是一个特例特例。SiO2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备那怎样制备H2SiO3呢？呢？硅酸的制备（硅酸的制备（强酸制弱酸强酸制弱酸）：）：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（2 2）化学性质）化学性质注意：如果有特殊注明说是胶体注意：如果有特殊注明说是胶体改为改为(胶体胶体)SiO32-+2H+=H2SiO3SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3改为改为(胶胶体体)硅胶可做干燥剂硅胶可做干燥剂硅胶干燥剂主要有硅胶颗
12、粒组成的，硅胶干燥剂主要有硅胶颗粒组成的，其特点是运用硅胶本身所具有的多个细孔其特点是运用硅胶本身所具有的多个细孔小孔吸附空气中的水分，以达到除湿的目的。小孔吸附空气中的水分，以达到除湿的目的。而且可以重复使用而且可以重复使用。属于物理吸附属于物理吸附唐三彩唐三彩陶瓷原料历史应用黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)青花瓷、唐三彩生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等China 反应条件高温烧结瓷都（Al2O32SiO22H2O）反应原理：复杂的物理、化学变化（1 1）陶瓷）陶瓷一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料古代陶瓷工艺流程：古代陶瓷工艺流程：混合混合-成型成型-干燥干燥-烧结烧
13、结-冷却冷却机场出口处的蓝色玻璃隔离墙机场出口处的蓝色玻璃隔离墙 红色玻璃产品红色玻璃产品玻璃原料工业设备应用纯碱、石灰石和石英砂玻璃窑主要成分生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（2 2）玻璃）玻璃主要特性：主要特性：混合物混合物，无固定的熔点，无固定的熔点（Na2CO3、CaCO3、SiO2）一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料 普通玻璃是以普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂纯碱、石灰石和石英砂为原料为原料,经混合、粉碎，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化发生复杂的物理变化和化
14、学变化而制得。而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗你能写出发生反应的化学方程式吗?【思考与交流】高温高温SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 高温高温制备玻璃过程的制备玻璃过程的化学方程式化学方程式为？为？微思考微思考1制造玻璃时发生以下反应：制造玻璃时发生以下反应：Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2。该反应能否说明该反应能否说明H2SiO3的酸性比的酸性比H2CO3强？强？为什么？为什么？提提示示不不能能。SiO2与与Na2CO3反反应应，是是在在高高温温下下，且且生生成成的的产产物物是是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明
15、气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于酸性强于H2CO3。强酸制弱酸都是在溶液中进行的强酸制弱酸都是在溶液中进行的高温【资料卡片】生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。拓展延伸拓展延伸1石英玻璃石英玻璃成分为成分为SiO2，以纯净的石英为主要原料制成。，以纯净的石英为主要原料制成。用途比如化学仪器用途比如化学仪器几种常见玻
16、璃几种常见玻璃2钢化玻璃钢化玻璃普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的机械强度是普通玻璃的46倍。倍。用途比如用途比如汽车，火车窗玻璃等汽车，火车窗玻璃等3有色玻璃有色玻璃普通玻璃中加入一些金属氧化物，普通玻璃中加入一些金属氧化物，如如Cu2O：红色玻璃，红色玻璃，CuO：蓝绿色玻璃，蓝绿色玻璃，Co2O3：蓝色玻璃，蓝色玻璃，MnO2：紫色玻璃等。紫色玻璃等。4.光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光和色散性透光性能好，有折光和色散性。用途比如用途比如眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪器眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪器水泥是最常用的建筑材料下图是水泥是最常用的建筑材料下图是1949199819491998年我国水泥产量示意图年我国水泥产量示意图水泥水泥水泥原料工业设备黏土和石灰石水泥回转窑混凝土水泥、沙子和碎石等与水混合适量石膏的作用条件高温煅烧调节水泥硬化速率（3 3）水泥）水泥（Al2O32SiO22H2O、CaCO3）主要成分：一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料硅酸二钙硅
