1、第4章材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機非金屬材料第2課時【學習目標】1.知道硅酸和硅酸鹽的主要性質，會用氧化物形式表示硅酸鹽的組成。2.知道傳統(tǒng)的硅酸鹽制品和一些新型無機非金屬材料在生產、生活中的主要應用。3.體會組成材料的物質的性質與材料性能的密切關系?！緦W習過程】一、硅酸硅酸鹽1下列含硅物質：硅酸鈣(CaSiO3)，鉀云母(K2Al6Si6H4O24)，石棉(CaMg3Si4O12)，它們在組成上的相同點是_，共同的物質類別是_。它們種類繁多，結構復雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣(CaSiO3)可表示為CaOSiO2，鉀云母可表示為_，石棉可表示為

2、_。2硅酸鹽是一大類結構復雜的固態(tài)物質，大多_溶于水，化學性質_穩(wěn)定。最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉，是一種白色固體，能溶于水，其水溶液俗稱_。(1)若取兩個小木條(或濾紙條)，分別放入蒸餾水和硅酸鈉飽和溶液中浸泡，取出稍瀝干后，同時分別放置在酒精燈外焰處，觀察到的現(xiàn)象是_，由此可得出的實驗結論是_；(2)在盛有飽和硅酸鈉溶液的試管中，滴加23滴酚酞溶液，觀察到的現(xiàn)象是_；再滴加稀鹽酸觀察到的現(xiàn)象是_，反應的化學方程式是_；(3)若將少量二氧化碳通入飽和硅酸鈉溶液中，觀察到的現(xiàn)象是_，反應的化學方程式是_。3硅酸是難溶于水的弱酸，其酸性比碳酸弱。硅酸不能使紫色石蕊溶液變紅色。(1)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分

3、解：_； (2)硅酸能與強堿溶液反應：_； (3)實驗室制取硅酸的方法是_。二、【歸納總結】1.硅酸鹽的概念： 組成的化合物的總稱。2用氧化物形式表示硅酸鹽的方法：(1)各氧化物的書寫順序： ；(2)氧化物之間以“” ；(3)在氧化物前面按化學式中的比例添加 。3硅酸鈉不易腐蝕，不能燃燒，熱穩(wěn)定性強，其水溶液呈堿性，能與酸反應，其離子方程式為 ，硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃，是一種礦物膠，在空氣中露置易變質： 。4硅酸(H2SiO3)是一種難溶于水的 物，具有 性，硅酸失去部分水后得硅膠，由二氧化硅制備硅酸需先加氫氧化鈉溶液，再加稀鹽酸或通入過量二氧化碳。三、無機非金屬材料1傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽

4、產品有著廣泛的應用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽產品，也是使用量最大的傳統(tǒng)無機非金屬材料。(1)閱讀教材填寫下表：水泥玻璃陶瓷主要原料主要反應復雜主要化學反應有_復雜主要成分及種類3CaOSiO2(硅酸三鈣)、2CaOSiO2(硅酸二鈣)、3CaOAl2O3(鋁酸三鈣)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)、石英玻璃、光學玻璃、鋼化玻璃、有色玻璃土器、陶瓷、瓷器主要性能玻璃態(tài)物質，沒有固定的_，可在一定范圍內軟化抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣典型設備回轉窯玻璃熔爐陶瓷窯共同特點高溫條件下發(fā)生復雜的物理、化學變化，冷卻后成為成分復雜的硅酸鹽(2)硅酸鹽產品水泥與陶瓷的共

5、同原料是_，水泥與玻璃的共同原料是_。(3)人類應用最早的硅酸鹽材料是_，它是以_等天然硅酸鹽為主要原料燒成的制品。主要有陶器、瓷器。2新型無機非金屬材料常見的新型無機非金屬材料有：高溫結構陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。新型無機非金屬材料具有一些特殊的結構、特殊的功能。四、【歸納總結】1.無機非金屬材料是相對于由有機物組成的材料而言的，它大多由 組成的無機物組成?？煞譃?無機非金屬材料和 無機非金屬材料。2以含硅物質為原料經加熱制成的產品，稱 材料。日常生活中經常接觸的硅酸鹽制品有 。3.硅酸鹽材料生產的特點：(1)用含 的物質作原料；(2)反應條件是 ；(3)反應原理復雜，有復雜的 變化；(4

6、)生成物是 。導學案參考答案一、1都是由硅、氧和金屬元素組成的化合物硅酸鹽K2O3Al2O36SiO22H2OCaO3MgO4SiO22不很水玻璃(1)用蒸餾水浸泡的木條燃燒，用硅酸鈉飽和溶液浸泡的木條不燃燒硅酸鈉耐高溫，不能燃燒(2)溶液變?yōu)榧t色溶液由紅色變?yōu)闊o色，有白色膠狀沉淀生成Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl(3)有白色膠狀沉淀生成Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO33(1)H2SiO3H2OSiO2(2)2NaOHH2SiO3=Na2SiO32H2O(3)可溶性硅酸鹽與酸反應二、1. 由硅、氧和金屬2. （1）活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水 （

7、2）隔開（3）數(shù)字3. SiO2H=H2SiO3Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO34. 白色膠狀 不穩(wěn)定性、弱酸三、1(1)(從左到右，從上到下)石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2CaSiO3CO2水硬性熔、沸點(2)黏土石灰石(3)陶瓷黏土四、1. 非金屬元素 傳統(tǒng) 新型2. 硅酸鹽 水泥、玻璃、陶瓷3. （1）硅（2）高溫（3）物理、化學（4）硅酸鹽五、檢測題1. 以氮化硅(Si3N4)和氧化鋁(Al2O3)為原料，采用常壓燒結或熱壓工藝制備賽倫。賽倫的化學通式為Si6-xAlxOxN8-x，以耐高溫、高強度、超

8、硬度、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特征，因此，在冶金、機械、光學、醫(yī)學等領域有重要應用。它屬于（ ）A.金屬材料B.有機高分子材料C.新型無機非金屬材料D.無機高分子材料2. a是一種難溶于水的氧化物，能熔于熔融態(tài)的燒堿，生成易溶于水的化合物b，將少量b溶液滴入鹽酸中，最終能生成一種白色的膠狀沉淀，則a為（ ）A.CO2B.SiO2C.Al2O3D.MgO3. 將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質是（ ）A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2D.SiO24. 科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣

9、生產高純硅的工藝流程如下所示。容器中進行的反應為Si(粗)+3HCl(g)=SiHCl3(l)+H2(g);容器中進行的反應為SiHCl3+H2=Si(純)+3HCl。下列說法中正確的是（ ）A.該工藝流程的優(yōu)點是部分反應物可循環(huán)使用B.最好用分液的方法分離Si和SiHCl3C.反應和中HCl均作氧化劑D.反應和屬于可逆反應5. 在下列物質的轉化關系中，A是一種固體單質，且常作半導體材料，E是一種白色沉淀，F(xiàn)是最輕的氣體單質。據(jù)此填寫：(1)B的化學式是_，目前在現(xiàn)代通訊方面B已被用作_的主要原料；(2)B和a溶液反應的離子方程式是_；(3)C和過量鹽酸反應的離子方程式是_。6. 材料科學是近

10、年來與化學有關的科學研究的熱點，某新型無機非金屬材料K由兩種非金屬元素組成，它是一種超硬物質，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性，它是以中學化學中常見物質為原料來生產的。如下所示為其生產過程，其中虛線框內的轉化是為探究C的組成而設計的；G、F、H均難溶于水且為白色固體；圖中除M、K(均含A元素)外均為中學化學中的常見物質。請回答下列問題：(1)寫出化學式：單質B_，化合物F_，化合物C_；(2)寫出下列反應的離子方程式：反應_;反應_；(3)寫出反應的化學方程式：_。檢測題參考答案1. 【解析】由于賽倫具有耐高溫、高強度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕等性能，故屬于新型無機非金屬材料?！敬鸢浮?/p>

11、C2. 【解析】解答本題時應注意以下兩點：(1)氫氧化鋁可溶于強酸。(2)MgO是一種堿性氧化物，不能與堿反應。CO2溶于水而且和水反應，不符合條件，A錯；Al2O3熔于熔融態(tài)的燒堿生成NaAlO2，加入少量鹽酸生成白色的Al(OH)3沉淀，加入過量的鹽酸則沉淀全部溶解生成AlCl3溶液，不符合條件，C錯；MgO是一種堿性氧化物，不能和堿反應，不符合條件，D錯；SiO2熔于熔融態(tài)的燒堿生成Na2SiO3，加入鹽酸中生成白色沉淀H2SiO3，H2SiO3不溶于過量的鹽酸，符合條件，選B?！敬鸢浮緽3. 【解析】將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應：2CO2+Na2SiO3+2H2O=H2SiO

12、3+2NaHCO3；加熱蒸干高溫灼燒時發(fā)生反應：H2SiO3H2O+SiO2；2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O；SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2，各反應物存在如下關系：H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2，2NaHCO3Na2CO3SiO2，由上述關系可知，最后所得固體物質是Na2SiO3，故選A項?！菊`區(qū)警示】本題易錯選C，錯因主要是容易忽視在高溫條件下充分灼燒時，Na2CO3和SiO2還能夠繼續(xù)反應生成Na2SiO3。【答案】A4. 【解析】該工藝流程中HCl和H2兩種氣體可循環(huán)使用；分離Si與SiHCl3可用過濾方法；反應中HCl是生成物，是氧化產物；反

13、應、不在同一條件下進行，不是可逆反應?！敬鸢浮緼5. 【解析】該題的突破口為：(1)A是固體單質，常作半導體材料。(2)F是最輕的氣體單質。A是固體單質且為半導體材料，所以A為Si，則B為SiO2(常用作制光導纖維)，根據(jù)框圖中的關系知E中含有Si元素，且是加入過量鹽酸生成的白色沉淀，所以E為H2SiO3，則a為NaOH，C為Na2SiO3，D為H2O，而F是最輕的氣體單質，所以F為H2，SiO2與NaOH反應的離子方程式為：SiO2+2OH-=+H2O。【答案】(1)SiO2 制光導纖維(2)SiO2+2OH-=+H2O(3)+2H+=H2SiO36. 【解析】解答本題注意以下兩點：(1)由化合物A(NH2)4可推知A最外層有4個電子；(2)化合物C溶于水生成的E可與AgNO3溶液反應生成G，且G不溶于稀硝酸，可推知化合物C中含Cl元素。與硝酸銀溶液反應生成難溶于稀硝酸的白色固體可確定其為AgCl，因此C中有Cl元素。溶于堿性溶液，加入二氧化碳可以得到白色沉淀的物質為偏鋁酸鈉或硅酸鈉，另根據(jù)組成K的元素為兩種非金屬元素，可確定含有硅元素。由M的化學式和反應條件可知K由Si和N兩種元素組成。由化合物M的結構可推測A有4個未成對電子，因此單質A