高中化学 4.1.2 硅酸盐与无机非金属材料学案 鲁科版必修1

1第2课时硅酸盐与无机非金属材料学习目标定位：1.能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。2.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系；认识新材料的开发对社会生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题，激发学习化学的热情。知识点一硅酸硅酸盐【探究活动】1．硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5%。硅酸盐含有的元素包括硅、氧和金属元素。(1)性质硅酸盐性质________，熔点______，大都____溶于水。(2)表示方法硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为________，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为________________________。2．硅酸为白色粉末状固体，不溶于水，其酸性比碳酸还弱(也可由硅的非金属性比碳弱推出)，其化学式为H2SiO3。SiO2是其酸酐，但SiO2不溶于水，所以不能用SiO2与水直接反应制得H2SiO3，而只能用可溶性硅酸盐与酸反应制得。试写出硅酸钠溶液中滴加稀盐酸发生反应的化学方程式：____________________________________________________________________。【学以致用】1．高岭土的组成是：Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别是()A．7、2B．5、4C．6、3D．3、62．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是()A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石Mg2SiO4表示为MgO·SiO2C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·SiO2·2H2O知识点二传统无机非金属材料【探究活动】陶瓷在我国有悠久的历史，唐朝时的“唐三彩”，宋朝时的“钧瓷”等闻名于世，流传至今。“高楼大厦平地起”，钢筋混凝土应是一大功臣。玻璃制品由于其美观大方，越来越受到人们的青睐。你知道水泥、玻璃、陶瓷是怎样生产出来的吗？它们各自有什么特点？阅读教材完成下列填空。1．玻璃(1)制造普通玻璃的主要原料是____________、____________和____________。(2)制造玻璃的设备为__________。(3)反应的化学方程式为_______________________________________________________________________、________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2(4)普通玻璃的主要成分为________、__________和________。2．水泥(1)生产原料：________和______。(2)普通水泥的主要成分为____________、____________和____________等。(3)水泥的特点是具有________，与水掺和搅拌并静置后，很容易______变硬。3．陶瓷(1)生产原料：______等天然________。(2)分类：陶器：粗松多孔，有________，有色，施釉。瓷器：制作时原料____________，烧结温度也______，因此组织______，几乎________，色白，耐________。【学以致用】3．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成()①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品A．①④B．②⑤C．③D．①③⑤4．根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是()①生成物是硅酸盐②反应条件是高温③含有硅的物质作为原料④反应原理是复杂的物理和化学变化A．①③B．①②③C．①③④D．①②③④知识点三新型无机非金属材料【探究活动】1．新型无机非金属材料(1)____________陶瓷：如氮化硅(Si3N4)陶瓷、碳化硅(SiC)陶瓷等。(2)______陶瓷：如氧化铝(Al2O3)陶瓷、氧化锆(ZrO2)陶瓷等。(3)______陶瓷：以钛酸钡(BaTiO3)和钛酸铅(PbTiO3)等为主要成分。2．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的对比传统无机非金属材料新型无机非金属材料所属范畴硅酸盐材料具有特殊结构、功能的新材料常见产品水泥、玻璃、传统陶瓷半导体材料、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维主要性能(1)抗腐蚀、耐高温(2)质脆、经不起热冲击(1)耐高温、高强度(2)有光学特性(3)有电学特性(4)有生物功能【学以致用】5．碳化硼(B4C)陶瓷硬度大，熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是()A．作耐磨材料B．作润滑材料C．制切削工具D．制化学仪器(如坩埚)6．下列材料的特性及用途叙述不正确的是()A．氧化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机C．光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料D．人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机31．硅酸盐的组成表示方法硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是一类结构复杂的固体物质，大多不溶于水，化学性质稳定。硅酸盐的组成复杂，可用氧化物形式表示，其书写时的规律为(1)氧化物的排列顺序活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水(2)氧化物之间以“·”隔开(3)氧化物前的化学计量数配置原则各元素原子总个数比符合原来的组成(4)化学计量数配置出现分数应化为整数例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成12Na2O·12Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。2.新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的比较材料新型无机非金属材料传统无机非金属材料类别高温结构陶瓷半导体陶瓷光学材料生物陶瓷普通水泥、普通玻璃、黏土质陶瓷示例氮化硅陶瓷氧化锡陶瓷光导纤维氧化铝陶瓷特性耐高温、强度高电学特性光学特性生物功能抗腐蚀、耐高温，但质脆，经不起冲击用途汽轮机叶片、永久性模具、轴承集成电路中的半导体光缆通讯、医疗、照明人造骨、接骨螺钉第2课时硅酸盐与无机非金属材料知识点一探究活动1．(1)稳定较高难(2)Na2O·SiO2Na2O·Al2O3·6SiO22．Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl学以致用1．B[根据各元素的化合价：Al：＋3价；Si：＋4价；O：－2价；OH－：－1价。再根据正、负化合价代数和等于零，可建立方程：2×(＋3)＋2×(＋4)＋x×(－2)＋y×(－1)＝0整理得：2x＋y＝14，将A、B、C、D四个选项分别代入此方程式中解出答案B。4也可将其表示为Al2O3·2SiO2·y2H2O，则由氧原子的个数得3＋4＋y2＝x＋y即2x＋y＝14。]2．A[用氧化物形式表示复杂的硅酸盐的组成，具体方法：①在遵循各元素种类和原子个数不变的原则下，分别写成氧化物的形式。②氧化物一般按活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、最后写水的顺序排列。③氧化物之间用黑点隔开，各氧化物前面的系数均为整数。]知识点二探究活动1．(1)纯碱(Na2CO3)石灰石(CaCO3)石英(SiO2)(2)玻璃熔炉(3)CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑(4)Na2SiO3CaSiO3SiO22．(1)石灰石黏土(2)硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙(3)水硬性凝固3．(1)黏土硅酸盐(2)吸水性纯度较高较高致密不吸水酸碱侵蚀学以致用3．B[制水泥和瓷器一定要有黏土，所以不能制取水泥和瓷器，没有水泥则不能制成混凝土，泥沙的主要成分为SiO2，用此泥沙、纯碱、生石灰熔化后发生的反应为：SiO2＋CaO=====高温CaSiO3SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑，故应选B。]4．D知识点三探究活动1．(1)高温结构(2)生物(3)压电学以致用5．B[物质的结构决定其性质，性质决定其用途。由于其硬度大，故A、C用途正确；又因其熔点高，且具有化学惰性，故D用途正确；作润滑材料的性质特点应是质软，如石墨，而碳化硼显然不合适，故B错误。]6．A[根据不同材料的特性及相应用途来判断。氧化铝陶瓷对人体无毒，不溶于水，强度高，耐磨损、耐酸碱腐蚀，对人体组织的适应性好，所以可用来制造人造牙齿，但它不具有两性。]