2014高中化学(鲁科)必修1【课件】4.1.2硅酸盐与无机非金属材料

第1节硅无机非金属材料第2课时硅酸盐与无机非金属材料材料家族中的元素1．了解传统硅酸盐产品的制法与性质。2．了解一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要作用。知识清单传统硅酸盐材料1．玻璃原料：生产普通玻璃的主要原料是______________、_______________和____________。主要设备：____________。反应原理：将粉碎混匀的原料加强热使之熔化，发生复杂的物理化学变化，冷却即成玻璃。其中主要化学反应是：_________________________________________、_________________________________________。玻璃熔炉纯碱(Na2CO3)石灰石(CaCO3)石英(SiO2)CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑主要成分：制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以，普通玻璃是________、________和________熔化在一起得到的物质。主要性质：硬而脆，受热时在一定温度范围内逐渐软化，没有一定的熔点，故作________物质，耐酸腐蚀(HF除外)。CaSiO3Na2SiO3SiO2玻璃态2．水泥主要原料：________和________。主要成分：_____(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(_____)和_______(3CaO·Al2O3)等。特点：水泥具有________，与水搀和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。混凝土：______、_____和_____组成的混合物。混凝土常用钢筋作结构，这就是通常所说的______。石灰石黏土硅酸三钙2CaO·SiO2铝酸三钙水硬性水泥沙子碎石钢筋混凝土综合拓展硅酸盐的表示方法硅酸盐由于种类多、结构复杂，通常用氧化物来表示，书写规则有以下两点：(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。(2)氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数如：黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O；石棉：CaO·3MgO·4SiO2；沸石：Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O；云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；滑石：3MgO·4SiO2·H2O；钾长石：K2O·Al2O3·6SiO2。特别提示：在用氧化物形式书写硅酸盐时，氧化物之间以“·”隔开且系数配置出现分数应化为整数。例如：钾长石KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。1212尝试应用1．下列各项叙述中，错误的是()A．普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙等B．水泥是一种纯净物C．混凝土常以钢筋做骨架，而不用其他金属，是因为钢筋的硬度大且其热膨胀系数和混凝土的相差不大D．水泥具有水硬性，故不适合水下施工解析：这是一道常识性题目，解决这个问题的关键是熟悉普通水泥的成分及水泥的性能、应用等。水泥主要成分是硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)和铝酸三钙(3CaO·Al2O3)，故水泥应是一种混合物。水泥具有水硬性，在水中也能硬化，因此可以进行水下施工。混凝土以钢筋作结构，是因为钢筋的热膨胀系数和其相差不大且钢筋的硬度较大。答案：BD知识清单新型陶瓷材料_________是人类应用最早的硅酸盐材料。下面是几种新型无机非金属材料的比较类别示例特性用途高温结构陶瓷____________硬度极高，耐磨损，耐高温，抗腐蚀，抗氧化能力强，电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具____________硬度仅次于金刚石，耐高温，且在室温下能导电电热元件碳化硅陶瓷陶瓷材料氮化硅陶瓷类别示例特性用途生物陶瓷________；________强度高，耐磨，无毒，不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植于人体人造________、人造________压电陶瓷钛酸钡陶瓷；钛酸铅陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成信号声呐系统、气象检测、遥控环境保护、家用电器、压电地震仪氧化铝陶瓷氧化锆陶瓷牙齿骨骼尝试应用2．请回答下列问题：(1)下列属于新型无机非金属材料的是()A．高强度水泥B．钢化玻璃C．氧化铝陶瓷D．光导纤维(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可以用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的()A．耐高温特性B．电学特性C．光学特性D．生物功能解析：(1)水泥、玻璃属硅酸盐材料，是传统无机非金属材料。(2)新型无机非金属材料的四种特性不一定是这类材料的共性，不同的材料具有不同的特性。根据新型无机非金属材料的四种特性及其应用进行判断。答案：(1)CD(2)D用氧化物的形式表示硅酸盐的化学式三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为：Mg2Si3O8·nH2O。(1)用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式。(2)写出该药物中和胃酸的化学方程式。解析：用氧化物的形式表示硅酸盐的时候，应注意书写原则：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。第二问应从氧化物形式书写，碱性氧化物(MgO)能与盐酸反应，而SiO2不能与盐酸反应可当成杂质，最后写出正确的方程式。答案：(1)2MgO·3SiO2·nH2O(2)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl2MgCl2＋(n＋2)H2O＋3SiO2名师点睛：我国著名的数学家华罗庚说过：“把一个比较复杂的问题‘退’成最简单最原始的问题，把这最简单最原始问题想通了，想透了，然后再来一个飞跃上升。”这是一个非常精辟的思维方法，用这种方法去思考问题极有意义。把三硅酸镁改写成氧化物的形式，本题就能迎刃而解。变式训练1．高岭土的组成可以表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别是()A．7、2B．5、4C．6、3D．3、6解析：Al2Si2Ox(OH)y写成氧化物的形式是：Al2O3·2SiO2·y2H2O，根据氧原子守恒：x＋y＝3＋4＋y2，即x＝7－y2。符合此式的选项只有B。答案：B制造玻璃的原料过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成()①水泥②玻璃③陶瓷④混凝土⑤一种硅酸盐产品A．①④B．②⑤C．③D．②解析：考查玻璃的原料。由泥沙、纯碱和生石灰组成的原料，可直接制得玻璃，属于一种硅酸盐产品。答案：B名师点睛：此类题实际上属于探究型问题。根据题意可猜想与假设，然后设计实验，通过实验来验证。但在考试中，这是不可能的。因此我们要根据所学知识分析所给原料可能发生的反应。再联系原题所给答案，作出正确选择。变式训练2．在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料()A．纯碱B．石灰石C．石英D．粘土B新型无机非金属材料氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填序号)。A．制汽轮机叶片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制造柴油机(2)写出N的原子结构示意图：________，请写出氮化硅的化学式：________。(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：________________________________________________________________________。(4)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为________________________________________________________________________解析：根据N和Si的原子结构及其元素周期规律的知识，可判断氮元素的非金属性比硅强，故N显负价(－3)，Si显正价(＋4)，由此可写出氮化硅的化学式Si3N4。答案：(1)A、C、D(2)○＋725Si3N4(3)Si3N4＋12HF===3SiF4＋4NH3(4)3SiCl4＋2N2＋6H2=====高温Si3N4＋12HCl名师点睛：这类题目起点高(新材料氮化硅的用途、性质、制法)，落点低(原子结构示意图、元素周期律、硅及其化合物典型性质)，新颖灵活。在分析解答过程中，一是要培养起灵活运用所学知识分析解决问题的能力，如根据氮、碳两元素非金属活泼性不同，确定其各自价态，写出氮化硅的化学式；根据硅及其化合物与氢氟酸反应的规律，进行迁移推测氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅，另一产物必为NH3。二是要强化“结构决定性质，性质决定用途”的化学思维方法，加深对新材料的认识。变式训练3．人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似人骨和人牙的性质和结构。人造骨可以从人体体液中补充某些离子，从而形成新骨。可在骨骼结合界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼的牢固结合，人造骨植入人体中需要吸收人体中的________离子形成新骨()A．Ca2＋B．Na＋C．PO43-D．Cl－解析：根据人造骨可以从人体体液中补充某些离子，从而形成新骨，实现骨骼的牢固结合这一信息，考虑到需要Ca2＋，根据新骨牢固这一点需要生成坚硬难溶的物质，因此选择PO43-。答案：AC祝您