2020年高中化学 专题三 从矿物质到基础材料 第3单元 含硅矿物与信息材料 第1课时 硅酸盐矿物与

第三单元含硅矿物与信息材料第1课时硅酸盐矿物与硅酸盐产品[目标导学]1．了解硅在自然界中的存在形式及硅酸盐产品的应用与人类文明发展的密切联系。2．学会将硅酸盐的化学式书写成氧化物的形式的方法和技巧。3．掌握陶瓷、水泥、玻璃等重要的硅酸盐产品的相关知识。[背诵经典导学]1．传统的硅酸盐材料有水泥、玻璃、陶瓷。2．制玻璃的原料：纯碱、石灰石、石英，普通玻璃成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。3．硅酸盐多数难溶于水，化学式常用氧化物形式表示。扬帆起航温习双基课前学习空间1．硅的存在在地壳里，硅的含量在所有元素中居第二位，地壳质量的92%，是_______和_________。硅酸盐二氧化硅2．硅酸盐形形色色的硅酸盐存在于地球的每一个角落，在人类的生活、生产中扮演着重要角色。锆石、红柱石、镁橄榄石等，都是常见的硅酸盐矿物；古代的_____、_____，现代的_____、_____等，都是硅酸盐产品。硅酸盐的组成相当复杂，通常人们以_______的形式来表示它们的组成。一般的硅酸盐难溶于水，稳定性强。硅酸钠是一种___溶于水的硅酸盐，它的水溶液俗称_______，是建筑行业常用的一种黏合剂，能制备硅胶和木材_______。陶瓷砖瓦玻璃水泥氧化物可水玻璃防火剂3．硅酸盐产品硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷主要设备水泥回转窑_________原料____________纯碱、石灰石、石英_____反应原理复杂的物理、化学变化Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑复杂的物理、化学变化玻璃熔炉石灰石和黏土黏土硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷主要成分2CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O3________________种类不同标号，标号越大，性能越好普通玻璃，特种玻璃土器、陶器、瓷器、炻器等特性水___性非晶体，无固定_____，在一定温度范围内软化可制成各种形状抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘体Na2O·CaO·6SiO2硬熔点——小试身手1．下列物质中，主要成分不属于硅酸盐的是()A．大理石B．陶瓷C．玻璃D．水泥解析：大理石的主要成分是CaCO3，不属于硅酸盐，A正确；陶瓷是由黏土烧制而成，属于硅酸盐，B错误；玻璃主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，前二者属于硅酸盐，C错误；水泥主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3，都属于硅酸盐，D错误。答案：A2．在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的主要原料是()A．Na2CO3B．石灰石C．石英D．焦炭解析：制取水泥的主要原料为黏土、石灰石、石膏等，制备普通玻璃的主要原料为纯碱、石灰石、石英等，所以制取水泥、玻璃共同使用的主要原料是石灰石。答案选B。答案：B3．思考辨析(1)在地壳中，硅的含量仅次于氧，居第二位，主要以单质形式存在。(×)解析：地壳中，硅的含量居第二位，主要以硅酸盐和二氧化硅存在。(2)水玻璃可用作木材防火剂。(√)解析：水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不易腐蚀，作耐火材料。(3)钙铝石榴子石的组成可表示为3CaO·Al2O3·3SiO2，因此它是由CaO、Al2O3和SiO2组成的混合物。(×)解析：钙铝石榴子石是硅酸盐，不是由氧化物组成的混合物。(4)向Na2SiO3溶液中通入CO2产生胶状沉淀，证明硅酸是一种弱酸。(√)解析：向Na2SiO3溶液中通入CO2产生胶状沉淀，该沉淀是H2SiO3，说明H2CO3的酸性比H2SiO3强，H2CO3是一种弱酸，则硅酸也是一种弱酸。核心要点突破定位重点深化理解知识点一硅酸盐组成的表示方法1．普通化学式法：如硅酸钠Na2SiO3，硅酸钙CaSiO3，此法用于比较简单的硅酸盐。2．氧化物法：有些硅酸盐组成较为复杂，可用氧化物表示其组成。其方法为：(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，应改写成Na2O·Al2O3·6SiO2。【名师提示】硅酸盐改写成氧化物形式，是为了简化对硅酸盐组成的表示方法，实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的。知识点二硅酸钠和硅酸1．Na2SiO3(1)物理性质：白色固体，Na2SiO3易溶于水，其水溶液俗称水玻璃。(2)化学性质：与酸(如盐酸、碳酸)反应生成硅酸沉淀。化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。(3)用途：制造硅胶和木材防火剂的原料。2．硅酸—H2SiO3(1)在水溶液中生成时是白色沉淀H4SiO4(原硅酸)，原硅酸失水会变成H2SiO3(硅酸)，H2SiO3受热分解生成SiO2。(2)H2SiO3是弱酸，酸性小于H2CO3。——对点训练【例1】将下列硅酸盐改写成氧化物形式：(1)普通钠玻璃[Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2]；_______________________________________________。(2)滑石[Mg3(Si4O10)(OH)2]；_______________________________________________。(3)透闪石[Ca2Mg5Si8O22(OH)2]。_______________________________________________。【解析】将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只需将除氧以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“·”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。同时注意改写时，要符合化合价不变、原子个数比不变的两个原则，按照“较活泼金属氧化物·较不活泼金属氧化物·二氧化硅·水”的排列书写。【答案】(1)Na2O·CaO·6SiO2(2)3MgO·4SiO2·H2O(3)2CaO·5MgO·8SiO2·H2O【例2】能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀【解析】氧化物的水溶性不能决定其水化物的酸性强弱，故A错误；二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸和可溶性硅酸盐反应析出硅酸沉淀，说明碳酸能制取硅酸，所以能证明碳酸酸性强于硅酸酸性，故B正确；特殊条件下，SiO2与碳酸盐反应生成CO2不能证明碳酸酸性强于硅酸酸性，是利用了物质的稳定性，故C错误；氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，又盐酸易挥发，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，则无法确定碳酸与硅酸的酸性的强弱，故D错误。故选B。【答案】B随堂基础演练现学现用小试身手1．下列物质不属于硅酸盐的是()A．粘土B．硅藻土C．Al2Si2O5(OH)4D．Mg2SiO4解析：硅藻土是无定形的SiO2，不是硅酸盐。答案：B2．镁橄榄石(2MgO·SiO2)中的阴离子是()A．SiO2－3B．Si2O2－5C．SiO4－4D．Si4O4－10解析：将镁橄榄石的化学式改写为硅酸盐的形式为Mg2SiO4，其阴离子为SiO4－4，C项正确。答案：C3．下列说法不正确的有()A．硅酸盐工业使用的每一种原料中都必须含有硅B．水泥、普通玻璃都是混合物C．生产水泥、玻璃都需用石灰石D．用纯净的石英可制成石英玻璃，它的膨胀系数小，常用来制造耐高温的化学仪器解析：硅酸盐工业使用的原料中一定含有硅，但并不是每一种原料都含有硅，如生产水泥和玻璃需用CaCO3，A项错。答案：A4．在水泥中加石膏的目的是()A．调节水泥的机械强度B．调节水泥的硬化速率C．降低水泥的成本D．扩大水泥的使用范围解析：水泥生产的过程中需加入一定量的石膏，其主要目的是调节水泥的硬化速率。答案：B5．“9·11”事件发生后，美国世贸大厦轰然倒下。在清理的废墟中，人们发现有很多石棉。石棉是一种压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸和碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌。(1)有一种石棉矿叫做青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为___________________________。(2)生产玻璃的原料之一是正长石KAlSi3Ox，x是________，以氧化物形式表示为____________________________。解析：(1)硅酸盐改写成氧化物的形式按“活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水”的排序书写，变价元素按“先低价后高价”的规律书写。(2)根据元素化合价代数和为零可得2x＝1＋3＋4×3，即x＝8，故正长石KAlSi3O8以氧化物形式表示为K2O·Al2O3·6SiO2。答案：(1)Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O(2)8K2O·Al2O3·6SiO2