高中化学第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料(第2课时)导学案2鲁科版必修1(2021学年)

高中化学第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料(第2课时)导学案2 鲁科版必修1
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第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第2课时【学习目标】
1.知道硅酸和硅酸盐的主要性质,会用氧化物形式表示硅酸盐的组成。

２．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。

3．体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系。

【学习过程】
一、硅酸硅酸盐
1.下列含硅物质：①硅酸钙(CaSｉO3)，②钾云母(K２Ａｌ6Si6H4O24),③石棉(CaMｇ3Si4O１２），它们在组成上的相同点是＿__＿_＿＿＿_________＿＿___＿_________,共同的物质类别是＿_＿_＿___＿_。

它们种类繁多,结构复杂，组成各异,通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成,如硅酸钙(CaSiＯ3）可表示为CaO·SｉO2,钾云母可表示为_________＿＿_＿_＿_____＿_＿＿,石棉可表示为_＿__________＿＿＿__＿＿____＿．
2.硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多______溶于水，化学性质＿__＿_＿稳定。

最简单的硅酸盐是硅酸钠，是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称___＿＿_____。

(１）若取两个小木条(或滤纸条),分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中浸泡,取出稍沥干后，同时分别放置在酒精灯外焰处,观察到的现象是_＿___＿__＿___________＿_____＿_，由此可得出的实验结论是______＿_＿______＿______＿__＿_＿＿_____＿__＿__；
（2)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加2~３滴酚酞溶液，观察到的现象是＿_______________；再滴加稀盐酸观察到的现象是______＿＿__＿__＿___＿_＿____＿＿__＿_＿＿,反应的化学方程式是__＿___＿_______＿__＿__＿___;
（3)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中,观察到的现象是______＿_____＿___＿_________，反应的化学方程式是________＿______＿_＿＿＿＿________＿__。

3．硅酸是难溶于水的弱酸,其酸性比碳酸弱。

硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。

（１)硅酸不稳定,受热易分解：__＿_＿__＿____＿_＿＿____＿___________________＿＿＿＿_＿___＿;
（2)硅酸能与强碱溶液反应：＿_____＿_________＿__＿_____＿__＿_＿_＿____＿＿_______；
(３）实验室制取硅酸的方法是___＿_________＿_____＿＿＿__＿＿_＿________＿__＿____。

二、【归纳总结】
1.硅酸盐的概念: 组成的化合物的总称。

２.用氧化物形式表示硅酸盐的方法:
(1)各氧化物的书写顺序: ；
(2）氧化物之间以“·”；
(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加。

3.硅酸钠不易腐蚀,不能燃烧,热稳定性强，其水溶液呈碱性，能与酸反应，其离子方程式为 ,
硅酸钠水溶液俗称水玻璃,是一种矿物胶,在空气中露置易变质: 。

４.硅酸(H２ＳiO3)是一种难溶于水的物，具有性，硅酸失去部分水后得硅胶,由二氧化硅制备硅酸需先加氢氧化钠溶液,再加稀盐酸或通入过量二氧化碳。

三、无机非金属材料
1．传统无机非金属材料
硅酸盐产品有着广泛的应用,大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐产品，也是使用量最大的传统无机非金属材料。

(1）阅读教材填写下表：
（2)＿____＿＿。

（3)人类应用最早的硅酸盐材料是____＿__＿_＿_＿，它是以＿_＿_____等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。

主要有陶器、瓷器。

2.新型无机非金属材料
常见的新型无机非金属材料有:高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等.新型无机非金属材料具有一些特殊的结构、特殊的功能。

四、【归纳总结】
１.无机非金属材料是相对于由有机物组成的材料而言的,它大多由组成的无机物组成。

可分为无机非金属材料和无机非金属材料。

2．以含硅物质为原料经加热制成的产品，称材料。

日常生活中经常接触的硅酸盐制品有 .
3.硅酸盐材料生产的特点:
（1）用含的物质作原料;
（２)反应条件是;
(3）反应原理复杂,有复杂的变化；
(4)生成物是。

导学案参考答案
一、1．都是由硅、氧和金属元素组成的化合物硅酸盐
K２O·3Al2Ｏ3·6ＳiO2·2H2O CaO·3MｇＯ·4ＳiO2
２．不很水玻璃（1)用蒸馏水浸泡的木条燃烧，用硅酸钠饱和溶液浸泡的木条不燃烧硅酸钠耐高温,不能燃烧（2)溶液变为红色溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀生成Ｎ
a2SiO3+2HCl===H2SiO3↓＋2NａCl
(３）有白色胶状沉淀生成Ｎa2ＳｉＯ3+CO２+Ｈ2Ｏ==＝Ｈ２ＳiO３↓＋Na２CO3
３.(１)H2SiO3错误!H2O+SｉO2
（2)２NaOH＋H２SｉＯ３=＝＝Na2SiO3+2H２O
(３)可溶性硅酸盐与酸反应
二、
1。

由硅、氧和金属
2. (1)活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水（２)隔开（3)数字
3。

SｉＯ错误!+２H＋===H２SｉO３↓Na2SiO3+ＣO2＋Ｈ2O=＝=H2SｉO3↓+Ｎa２CO3
４。

白色胶状不稳定性、弱酸
三、１．(１)(从左到右，从上到下)石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英
黏土 Nａ２CＯ3＋SiO2错误!Na2SiO３＋CO2↑、CａＣO3+ＳiO2错误!CaSiＯ３+CO2↑ 水硬性熔、沸点（2)黏土石灰石
(3)陶瓷黏土
四、1。

非金属元素传统新型
２。

硅酸盐水泥、玻璃、陶瓷
3。

（１）硅(2)高温(3)物理、化学(4)硅酸盐
五、检测题
1. 以氮化硅（Si3Ｎ4)和氧化铝（Al2Ｏ3)为原料，采用常压烧结或热压工艺制备赛伦。

赛伦的化学通式为Sｉ6—x AｌxＯｘN8—x,以耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征,因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用．它属于( )
A。

金属材料
Ｂ.有机高分子材料
C.新型无机非金属材料
D。

无机高分子材料
２。

ａ是一种难溶于水的氧化物,能熔于熔融态的烧碱，生成易溶于水的化合物b,将少量b
溶液滴入盐酸中,最终能生成一种白色的胶状沉淀，则a为( ）
A。

CO2 B.SiO2ﻩ C.Al２O3ﻩD。

MｇO
3。

将足量CO2气体通入水玻璃(Na２SiO3溶液)中,然后加热蒸干,再在高温下充分灼烧,最后得到的固体物质是( ）
A。

Ｎa2SｉO3ﻩ B.Na2CO3、Na2SiO３
Ｃ。

Ｎa2ＣＯ3、SiO2D。

SiO２
４。

科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如下所示。

容器①中进行的反应为Ｓi（粗）+３HCl(g)===SiＨCｌ３(l）+H2(g）;容器②中进行的反应为SｉHCl3+H2===Ｓi(纯)+3HCl。

下列说法中正确的是（）
Ａ。

该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
Ｂ.最好用分液的方法分离Si和SiHＣｌ3
Ｃ．反应①和②中ＨＣl均作氧化剂
D.反应①和②属于可逆反应
５。

在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质.
据此填写:
（１)B的化学式是_＿_____,目前在现代通讯方面B已被用作____＿__的主要原料;
(2)B和a溶液反应的离子方程式是_＿＿_＿_＿___＿＿______＿＿__＿_＿_＿＿_________＿；
(3）C和过量盐酸反应的离子方程式是__＿_＿＿_＿_＿＿_＿＿________＿____＿___＿___。

６。

材料科学是近年来与化学有关的科学研究的热点,某新型无机非金属材料Ｋ由两种非金属元素组成,它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性,它是以中学化学中常见物质为原料来生产的。

如下所示为其生产过程，其中虚线框内的转化是为探究C的组成而设计的；G、Ｆ、Ｈ均难溶于水且为白色固体；图中除Ｍ、K(均含Ａ元素)外均为中学化学中的常见物质。

请回答下列问题:
(1）写出化学式:单质Ｂ___＿__，化合物Ｆ______,化合物C____＿__＿;
(2)写出下列反应的离子方程式:
反应③_＿____＿________________＿__＿__＿___＿;
反应⑤_＿______________＿________＿________;
(3)写出反应④的化学方程式:______＿__＿＿______＿__＿__＿＿＿___＿＿＿_＿＿_＿__＿＿．
检测题参考答案
1．【解析】由于赛伦具有耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能，故属于新型无机非金属材料。

【答案】C
２。

【解析】解答本题时应注意以下两点：（1)氢氧化铝可溶于强酸。

(2）MgO是一种碱性氧化物,不能与碱反应。

CO2溶于水而且和水反应,不符合条件,A错;Al2O3熔于熔融态的烧碱生成NaAｌＯ2,加入少量盐酸生成白色的Al(OH)3沉淀，加入过量的盐酸则沉淀全部溶解生成ＡlＣl3溶液,不符合条件,C错；MｇＯ是一种碱性氧化物,不能和碱反应,不符合条件，D错;SiO2熔于熔融态的烧碱生成Ｎa2ＳiO3，加入盐酸中生成白色沉淀Ｈ2SiO3,H2SｉO3不溶于过量的盐酸,符合条件,选B。

【答案】B
3。

【解析】将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应:２CO2＋Nａ2SiO３＋2H2Ｏ＝=＝Ｈ2SiO3↓＋２NａＨＣO３;加热蒸干高温灼烧时发生反应：Ｈ2SiＯ3H２O+SiO2；2ＮａHＣO3Nａ
CO3+CO2↑+H2O;SiＯ2+Na2CO3Ｎa2SiＯ３＋CO2↑,各反应物存在如下关系:H2ＳiO3～２NaHCO
2
,H2SｉO３～SiO2，2ＮaHCO3~Nａ2ＣO３～ＳiO2,由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SｉO３，３
故选A项。

【误区警示】本题易错选C,错因主要是容易忽视在高温条件下充分灼烧时,Na2ＣO3和SiO2
还能够继续反应生成Ｎa2SiO３。

【答案】A
4. 【解析】该工艺流程中HCl和Ｈ2两种气体可循环使用;分离Si与SiHＣl3可用过滤方法;反
应②中HＣl是生成物,是氧化产物；反应①、②不在同一条件下进行,不是可逆反应。

【答案】A
５. 【解析】该题的突破口为:(1）Ａ是固体单质,常作半导体材料。

(2)F是最轻的气体单质。

A是固体单质且为半导体材料，所以A为Ｓi，则B为SiO2(常用作制光导纤维),根据框图中的关系知Ｅ中含有Si元素，且是加入过量盐酸生成的白色沉淀,所以E为H2SｉO3,则a为NａOH,C 为Na2SｉＯ3,D为H2O，而F是最轻的气体单质,所以F为Ｈ2，SｉO2与NaOＨ反应的离子方程式为：SiＯ2＋2OH—＝＝＝＋H2Ｏ。

【答案】(1）SiO2 制光导纤维
（2）ＳiＯ2+２OH-===+Ｈ２Ｏ
(3)+2H+==＝H2ＳｉO３↓
6. 【解析】解答本题注意以下两点：(1)由化合物Ａ(NH2)4可推知Ａ最外层有4个电子;(2）化合物C溶于水生成的E可与AgNO３溶液反应生成G，且Ｇ不溶于稀硝酸,可推知化合物C中含C ｌ元素。

与硝酸银溶液反应生成难溶于稀硝酸的白色固体可确定其为ＡｇＣｌ,因此C中有C ｌ元素.溶于碱性溶液，加入二氧化碳可以得到白色沉淀的物质为偏铝酸钠或硅酸钠，另根据组成K的元素为两种非金属元素,可确定含有硅元素。

由M的化学式和反应条件可知K由Si和N两种元素组成。

由化合物Ｍ的结构可推测A有4个未成对电子,因此单质A为Ｓｉ，B为Cl2，反应后得到的化合物C为SiCl4,与水反应后生成盐酸E和硅酸F．盐酸中的Cl—与Ag+反应得到AgＣl白色沉淀，难溶于稀硝酸,而硅酸加热脱水后得到SiO2，SiＯ2与NaOH溶液反应后得到硅酸钠,为弱酸强碱盐，与碳酸（酸性较硅酸强)反应得到硅酸。

【答案】（1）Cl2Ｈ2SiO3（或Ｈ4ＳｉＯ4）SｉＣl４
(2)Ｃl-+Aｇ+===AｇCl↓ＳiO２＋２OＨ—=＝=+Ｈ2O
（3)3Si(ＮＨ２)4Si３Ｎ4+8NH3↑
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