鲁科版化学必修1学案：4.1.2硅酸盐与无机非金属材料

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：Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是()
A．7、2 B．5、4 C．6、3 D．3、6
2．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·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为MgO·SiO2
C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2
D．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___________________________________________________
____________________、
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(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．②⑤
C．③D．①③⑤
4．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．①②③
C．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(Al 2O 3)陶瓷、氧化锆(ZrO 2)陶瓷等。

(3)______陶瓷：以钛酸钡(BaTiO 3)和钛酸铅(PbTiO 3)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
【学以致用】
5．碳化硼(B 4C)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
1．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NaAlSi 3O 8不能写成12Na 2O·1
2Al 2O 3·3SiO 2，应写成Na 2O·Al 2O 3·6SiO 2。

2.新型无机
非金属材料与传统无机非金属材料的比较
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)Na 2O·SiO 2 Na 2O·Al 2O 3·6SiO 2
2．Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋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 。

也可将其表示为Al 2O 3·2SiO 2·y 2H 2O ，则由氧原子的个数得3＋4＋y
2＝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(Na 2CO 3) 石灰石(CaCO 3) 石英(SiO 2) (2)玻璃熔炉 (3)CaCO 3＋SiO 2=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑ Na 2CO 3＋SiO 2=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑ (4)Na 2SiO 3 CaSiO 3 SiO 2
2．(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SiO 2，用此泥沙、纯碱、生石灰熔化后发生的反应为：
SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3 SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑，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。

]。