高中化学 专题3 丰富多彩的生活材料 第2单元 功能各异的无机非金属材料教师用书 苏教版选修1

第二单元 功能各异的无机非金属材料
1．生产玻璃的化学原理。

(重点) 2．变色玻璃的变色原理。

(重点) 3．新型材料的性能和用途。

(重难点)
一、生活中的硅酸盐材料
1．硅酸盐材料：陶瓷、普通玻璃、水泥的主要成分是硅酸盐。

2．陶器和瓷器
(1)原料：陶器和瓷器都是用黏土制造的。

(2)烧制过程：黏土的主要成分是硅酸盐。

黏土去除杂质后，经过加水混匀制成所需形状的坯件，再经过高温烧制就可以得到陶瓷制品。

陶瓷在高温烧成时发生了复杂的物理变化和化学变化。

3．玻璃
(1)玻璃的制作原料和成分：普通玻璃是以石英砂、碳酸钠和碳酸钙为原料，粉碎后按一定比例混合在熔炉中共熔制成的。

其主要成分是Na 2SiO 3、CaSiO 3和SiO 2。

玻璃是混合物，没有固定的熔点。

(2)变色玻璃的变色原理：变色玻璃中加入适量的溴化银和氧化铜。

当在强光照射时，发生反应2AgBr=====光
2Ag ＋Br 2，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃颜色呈现暗棕色。

当光线变暗时，发生反应2Ag ＋Br 2=====CuO
2AgBr ，使得玻璃颜色又变浅。

4．水泥
水泥的成分和特性：硅酸盐水泥是以石灰石和黏土为原料，在水泥回转窑中高温煅烧后粉碎研磨而成。

它的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙。

水泥具有水硬性，可以做建筑材料。

1．秦代兵马俑属于陶器还是瓷器？ 【提示】 属于彩陶制品。

二、光导纤维和新型陶瓷材料
1．光导纤维
(1)光导纤维的成分是SiO 2，制备时发生的化学反应为SiCl 4(g)＋O 2(g)=====1 300 ℃
SiO 2(s)＋2Cl 2(g)。

(2)光导纤维的用途：
①由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，其优点为容量大、速度快； ②光纤可用于传输激光，在医疗方面有重要用途；
③光纤可用于制造各种传感器，用于检测温度、压强、磁场、电流、速度等。

2．新型陶瓷
(1)分类：新型陶瓷分为两大类，即结构陶瓷(或工程陶瓷)和功能陶瓷。

(2)结构陶瓷：
结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如纳米陶瓷成功的解决了陶瓷易碎的问题。

(3)功能陶瓷：
①功能陶瓷具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互转换功能，如生物陶瓷。

②生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无毒，不会致癌，适合植入体内，可用于人体器官和组织的修复或再造。

2．光缆和电缆相比有哪些优点？
【提示】 容量大，传输速度快，质量轻。

第11．制造普通玻璃的过程中涉及到氧化还原反应吗？ 【提示】 没有。

2．水泥、玻璃、陶瓷有固定的熔点吗？ 【提示】 没有，因为它们都是混合物。

第2步阐述——要点归纳，深化知识
玻璃上镀银实验成功的关键点 (1)玻璃要干净。

(2)银镜反应过程中，不能搅拌溶液。

(3)即使是水浴加热，温度也不能过高，否则易出现黑银。

第3步例证——典例印证，思维深化
普通玻璃的主要成分是( ) ①Na 2SiO 3 ②CaCO 3 ③CaSiO 3 ④SiO 2 ⑤Na 2CO 3 ⑥CaO A ．①③⑥ B ．②③④ C ．①③④
D ．③④⑤
【解析】 生产普通玻璃的反应为Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑、CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑，故普通玻璃的主要成分为CaSiO 3、Na 2SiO 3、SiO 2。

【答案】 C
传统的无机非金属材料一般指硅酸盐材料，如普通玻璃、普通水泥、普通陶瓷。

从“硅酸盐制品”顾名思义可知必含“硅、氧”两种元素。

第4步运用——精选习题，落实强化
1．下列说法正确的是( ) A ．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 B ．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 C ．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D ．普通玻璃有固定的熔沸点
【解析】 B 中刻蚀石英用氢氟酸，C 中水晶成分为二氧化硅，D 中普通玻璃是混合物，无固定熔沸点。

【答案】 A
第11．在SiCl 4(g)＋O 2(g)=====1 300 ℃
SiO 2(s)＋2Cl 2(g)中，氧化产物是哪种物质？ 【提示】 Cl 2
2．生物陶瓷有哪些优点？
【提示】 生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无毒，不会致癌，适合植入人体中，可用于人体器官和组织的修复或再造。

第2步阐述——要点归纳，深化知识
有关光导纤维的说法不正确的是( ) A ．光导纤维是一种高质量传导光信息的玻璃纤维
B ．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听
C ．光导纤维是由普通玻璃制成的，普通玻璃拉成细丝即可得到光导纤维
D．光导纤维是由二氧化硅制成的
【解析】光导纤维的成分与普通玻璃的成分不同，前者是SiO2，后者是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物。

【答案】 C
第4步运用——精选习题，落实强化
2．高温结构陶瓷与金属材料相比，优点是( )
A．耐高温耐腐蚀，不怕氧化
B．密度大，硬度大
C．韧性好，易于切削、锻打、拉伸
D．良好的传热导电性
【解析】高温结构陶瓷具有高熔点、抗腐蚀、抗氧化、结构稳定、密度小、硬度大等优良性能；韧性好，易于切削、锻打、拉伸和良好的传热导电性是金属的优良性能。

【答案】 A
1．下列不属于硅酸盐材料的是( )
A．石英B．黏土
C．普通玻璃D．普通水泥
【解析】石英的成分是SiO2，SiO2不属于硅酸盐。

【答案】 A
2．与普通玻璃成分相同的物质是( ) A ．石英玻璃 B ．水玻璃 C ．钢化玻璃
D ．光学玻璃
【解析】 石英玻璃是二氧化硅，水玻璃是硅酸钠的水溶液，光学玻璃是普通玻璃中加入了其他物质，钢化玻璃是熔融的普通玻璃急剧冷却形成的。

【答案】 C
3．有关材料的用途不正确的是( ) A ．高温结构陶瓷可以制作耐酸设备 B ．氧化铝陶瓷不可以用于制作耐高温设备 C ．氮化硅陶瓷可以制造轴承 D ．光导纤维可用于传能传像、照明等
【解析】 氧化铝是高温耐火材料，可以制作耐高温设备。

【答案】 B
4．氮化铝是一种新型陶瓷材料，制备反应为：Al 2O 3＋N 2＋3C =======一定条件
2AlN ＋3CO ，关于该反应的说法正确的是( )
A ．C 作氧化剂
B ．Al 2O 3作还原剂
C ．N 2发生还原反应
D ．AlN 是氧化反应的产物
【解析】 A 项，C 0
―→C ＋2
O 碳元素化合价升高，发生氧化反应，C 作还原剂；B 项，Al 2
＋3
O 3―→A ＋3
lN 铝元素化合价没变，故Al 2O 3不作还原剂；C 项，N 0
2―→Al N －3
氮元素化合价降低，N 2发生还原反应；D 项，AlN 是N 2发生还原反应所得产物，故为还原产物。

【答案】 C
5．玻璃与人们的生产生活密切联系。

玻璃制品随处可见。

(1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，制造普通玻璃的主要原料是________、________、________，粉碎后放入玻璃窑中在高温下发生反应生成玻璃，普通玻璃的成分是________、________、________。

(2)某玻璃中含Na 2O 、CaO 、SiO 2的质量之比为31∶28∶180，此玻璃的组成可表示为(填选项)________。

A ．Na 2O·CaO·6H 2SiO 3
B ．Na 2O·CaO·6SiO 2
C ．2Na 2O·2CaO·9SiO 2
D ．6Na 2O·6CaO·SiO 2
(3)我们看到的普通玻璃，一般都呈淡绿色，这是因为原料中混有Fe 2＋
的原因。

在制玻璃的原料中，再加入下列物质后，可制得各种不同用途的玻璃。

A ．氧化亚铜(Cu 2O)
B ．氧化钴(Co 2O 3)
C ．氧化铅(PbO)
D ．硼砂(Na 2B 4O 7·10H 2O)
①制造化学仪器的玻璃需加入的物质是( )。

②制造光学仪器的玻璃需加入的物质是( )。

③制造蓝色玻璃需加入的物质是( )。

④制造红色玻璃需加入的物质是( )。

【解析】 (1)记忆普通玻璃的原料和主要成分关键是记住生产普通玻璃的反应方程式：Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑和CaCO 3＋SiO 2=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑。

(2)n (Na 2O)∶n (CaO)∶n (SiO 2)＝3162∶2856∶180
60
＝1∶1∶6。

(3)硼砂玻璃能耐酸碱腐蚀；光学玻璃常加PbO ；Cu 2O 为红色；Co 2O 3为蓝色。

【答案】 (1)Na 2CO 3 CaCO 3 SiO 2 CaSiO 3 Na 2SiO 3 SiO 2 (2)B
(3)D C B A。