人教版新教材必修第二册 第五章第三节 无机非金属材料(第1课时) 学案

第三节无机非金属材料

第1课时硅酸盐材料

课前自主预习

一、硅酸盐

1．硅酸盐在自然界中的存在

形形色色的硅酸盐存在于地球的每一个角落，古代的陶瓷、砖瓦、现代的玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品。

2．硅酸钠

(1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有强的黏合性。

(2)化学性质：

①过量的CO2通入到Na2SiO3溶液中，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3，反应的原因：酸性H2CO3>H2SiO3。

②向Na2SiO3溶液中滴加CaCl2溶液，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋CaCl2===CaSiO3↓＋2NaCl。

(3)用途：

①建筑业常使用的黏合剂；

②用水玻璃浸泡过的木材和纺织品既防腐蚀，又防火，故常被称为木材防火剂；

③还可用作肥皂填料等。

(4)硅酸盐的表示方法：

二、硅酸盐产品

1．三大传统硅酸盐产品 硅酸盐产品

原料 主要设备 水泥

石灰石、黏土 水泥回转窑 玻璃

纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 陶瓷

黏土

许多硅酸盐具有多孔结构，孔径不同的硅酸盐具有筛分分子的作用，常用作分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体。

3．传统硅酸盐工业

(1)玻璃：

①生产过程：

纯碱、石灰石、石英等――→粉碎后

适当比例

玻璃熔炉――→冷却成品玻璃 ②主要化学反应：

Na 2CO 3＋SiO 2=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑；

CaCO 3＋SiO 2=====高温

CaSiO 3＋CO 2↑。

③主要成分：Na2O·CaO·6SiO2。

④几种常见玻璃：

a．石英玻璃——成分为SiO2，以纯净的石英为主要原料制成。

b．钢化玻璃——普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的4～6倍。

c．有色玻璃——普通玻璃中加入一些金属氧化物，如Cu2O：红色玻璃，Co2O3：蓝色玻璃，MnO2：紫色玻璃等。

(2)水泥：

①生产过程：

黏土、石灰石

――→

粉碎后

适当比例

水泥回转窑――→

加入石膏

粉碎

水泥

②变化：发生了复杂的物理化学变化。

③主要成分：

硅酸二钙：2CaO·SiO2，硅酸三钙：3CaO·SiO2，

铝酸三钙：3CaO·Al2O3。

④加入石膏的作用：调节水泥的硬化时间。

⑤用途：建筑材料——水泥砂浆、混凝土等。

课堂互动探究

硅酸盐及其产品

1．硅酸盐及其性质

硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。

在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如右图所示。每个Si 结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。

2．几种硅酸盐产品中应注意的几点

(1)水泥中加石膏的作用是调节水泥的硬化速度。

(2)水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和碎石、水混合成混凝土，与钢筋混合在一起就是钢筋混凝土。

(3)制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2按114比例混合在一起得到的物质，因此其成分表示为Na2O·CaO·6SiO2。而石英玻璃的成分就是SiO2。

(4)玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在一定范围内软化后熔化，称为玻璃态物质。

硅酸盐的表示方法

1．规律

通常用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成。

硅酸盐中的硅元素以SiO2的形式表示，金属元素如Na、K、Mg、Al、Ca等，以它们常见的氧化物形式表示，氢元素以H2O的形式表示。氧化物的一般顺序：较活泼金属的氧化物·较不活泼金属的氧化物·二氧化硅·水。

2．方法

(1)找出组成元素。(2)写成氧化物的形式。(3)注意原子守恒。(4)检查有无遗漏。

3．注意事项

(1)氧化物之间以“·”隔开。

(2)氧化物前面的计量数配置出现分数时应化为整数，且计量数只表示该氧化物的数目。

(3)用氧化物形式表示时，各元素的化合价保持不变，各元素原子个数比符合原来的组成。

(4)在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如：2MgO·SiO2不能认为是2(MgO·SiO2)。

(5)这种组成只是代表物质的化学组成成分，并不是说从结构上看成是“分子式”或氧化物的“分子加合物”。

典例题组训练

题组一硅酸盐

1．过量的泥沙、纯碱、石灰石熔融后生成(B)

①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品

A．①和④B．②和⑤

C．③D．②

解析：本题主要考查了硅酸盐材料的制备和用途，泥沙的主要成分是SiO2和硅酸盐，SiO2、纯碱、石灰石可制玻璃，而玻璃是硅酸盐产品之一，故正确答案为B。

2．下列对制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是(A) A．生产设备相同

B．原料中均有石灰石

C．反应都在高温下进行

D．发生的都是复杂的物理变化和化学变化

解析：水泥和玻璃的原料中均含有石灰石，但生产设备不同，水泥为水泥回转窑，而玻璃为玻璃熔炉。