人教版高中化学必修一412硅酸盐产品简介

高中化学学习材料
（灿若寒星**整理制作）
课题2 硅酸盐产品简介
【学习目标】
1．认识硅酸盐的复杂性，了解其组成表示方式。

2．通过讨论交流，了解硅酸盐产品的应用。

【活动过程】
活动一：了解硅酸盐的丰富性和多样性，认识硅酸盐组成表示方式
由于铝、硅在周期表中位置相邻，粒子大小相近，+3价的铝常置换+4价的硅而形成铝硅酸盐，但为了保持电中性会伴随引入其他正离子，从而大大增加硅酸盐品种的多样性和结构的复杂性。

如高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4等等。

因此，为简明表示硅酸盐的组成，常将硅酸盐写成二氧化硅和氧化物组合的形式。

当有多种元素时，一般顺序为：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。

如硅酸钠：Na2SiO3改写为Na2O·SiO2。

将下列硅酸盐改写成氧化物的形式或将氧化物的形式改写为化学式：
硅酸钙：CaSiO3
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4
正长石：KAlSiO4
石棉：CaO·3MgO·4SiO2
黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O
活动二：通过实验、阅读等途径了解硅酸盐产品的应用
实验用品：饱和Na2SiO3溶液、Na2CO3溶液、稀硫酸、蒸馏水、小烧杯、锥形瓶、分液漏斗、玻璃棒、滤纸、酒精灯、铁架台、玻璃导管、橡皮塞、镊子等。

1．实验验证Na2SiO3可以用作防火剂。

应用下列所给试剂和仪器，设计一个简单的实验方案，协助某同学验证Na2SiO3可以用作防火剂。

实验步骤实验现象
⑴取两片滤纸条分别放入蒸馏水和饱
和Na2SiO3溶液中浸透，取出沥干
——
⑵
结论Na2SiO3可以用作防火剂
2．实验验证H2SO4、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱。

实验装置离子方程式实验结论
说明：实验装置中必须注明试剂名称或化学式。

3．阅读课本，讨论交流硅酸盐产品的用途。

并完成下列表格。

三种传统硅酸盐产品的用途
硅酸盐产品生产设备制造原料用途
陶瓷——黏土
玻璃玻璃熔炉纯碱、石灰石、石英
水泥水泥回转窑黏土、石灰石、石膏
4．阅读下列材料，并回答有关问题。

新型陶瓷材料
新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。

如在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等；在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能；在生物方面，具有一定的生物相容性，可作为生物结构材料等。

工程陶瓷：目前有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅化钨(WSi2)、二氧化锆(ZrO2)、三氧化二铝(Al2O3)等。

这些材料具有耐热、高硬度、耐磨、耐腐蚀、相对密度小等特点。

若能用于燃气轮机，可使工作温度从目前的1100℃提高到1370℃，而热效率从60％提高到80％，应是理想的发动机材料。

电气陶瓷：它以氧化铝为主体，经1500~1900℃烧结而成。

具有压电陶瓷性能，就可实现机械能与电能的相互转变，用于压电振子、电波滤波器、声纳探伤器、点火器等。

超硬陶瓷材料：金刚石是一种天然“陶瓷”。

现已研制出氮化硼材料，硬度仅次于金刚石，但它在耐高温超硬陶瓷材料方面有良好的应用前景。

热敏元件陶瓷：半导体热敏陶瓷具有正的温度系数，当温度上升到相变温度时，电阻急剧增大，可用于各种温控元件，如电热器、电饭煲、烤箱、干燥器等。

热敏元件ZnO—Li2O—Cr2O3—V2O5，其相对湿度为90％，可用于空调机。

⑴新型陶瓷材料是否属于硅酸盐产品？
⑵为什么氮化硼材料在耐高温超硬陶瓷材料方面的应用前景好于金刚石？
⑶新型陶瓷材料在热和机械性能方面，有什么优异性能？
【课堂反馈】
1．制造光导纤维的主要原料是
A．晶体硅B．二氧化硅C．石墨D．硅酸钠
2．下列说法正确的是
A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
B．水晶、玛瑙、石英、石棉的主要成分都是二氧化硅
C．二氧化硅很稳定，与所有的酸都不反应
D．将石棉(CaMg3Si4O12)化学式改写成氧化物形式3(MgO·CaO) ·4SiO
3．下列不属于传统硅酸盐产品的是
A．玻璃B．水泥C．光导纤维D．陶瓷
4．高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是
A．7、2 B．6、3 C．5、4 D．3、6
5．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有
A．①②⑥B．全部C．①③④⑤D．②③⑥
6．将下列应用材料与其对应的类别进行连线
硅及其化合物应用
建筑材料
硅单质良好的半导体材料
木材防火剂的原料
硅的氧化物现代光学及光纤品的原料
卫生洁具
硅酸盐将太阳能转换为电能的材料
7．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。

⑴根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是（填序号）。

A．制汽轮机叶片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制造柴油机
⑵氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。

与氢氟酸反应时，除生成
氨气（或铵盐）外，还生成一种由两种元素组成的气体。

试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式。

⑶现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的
化学方程式为。

8．某学生兴趣小组想利用高岭土[Al2O3·2SiO2·2H2O]来制取新型净水剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。

⑴写出熔融时主要成分与纯碱反应方程式（Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱反应类似）
_________________________；_______________________________。

最后的沉淀物是___________；生成该沉淀的离子方程式为。

⑵本实验在熔融土样时，应选用坩埚（实验室的坩埚有：瓷坩埚、石英坩埚、普通玻
璃坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚）。

课题2 硅酸盐产品简介
【活动结果】
活动一：了解硅酸盐的丰富性和多样性，认识硅酸盐组成表示方式：
CaO·SiO2、Al2O3·2SiO2·2 H2O、K2O· Al2O3·2SiO2、
CaMg3 Si4O12、Al2(Si2O3)(OH)4
活动二：阅读、讨论交流硅酸盐产品的应用。

1．然后将浸泡于蒸馏水中的滤纸片和浸泡饱和Na2SiO3溶液中的滤纸片，同时放置在酒精灯外焰上，浸泡于蒸馏水中的滤纸片燃烧；相同时间内，浸泡于饱和Na2SiO3溶液中的滤纸片没有燃烧。

2．实验装置见右图
CO32—＋2H+＝CO2↑＋H2O
CO2＋SiO32—＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32—
酸性：H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3
3．日用器皿、建筑材料、卫生洁具等
建筑材料、容器、制镜工业、工艺品等
建筑材料、筑路等
4．⑴不属于硅酸盐产品。

⑵在高温下，氮化硼比金刚石抗氧化性能好。

⑶有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等优异性能。

【课堂反馈】
1．B 2．A 3．C 4．C 5．C
6．
7．⑴A、C、D
⑵Si3N4＋12HF＝3SiF4↑＋4NH3↑
稀硫酸
硅酸钠溶液碳酸钠溶液
⑶3SiCl4 ＋2N2＋6H2＝Si3N4＋16HCl 8．⑴SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
H2SiO3SiO32—＋2H+＝H2SiO3↓⑵铁。