高中化学--硅酸盐与无机非金属材料学案

高中化学--硅酸盐与无机非金属材料学案

[学习目标] 1.能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用要求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理使用。2.了解硅酸盐的主要性质，知道传统硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料的性能；体会材料性能与应用的关系。

1.硅酸盐及传统无机非金属材料

(1)硅酸盐

①性质：硅酸盐性质□01稳定，熔点□02较高，多数□03难溶于水。

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(Na

2SiO

3

)

可表示为□04Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为□05Na2O·Al2O3·6SiO2。

③最简单的硅酸盐——Na

2SiO

3

，其水溶液俗称□06水玻璃。

(2)传统的无机非金属材料——硅酸盐产品

2．新型无机非金属材料

硅酸盐与无机非金属材料

[交流研讨]

一位历史学家说过这样一句话“当中国人烧制出陶器时，西方人还在树上生活，而西方人学会了烧制陶器时，中国人已经烧制出瓷器享受生活”，这说明中国人很早就烧制出陶瓷做餐饮器皿，你认为烧制陶瓷的工艺流程是怎样的？

提示：用黏土和泥―→成形―→凉干―→烧制。

[点拨提升]

1．水泥在烧制过程中发生了复杂的物理、化学变化，其性能是具有水硬性，广泛应用于建筑。

2．陶瓷：耐腐蚀、耐高温、硬而脆，经不起热冲击。

3．玻璃：硬而脆、耐腐蚀、透光性能好，不易加工，无固定的熔、沸点。

4．Na

2SiO

3

的性质与用途

知识拓展

硅酸盐组成的表示方法

(1)化学式法：如硅酸钠(Na

2SiO

3

)、硅酸钙(CaSiO

3

)等。

此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。

(2)氧化物法：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。

①各氧化物的排列顺序：较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO

2→H

2

O。

②氧化物化学式之间用“·”隔开。

③氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素均表示成化合价相同的氧化物，并按前后原子个数守恒原则配置系数。

④系数出现分数时化为整数

如石棉：KAlSi

3O

8

→K

2

O·Al

2

O

3

·6SiO

2

。

特别提醒(1)由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物的组合形式表示法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物的形式存在的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。

(2)硅酸盐无论以何种形式表示，其组成及成分是固定不变的，即性质是不变的。

(3)硅酸盐用氧化物的组合形式表示时，必须遵循各元素化合价代数和为零的原则，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。

[练习与活动]

1．过量的泥沙、纯碱、生石灰在高温下熔化后生成：

①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品

A．①④ B．②⑤ C．③④ D．①②

答案 B

解析水泥的主要成分是2CaO·SiO

2、3CaO·SiO

2

和3CaO·Al

2

O

3

，其生产原料为黏土和

石灰石。陶瓷属于硅酸盐产品，其主要原料是黏土。混凝土是水泥、碎石和沙子的混合物。泥

沙的主要成分是SiO

2，与纯碱(Na

2

CO

3

)、生石灰(CaO)熔化后发生如下反应：SiO

2

＋Na

2

CO

3

=====

高温

Na

2SiO

3

＋CO

2

↑，SiO

2

＋CaO=====

高温

CaSiO

3。而Na

2

SiO

3

、CaSiO

3

与SiO

2

的熔合物即为玻璃，玻璃是一种硅酸盐产品。

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(Al

2Si

3

O

10

)·3H

2

O]可表示为

Al

2O

3

·CaO·3Si O

2

·3H

2

O

B．镁橄榄石(Mg

2SiO

4

)可表示为MgO·

1

2

SiO

2

C．钾云母(K

2Al

6

Si

6

H

4

O

24

)可表示为

K 2O·2H

2

O·3Al

2

O

3

·6SiO

2

D．黏土[Al

2(Si

2

O

5

)(OH)

4

]可表示为

Al

2O

3

·2SiO

2

·2H

2

O

答案 D

解析A项中Al

2O

3

和CaO的排列顺序错误；B项应表示为2MgO·SiO

2

；C项中的顺序不正

确，应为K

2O·3Al

2

O

3

·6SiO

2

·2H

2

O。

方法技巧

硅酸盐的氧化物组合形式的表示步骤：

(1)将硅酸盐中所有非氧元素都写成氧化物形式，书写顺序为较活泼金属氧化物、较不活泼金属氧化物、二氧化硅、水；