高中化学-新人教浙江必修2第5章第3节无机非金属材料课件

第三节无机非金属材料

一、硅酸盐材料必备知识·自主学习产品主要原料主要设备主要成分用途陶瓷_____(主要成分为含水的铝硅酸盐)硅酸盐建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等玻璃_____、_______、石英砂(主要成分是____)玻璃窑_______、______、SiO2建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等水泥石灰石、黏土水泥回转窑硅酸盐建筑材料、水利工程黏土纯碱石灰石Na2SiO3CaSiO3SiO2【自主探索】

(1)硅酸盐材料具有哪些常见特点?这是什么原因造成的?生产水泥时为什么加入适量石膏?提示: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,这是由于硅氧四面体的特殊结构决定的。加入适量石膏是为了调节水泥的硬化速率。(2)(情境思考)藏器曰∶玻璃,西国之宝也。玉石之类,生土中。或云千岁冰所化,亦未必然。时珍曰∶出南番。有酒色、紫色、白色,莹澈与水精相似,碾开有雨点花者为真。外丹家亦用之。药烧者有气眼而轻。如何书写玻璃生产中的两个重要反应方程式?提示:Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑。高温====高温====(3)(教材二次开发)教材中描述“生产中采用不同的原料和工艺,可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃”。用途玻璃中添加的原料优点制造眼镜、照相机和透镜等添加含___的原料透光性好,折射率___实验室使用的玻璃仪器加入___________耐化学腐蚀、耐温度急剧变化建筑、装饰___________或盐彩色玻璃铅强硼酸盐原料金属氧化物二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构(2)单质硅的制备:(3)硅和二氧化硅的用途(连一连)2.新型陶瓷3.碳纳米材料碳纳米材料在能源、_____、医药等领域有广阔的前景。信息【自主探索】

(1)为什么实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞?提示:当玻璃瓶配玻璃塞时,瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。玻璃中含SiO2,磨砂玻璃遇到强碱如NaOH溶液时,SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3,使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO3有良好的黏结性,它易使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。(2)(知识关联)如何通过实验证明生石灰中既混有石英,又混有石灰石?提示:先加过量的盐酸搅拌,观察是否有不溶物剩余及气泡出现;若有不溶物则滤出,投入氢氧化钠溶液中看其是否溶解。(3)(情境思考)光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一,它使信息高速公路在全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么?提示:光导纤维的主要成分是SiO2。(4)(教材二次开发)教材中描述“新型陶瓷与传统陶瓷相比,在成分上有了很大变化。”新型陶瓷和传统陶瓷相比较,性能上各有哪些优点?提示:传统陶瓷具有性质稳定、抗腐蚀、耐高温等特点,但是质脆,经不起热冲击。新型陶瓷具有传统陶瓷的优点外,还有某些特征如:强度高,具有电学、光学特性等。SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O分类——酸性氧化物价态——最高价(氧化性)特性——与氢氟酸反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OSiO2＋2C===Si+2CO↑SiO2＋CaO===CaSiO3SiO2高温高温二氧化硅的化学性质SiNa2SiO3SiO2H2SiO3O2/△F2Na2O、NaOHH2O+CO2/HClNaOH物质类别化合价单质氧化物盐含氧酸0+4酸碱转化氧化还原转化Na2CO3C/高温SiF4HFHFNaOHSiCl4Cl2H2氯化物△硅元素的价类图SiHCl3HClH2+2关键能力·合作学习知识点CO2和SiO2深度对比

化学式CO2SiO2构成CO2分子1个Si周围有4个O,1个O周围有2个Si,呈空间网状结构,无SiO2分子物理性质气体,熔、沸点低,溶于水固体,熔、沸点高,硬度大,不溶于水与碱性氧化物反应CaO+CO2====CaCO3CaO+SiO2CaSiO3与碱溶液反应2NaOH+CO2====Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O与盐反应Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑高温====高温====化学式CO2SiO2与碳反应C+CO22CO2C+SiO2Si+2CO↑与H2O作用CO2+H2OH2CO3与水不反应与酸反应不反应只与氢氟酸反应SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O用途干冰用于人工降雨,合成肥料制饰品、制实验室里的坩埚、制光导纤维高温====△====【规律方法】用氧化物形式表示硅酸盐的化学式(1)氧化物的书写顺序: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)氧化物之间以“·”隔开,计量数配置应化为整数,且计量数只表示该氧化物的数目。(3)用氧化物形式表示时,各元素的化合价应保持不变。【合作探究】

(1)(思维升华)同主族元素的性质具有递变性,则酸性H2CO3>H2SiO3。此结论与反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑是否矛盾?如何设计实验证明H2CO3的酸性大于H2SiO3?提示:不矛盾。元素的非金属性C>Si,则酸性H2CO3>H2SiO3。可通过反应Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓(白色)证明。高温====(2)(情境思考)《本草衍义》中有如下叙述:“嘉州峨眉山有燕萨石,形六棱而锐首,色莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分SiO2,燕萨石的克星是氢氟酸,氢氟酸为什么能使燕萨石瞬间溶解?(科学态度与社会责任)提示:SiO2与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。(3)“玛瑙”早期被书写成“马脑”。因“色如马脑,故从彼名”。自佛经传入中国后,翻译人员考虑到“马脑属玉石类”,于是巧妙地译成“玛瑙”。

玛瑙的主要成分为二氧化硅,由于与水化二氧化硅(硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属,颜色可从极淡色以至暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸(H2SiO3)?提示:二氧化硅不与水反应,故应先与碱(如NaOH溶液)反应生成硅酸盐,再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。(4)(教材二次开发)教材中描述“工业制备高纯硅的原理示意图”。能否通过反应SiO2+2CSi(粗)+2CO↑证明C、Si的非金属性强弱?同主族元素性质具有一定的相似性,根据2Mg+CO22MgO+C,你能写出镁和二氧化硅反应的化学方程式吗?(宏观辨识与微观探析)

提示:硅的还原性比碳强,而碳在高温下却能从SiO2中还原出硅。2Mg+SiO2

Si+2MgO。高温====点燃====高温====【典例示范】【典例】下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是 (

)A.CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C.CO2和SiO2在一定条件下均能将碳还原为COD.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)二氧化碳、二氧化硅的构成不同。(2)二氧化碳和二氧化硅所属类别相同,但性质存在很大差异。【解析】选A。CO2、SiO2都是酸性氧化物,都能与碱及碱性氧化物反应,故A正确;SiO2不溶于水,也不能和水反应生成硅酸,B不正确;根据反应C+CO22CO、2C+SiO2Si+2CO↑,C被氧化为CO,C不正确;CO2是由分子构成的,SiO2是由Si、O原子直接构成的,D不正确。高温====△====【母题追问】(1)SiO2既能与NaOH溶液反应,也能与氢氟酸反应,能认为SiO2属于两性氧化物吗?提示:SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应,但并不生成盐和水,这只是SiO2的一个特性,SiO2属于典型的酸性氧化物。(2)常见的由原子构成的物质有哪些?提示:Si、SiO2、SiC、金刚石等。【素养训练】1.2020年新型冠状病毒肺炎疫情全球暴发,对学生的学习造成严重的影响,我国各地推出了“停课不停学”的政策,利用空中课堂进行教学,信号主要通过光纤进行传播,光纤的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是 (

)A.CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸B.SiO2与CO2都不能与酸反应C.SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应D.水晶的主要成分是CaSiO3【解析】选C。A项,CO2与水反应,SiO2不与水反应,也不溶于水;B项,SiO2为酸性氧化物,能与HF反应,但CO2不与酸反应;C项,SiO2、CO2(干冰)均能与NaOH溶液反应:SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O;D项,水晶是纯净的SiO2。2.用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液,即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样,则该溶液是 (

)A.盐酸B.氢氟酸C.烧碱D.饱和食盐水【解析】选B。能腐蚀玻