硅酸盐工业及无非金属材

硅酸盐工业及无非金属材第1页，课件共32页，创作于2023年2月材料是人类赖以生存和发展的物质基础，包括为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质。并不是所有的物质都可以称为材料。人类制造的第一种材料是陶瓷。无机非金属材料

传统无机非金属材料

新型无机非金属材料

金属材料高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维材料以含

物质为原料，经加热制得

产品。如制造

、

、

等。一、硅酸盐材料硅硅酸盐陶瓷水泥玻璃概述：第2页，课件共32页，创作于2023年2月1、主要原料：3、生产过程：

辅助原料：石膏—作用是：5、主要成分：6、主要性能：7、主要用途：

2、主要设备：4、反应原理：（一）水泥：粘土和石灰石调节水泥硬化速度水泥回转窑生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥。

复杂的物理、化学变化硅酸三钙(3CaO•SiO2)、

硅酸二钙(2CaO•SiO2)、铝酸三钙(3CaO•Al2O3)等水硬性（与胶体凝聚有关）建筑、修路。

如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土。第3页，课件共32页，创作于2023年2月（二）玻璃1、原

料：2、主要设备：3、生产过程：5、主要成分：6、主要性能：4、反应原理：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高温

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

（Na2O•CaO•6SiO2）纯碱、石灰石和石英玻璃窑原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却复杂的物理、化学变化，主要反应：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。第4页，课件共32页，创作于2023年2月7、几种特殊玻璃⑴石英玻璃：膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光用途：化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等。⑵光学玻璃：透光性能好、有折光和色散性(铅玻璃)用途：眼镜片；望远镱用凹凸透镜等光学仪器⑶有色玻璃：金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色(固溶胶)。蓝色(Co2O3)

红色(Cu2O)淡绿色

(Fe2+)⑷钢化玻璃：玻璃在电炉里加热软化，再急速冷却得钢化玻璃。第5页，课件共32页，创作于2023年2月耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂，破碎时无尖锐棱角不易伤人。用途：运动器材；微波通讯器材；玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃纤维，玻璃纤维用合成树脂一层层胶合压制成一定形状，并在加压下加热固化，形成玻璃钢，强度大如钢，比钢轻。玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀等。注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。⑸车窗玻璃玻璃纤维和玻璃钢第6页，课件共32页，创作于2023年2月（三）陶瓷1、主要原料：2、传统生产过程：6、主要用途：3、反应原理：4、主要成分：5、主要特性：混和、成型、干燥、烧结、冷却粘土复杂的物理、化学变化硅酸盐抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。餐具、砖瓦、化学仪器、电绝缘器、工艺品等。第7页，课件共32页，创作于2023年2月(1)传统无机非金属材料①优点：

②弱点：

(2)新型无机非金属材料的特性抗腐蚀、耐高温等。质脆、经不起热冲击等。1．能承受高温，强度高。

2．具有电学特性。

3．具有光学特性。4．具有生物功能。二、新型无机非金属材料第8页，课件共32页，创作于2023年2月高温结构陶瓷①结构材料：是指利用强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料，如金属单质及合金等.②高温结构陶瓷的性能：高温结构陶瓷既具有传统意义上的陶瓷优点，又弥补了金属材料的缺点，其特点是：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点等.③高温结构陶瓷的品种：已得到广泛使用的有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。④用途：Al2O3陶瓷(人造刚玉)用作耐火材料、球磨机、高压钠灯管等。（3）常见新型无机非金属材料第9页，课件共32页，创作于2023年2月光导纤维①光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维。②导光原理是利用光纤维材料具有较大的折射率，光可在其中传导而很少损耗的性质。③通信优点有光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听。光缆的质量小而且细，不怕腐蚀，铺设也很方便等。④用途：光纤广泛用于通讯业、医疗、信息处理、传能传像、遥控、照明等。第10页，课件共32页，创作于2023年2月阅读：人造宝石红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。

1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。第11页，课件共32页，创作于2023年2月课堂练习1.试写出下列物质的化学式：氮化硅碳化硅碳化硼2.下列属于新型无机非金属材料的是（）属于传统无机非金属材料的是（）

A.普通玻璃B.硅酸盐陶瓷C.氮化硅陶瓷D.光导纤维E.青砖和琉璃瓦Si3N4SiCB4C3CDABE3、制造光导纤维的原料是（）

A、碳酸钙 B、硅酸钠

C、普通纤维 D、二氧化硅D第12页，课件共32页，创作于2023年2月1、下列叙述中正确的是（）A、SiO2属于无机非金属材料B、金属不能作为结构材料C、玻璃是一种新型的非金属材料D、C60也是一种材料AD第13页，课件共32页，创作于2023年2月4、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℃反应获得。①根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是

。

A、制汽轮机叶片B、制有色玻璃

C、制永久性模具D、制柴油机②写出N的原子结构示意图

，根据元素周期律知识，写出氮化硅的化学式

。③氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除HF外，它不跟其它无机酸反应，试推测该陶瓷被HF腐蚀的化学方程式

。④现用SiCl4和N2在H2气氛保护下，加强热反应，可得高纯度的氮化硅，反应式为

。A、C、DSi3N4

Si3N4+12HF=3SiF4+4NH3

3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl第14页，课件共32页，创作于2023年2月(2010临川)绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2(Si6O18)，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示，则n为(

)

A．1

B．2

C．3

D．4

【答案】C(2010南昌)现有下列五个转化：①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Ca3(PO4)2→Ca(H2PO4)2。其中不可能通过一步反应实现的是(

)

A．①②B．③④C．②③④D．②③④⑤

【解析】SiO2Na2SiO3；CuSO4CuCl2；Ca3(PO4)2Ca(H2PO4)2；但SiO2不与水反应，需经两步转化为H2SiO3：SiO2SiO32－H2SiO3；CuO也不与水反应，需先加入H＋转化为Cu2＋，再加OH－才能转化为Cu(OH)2。

【答案】B第15页，课件共32页，创作于2023年2月

(2010江西)工业上常用SiO2与C在高温下发生反应制粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法中正确的是(

)A．SiC是一种新型无机非金属材料，任何条件下都不可能在空气中燃烧B．制造粗硅时的反应为2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑C．Si和SiO2的混合物能用NaOH溶液将其分离D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维【解析】SiC在高温下能在空气中燃烧生成SiO2和CO2，故A项错误；Si和SiO2均能与NaOH溶液反应，故C项错误；纯净的SiO2可用于制造光学玻璃等，故D项错误。【答案】B第16页，课件共32页，创作于2023年2月

(2010银川)某无色溶液能与硅作用生成H2，则溶液中不可能大量共存的离子组是(

)

A．H＋、Ba2＋、Mg2＋、Cl－

B．Cl－、Cu2＋、Mg2＋、NO3－

C．NO3－、SO42－、K＋、Na＋

D．NO3－、OH－、Ba2＋、Cl－

【解析】能与硅作用生成H2，溶液一定呈碱性，故确定A项符合题意。

【答案】A

(2010武昌)将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分燃烧，最后所得的固体物质是(

)

A．Na2CO3、Na2SiO3 B．Na2CO3、SiO2

C．SiO2 D．Na2SiO3

【答案】D第17页，课件共32页，创作于2023年2月

(2010海口)图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写下列空白：

(1)A、D、E的化学式分别为______、______、______。(2)A和B的相互转化在工业上有什么实际意义？________________________________。(3)写出D→C反应的化学方程式：_________________。(4)写出E→D反应的化学方程式：_________________。SiCl4SiO2H2SiO3粗硅提纯SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O第18页，课件共32页，创作于2023年2月

【解析】本题的突破口是“B是一种单质”且“B的结构类似金刚石”，据此容易推断出B是晶体硅。由此可以得出其他答案。

【答案】(1)SiCl4；SiO2；H2SiO3

(2)粗硅提纯

(3)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O

(4)H2SiO3SiO2＋H2O第19页，课件共32页，创作于2023年2月

(2010江西)现有A、B、C、D四种短周期非金属元素，它们的原子最外层电子数之和为19。在它们的化合物中，主要化合价不止一种，但有一种相同的化合价。它们的一些物理常数如下：

(1)A元素在元素周期表中的位置为_________________。

(2)在常温下，B与C的最高价氧化物分别为气态和固态，原因是______________。

(3)含D元素的两种常见共价化合物发生化合反应可生成一种离子化合物，该反应的化学方程式为_____________。

(4)A、B、C、D均形成分子中含18个电子的氢化物，这些氢化物的分子式为________________(写出3种即可)。元素ABCD原子半径/nm0.1020.0770.1170.075单质沸点/℃444.648272355－195.8第20页，课件共32页，创作于2023年2月

【解析】根据题给数据，B、C沸点很高，为原子晶体，根据原子半径的大小关系，B为碳，C为硅；A、D为分子晶体，根据A、B、C、D的最外层电子数之和为19，A、D的最外层电子数之和应为11，只能为5和6，D的两种常见化合物发生化合反应生成离子化合物，D为N，A为S，四种元素形成的18电子微粒有H2S、SiH4、C2H6、N2H4。

【答案】(1)第三周期ⅥA族

(2)CO2属于分子晶体而SiO2属于原子晶体

(3)NH3＋HNO3＝NH4NO3

(4)H2S、SiH4、C2H6、N2H4(写出3种即可)第21页，课件共32页，创作于2023年2月

1.2010年上海世博会打造节能典范。下列对中国馆——“东方之冠”顶上的观景台使用的太阳能薄膜的主要成分推断合理的是(

)A．铝合金B．硅C．二氧化硅D．硅酸盐

【答案】B

2．下列离子方程式书写正确的是(

)A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：

Na2SiO3＋CO2＋H2O＝2Na＋＋CO32－＋H2SiO3↓B．澄清石灰水中通入过量CO2：

Ca(OH)2＋CO2＝Ca2＋＋2HCO3－C．二氧化硅溶于氢氟酸中：

SiO2＋4H＋＋4F－＝SiF4↑＋2H2OD．二氧化硅溶烧碱：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O

【答案】D第22页，课件共32页，创作于2023年2月

3．已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性。

Ⅰ．用上图所示装置进行Mg和SO2的实验，其中A是制备SO2的发生装置。(1)选择制取SO2的合适试剂______(填序号)。①10%的H2SO4溶液②80%的H2SO4溶液③Na2SO3固体④CaSO3固体(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：______________.装置C中NaOH溶液的作用是____________.②③3Mg＋SO22MgO＋MgS吸收多余的SO2，防止污染环境第23页，课件共32页，创作于2023年2月(3)请画出制备SO2的发生装置并注明主要仪器的名称，固定装置省略不画。(4)你认为该装置的不足之处在哪里？______________。

(4)装置A和B之间没有连接一干燥装置；装置C未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，镁会与玻璃管发生反应；未设计一防倒吸装置第24页，课件共32页，创作于2023年2月Ⅱ．某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以教材为基础,查阅资料得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应⑤SiH4在空气中自燃。他们在研究报告中有如下记载“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥;最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期值的63%左右。”(5)该小组“实验室制Si”的化学方程式是____________。(6)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是____________________________________。第25页，课件共32页，创作于2023年2月

【答案】(1)②③

(2)3Mg＋SO22MgO＋MgS(或2Mg＋SO22MgO＋S，Mg＋S＝MgS)；吸收多余的SO2，防止污染环境

(3)如图所示

(4)装置A和B之间没有连接一干燥装置；装置C未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，镁会与玻璃管发生反应；未设计一防倒吸装置(5)2Mg＋SiO22MgO＋Si(6)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成SiH4可自燃(或用化学方程式表示：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si＋2H2SO4＝2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2＝SiO2＋2H2O)第26页，课件共32页，创作于2023年2月

下列关于SiO2的叙述中正确的是(

)①SiO2能与水反应生成硅酸②SiO2对应的水化物是可溶性弱酸③硅原子和碳原子的价电子数相同，SiO2和CO2分子结构也相同④SiO2既能与氢氧化钠反应又能与氢氟酸反应，故SiO2是两性氧化物⑤SiO2中硅元素为＋4价，故SiO2有氧化性⑥在SiO2中每个硅原子结合2个氧原子

A．①③⑤

B．①④⑥

C．只有③

D．只有⑤

【答案】D第27页，课件共32页，创作于2023年2月

(2009高考)A、B、C、D、E、F、G、H、I九种物质有如下所示反应关系：已知：a．单质E可作为半导体材料；b．化合物F是不能生成盐的氧化物；c．化合物I溶于水呈酸性，它能跟氧化物A起反应。据此，请回答下列问题：

(1)化合物F是________________。

(2)化合物I是________________。

(3)反应②的化学方程式是_______。

(4)反应④的化学方程式是______。第28页，课件共32页，创作于2023年2月

【解析】由“单质E可作为半导体材料”可猜想E为硅，则A为SiO2，A与B反应生成的F为CO，CO是不成盐氧化物，则A为SiO2，B为碳；碳与氧化物C反应生成CO，则C是H2O，G是H2；G与H生成H2O，则H是O2；与H2O反应生成O2的有K、Na、F2，但满足I能溶于水呈酸性且与SiO2反应的只有F2。

【答案】(1)CO(或一氧化碳)

(2)HF(或氟化氢)

(3)C＋H2OCO＋H2

(4)2F2＋2H2O＝4HF＋O2第29页，课件共32页，创作于2023年2月

(2010济南)A、B广泛存在于自然界中，二者都是构成岩石的主要成分，俗名分别是硅石、石灰石；X、Y、Z都是无色可燃性气体，D为黑色固体单质。它们在一定条件下能实现下图所示的变化：

(1)如果Z是能使溴水褪色的有机化合物，则X为____，Y为________，Z为________。(填化学式)(2)写出反应①和②的离子方程式：反应①___________；反应②___________。【答案】(1