5.3.1无机非金属材料(第一课时硅酸盐材料)高二化学实用课堂课件(人教版2019选择性必修2)

无机非金属材料

安徽·滁州

蒋华新课题03四月2024人教版2019化学必修第二册第三节无机非金属材料第五章化工生产中的非金属材料第一节硫及其化合物第二节氮及其化合物第三节无机非金属材料定远二中蒋华新3第五章化工生产中的重要非金属元素2019人教版化学必修第二册1、硅酸盐材料2、新型无机非金属材料第三节无机非金属材料北大校园计算机芯片水晶光导纤维太阳能电池板岩石山川沙漠1、硅的广泛存在化学与生活

硅在地壳中含量仅次于氧，位于第二位；硅是亲氧元素，自然界中无游离态单质硅，常以以化合态存在，主要形式为二氧化硅和硅酸盐。高纯度硅在高科技领域应用广泛。SiO2Na2SiO3CaSiO3SiO2复杂硅酸盐Si复杂硅酸盐SiH2SiO3SiO2SiO2石英钟表玻璃器皿陶瓷餐具电脑芯片水泥、玻璃水晶饰品光导纤维硅胶干燥剂太阳能电池3、生活中的含硅材料化学与生活

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类社会的发展离不开材料。也离不开含硅材料。无机非金属材料【情境素材】早期含硅材料学生实验人类的创造性学生实验化学的创造性传统无机盐非金属材料导入Leading-in

材料无机非金属材料金属材料高分子材料：—金属晶体，包括合金塑料、合成橡胶、合成纤维传统无机非金属材料新型无机非金属材料按照化学组成和特性来分玻璃陶瓷水泥无机非金属材料第一课时硅酸盐材料走进《化学必修第二册》，探索无机世界的奥秘，从学习无机非金属材料开始！碳元素硅元素形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物,“统治了有机界”煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石传统陶瓷10地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤,“统治了地壳”。硅酸盐工业陶瓷、玻璃、水泥使人类生活日新月异碳单质硅酸盐材料富勒烯之一C70足球烯C60碳纳米管豪门二杰第ⅣA族的二兄弟碳和硅耐高温的新型陶瓷用陶瓷发动机组装的沙漠车均为碳单质，互为同素异形体。

一般地，硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。

自然界中硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。导入Leading-in

岩石沙子土壤硅酸盐材料1、硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧和金属组成化合物的总称

硅酸盐种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。(1)硅酸盐的存在形式①天然硅酸盐：岩石、土壤等②合成硅酸盐：陶瓷、玻璃、水泥等新课Newclass(2)硅酸盐表达方式①用化学式表示：硅酸盐可以用盐的化学式表示其组成。如硅酸钠：Na2SiO3硅酸盐材料一、硅酸盐材料—很稳定，大多不溶于水1、硅酸盐—很稳定，大多不溶于水ⅱ.两不变：元素化合价不变；原子比例不变；ⅲ.两顺序：金属氧化物→SiO2→

H2O；

含多种金属时，活泼金属氧化物写在前面。ⅰ.书写原则：X金属氧化物•YSiO2•Z

H2O③用氧化物表示：通常用SiO2和金属氧化物组合形式表示其组成。如硅酸钠：Na2O·

SiO2各氧化物要用“•”隔开，X、Y、Z均为整数Al2O3·2SiO2·2H2O例如：高岭土Al2Si2O5(OH)4表示为硅酸盐材料(2)硅酸盐表达方式一般地，硅酸盐也可以用氧化物的表示训练1、用氧化物的表示下列物质的组成(1)硅酸钙(CaSiO3)

表示为(2)高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]表示为(3)钾云母(K2Al6Si6H4O24)表示为(3)正长石(KAlSi3O8)表示为

解析：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。CaO•SiO2Al2O3•2SiO2•2H2OK2O•Al2O3•6SiO2不能写成K2O•Al2O3•3SiO2巩固训练ConsolidateexerciseK2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O资料卡片(课本P19)硅酸盐的结构

在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，每个Si原子结合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。图5-18

(课本P19)

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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。

硅酸盐种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。②硅酸盐的物理性质：多数硅酸盐具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。(3)硅酸盐的结构和性质①硅酸盐的结构：硅酸盐结构复杂，在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。硅酸盐材料1、硅酸盐—很稳定，大多不溶于水一般地，硅酸钠的俗名叫泡花碱。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃。(4)硅酸钠——最简单的硅酸盐干燥剂硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶"①硅酸钠的用途：硅酸钠用于制备硅胶、木材防火剂(阻燃剂)、肥皂填充剂、黏胶剂。阻燃剂硅酸钠1、硅酸盐—很稳定，大多不溶于水硅酸盐材料③硅酸钠的化学性质：硅酸钠相对稳定、不能燃烧，不易被腐蚀。硅酸钠溶液能与酸和CO2反应，生成硅酸。(4)硅酸钠——最简单的硅酸盐Na2SiO3

＋2HCl===H2SiO3↓＋NaClNa2SiO3＋H2CO3===H2SiO3↓＋Na2CO3H2CO3

＞

H2SiO3酸性比较：白色胶状沉淀；在中学阶段，硅酸唯一的不溶于水的弱酸。强酸制弱酸硅酸钠属于钠盐，常见的钠盐都溶于水。②硅酸钠物理性质：硅酸钠是可溶于水的白色固体。水溶液有黏性。反应原理：硅酸是比碳酸还要弱的难溶性弱酸硅酸的酸性Na2SiO3

＋2HCl===H2SiO3↓＋NaCl④硅酸的制取：根据强酸制取弱酸的原理1、硅酸盐—很稳定，大多不溶于水硅酸盐材料(4)硅酸钠——最简单的硅酸盐反应原理：反应现象：SiO32-

＋2H+===H2SiO3↓反应试剂：饱和硅酸钠溶液、稀盐酸、酚酞反应结论：硅酸钠溶液呈碱性，能使酚酞试剂变红。滴加酚酞的饱和硅酸钠溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变无色，且有白色胶状物生成。制备硅酸训练2、下列关于硅酸钠的说法不正确的是()A.硅酸钠能溶于水B.硅酸钠溶液能与二氧化碳反应C.高温条件下，碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠D.硅酸钠溶液可装入带玻璃塞的试剂瓶中D巩固训练Consolidateexercise解析：

Na2CO3与SiO2之所以能发生反应，是因为高温条件下CO2以气体形式逸出而使反应进行彻底；硅酸钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装，防止玻璃塞与试剂瓶粘连，所以D不正确训练3、下列关于硅酸的说法正确的是()A.硅酸可以通过SiO2与水反应直接制得B.通过Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋NaCl反应制取硅酸，是利用了强酸制弱酸的原理C.因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D.根据CaCO3＋SiO2====CaSiO3＋CO2↑反应可知，硅酸的酸性比碳酸强B巩固训练Consolidateexercise解析：

SiO2不能与水反应；硅酸难溶于水，但能与强碱溶液反应；CaCO3与SiO2之所以能发生反应，是因为高温条件下CO2以气体形式逸出而使反应进行彻底

。所以只有B正确高温

传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，在日常生活中随处可见。

如制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥等。无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃

硅酸盐材料对人类社会文明作出了重要的贡献。皇家御用瓷器2、传统硅酸盐工业水泥玻璃陶器瓷器水泥玻璃硅酸盐材料未来已来——玻璃构成的一天图5-19(P20)：我国古代烧制的精美瓷器ⅰ.新石器时代就能烧制：陕西半坡出土的“半坡人面鱼纹彩陶盆”，是新石器时代仰韶文化的代表。(1)硅酸盐陶瓷：陶瓷是以粘土为原料，经高温烧结而成。硅酸盐材料2、传统硅酸盐工业①中国陶瓷：悠久的制造历史China瓷都ⅱ.唐宋时期达到鼎盛：至唐宋时期，我国的陶瓷制品已经享誉海内外。

如青花瓷、唐三彩人面鱼纹彩陶盆青花瓷唐三彩①中国陶瓷：悠久的制造历史ⅲ.现代社会：目前，陶瓷仍然在人类的生产和生活中扮演着重要角色，得到广泛应用。图5-20(P20)：高压输电线路中的绝缘陶瓷硅酸盐材料(1)硅酸盐陶瓷：陶瓷是以粘土为原料，经高温烧结而成。2、传统硅酸盐工业②陶瓷的制造方法：高温烧结ⅰ.原料：黏土或高岭土(Al2O3•2SiO2•2H2O)主要成分为含水的铝硅酸盐ⅱ.工艺流程：配料→成型→上釉→烧结含水铝硅酸盐的化学式为Al2Si2O5(OH)4

手工制陶陶砖—土器茶具-陶器青花—瓷器建筑陶瓷绝缘陶瓷卫生洁具硅酸盐材料(1)硅酸盐陶瓷：陶瓷是以粘土为原料，经高温烧结而成。2、传统硅酸盐工业③主要类别：土器、陶器、瓷器④陶瓷用途：生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。日用器皿③工业设备：玻璃窑④玻璃的主要成分：CaSiO3、SiO2、Na2SiO3CaCO3

＋SiO2====CaSiO3

＋

CO2↑高温Na2CO3

＋SiO2====Na2SiO3＋CO2↑高温①原料：石灰石、石英沙(SiO2)、纯碱②反应原理：高温熔融

普通玻璃的大致组成：Na2O•CaO•6SiO2(2)硅酸盐玻璃：以纯碱、石灰石和石英沙为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。现代建筑的玻璃装饰⑤玻璃用途：生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。玻璃是混合物，为非晶体，没有固定的熔点。硅酸盐材料2、传统硅酸盐工业日用玻璃玻璃和化学加入元素或物质玻璃特性用途含铅原料用作光学玻璃，透光性好，折射率高。硼酸盐耐化学腐蚀、耐温度急剧变化。金属氧化物或盐各种彩色玻璃，如蓝色(Co2O3)、红色(Cu2O)特

种

玻

璃

资料卡片

(课本P20)

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。制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜制造可用于实验室使用的玻璃仪器用于建筑和装饰图5-21(课本P20)：金属氧化物朝鲜不同的玻璃颜色玻璃的秘密

黏土和石灰石经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得到普通硅酸盐水泥。(3)硅酸盐水泥①水泥原料：黏土(Al2O3•2SiO2•2H2O)、石灰石、石膏。②工艺流程：二磨一烧③工业设备：水泥回转窑④反应条件：高温煅烧水泥原料在回转窑里发生复杂物理和化学变化。水泥硅酸盐材料2、传统硅酸盐工业石膏的作用是调节水泥硬化速度水泥制品长江三峡水泥大坝ⅰ.水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物ⅱ.混凝土：水泥、沙子和碎石等与水混合⑥水泥的用途：建筑领域和水利工程图5-22(课本P21)：长江三峡大坝使用了大量的水泥⑤水泥主要成分水泥的主要成分硅酸三钙：3CaO•SiO2硅酸二钙：2CaO•SiO2铝酸三钙：3CaO•Al2O3硅酸盐材料(3)硅酸盐水泥训练4、(双选)下列关于传统无机非金属材料的说法正确的是()A.陶瓷的人类最早使用的硅酸盐制品B.制造玻璃的主要原料为黏土和石灰石C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点高D.制造水泥的过程中只发生了物理变化AC巩固训练Consolidateexercise解析：制造玻璃的主要原料为纯碱、石灰石和石英；制造水泥的过程中发生了复杂的物理变化和化学变化；所以A、C错。水泥和水泥工业硅酸盐产品简介硅酸盐产品水泥

陶瓷玻璃制造原料黏土、石灰石、石膏。黏土、石英砂。纯碱、石灰石、石英。主要设备水泥回转窖陶瓷窑玻璃窖生产条件高温煅烧高温烧结高温熔融主要成分硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。复杂，主要是硅酸盐。硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅。生产共同点都在高温下，发生了复杂物理和化学变化，原料都有含硅的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物。拓展Openupanexhibition课堂小结板书提纲Blackboard-writingoutline一、硅酸盐材料1、硅酸盐：由硅、氧和金属组成的化合物(3)硅酸盐表达方式：X、Y、Z为整数。①两不变：元素化合价不变；原子比例不变，②两顺序：金属氧化物→SiO2→

H2O；(4)硅酸钠(Na2SiO3)——最简单的硅酸盐硅酸钠俗名叫泡花碱。水溶液俗称水玻璃。(1)硅酸盐的存在：在自然界中广泛存在。(2)硅酸盐的性质：大多难溶于水，性质稳定。2、传统硅酸盐工业传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括陶瓷、玻璃、水泥。练习1.

下列物质是纯净物的是(

)A．玻璃 B．水泥C．纯碱 D．水玻璃解析

玻璃、水泥均是多种硅酸盐的混合物；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，也是混合物；纯碱Na2CO3是纯净物。答案

CC矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此反应的离子方程式为2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K+＋2HCO3-

＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物的形式。①KAlSi3O8__________________________；②Al2Si2O5(OH)4_____________________。(2)上述反应能够发生的原因是_________________________。K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O较强的酸能制取较弱的酸练习2、解析

(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合并起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成比。在某种(或几种)氧化物前加合适的化学计量数。①KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2；②Al2Si2O5(OH)4：Al2O3·2SiO2·2H2O。(2)分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，由于酸性H2CO3>H2SiO3，发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。练习3、歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案生动形象，但古瓷中所用颜