高中化学必修1课件412硅酸盐与无机非金属材料

第4章第1节硅无机非金属材料第2课时硅酸盐与无机非金属材料1.掌握硅酸盐的化学性质。2.了解硅酸盐产品和新型无机非金属材料。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引一、硅酸盐及传统无机非金属材料基础知识导学答案1.硅酸盐(1)性质：硅酸盐性质

，熔点

，多数

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(Na2SiO3)可表示为

，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为__________________。Na2O·SiO2稳定较高难Na2O·Al2O3·6SiO2(3)最简单的硅酸盐——Na2SiO3答案Na2SiO3—物理性质白色固体，____溶于水水溶液俗称________水玻璃

易化学性质与酸反应盐酸离子方程式：______________________离子方程式：__________________________________________过量CO2用途制备硅胶和木材________的原料防火剂相关视频

玻璃水泥陶瓷主要原料______、石灰石、_______________、黏土_____主要设备__________________________陶瓷窑主要反应__________________________________________________________

主要成分普通玻璃__________________________________________________________________________________________

2.传统的无机非金属材料——硅酸盐产品答案纯碱石英石灰石黏土玻璃熔炉水泥回转窑Na2SiO3、CaSiO3、SiO2硅酸三钙(3CaO·SiO2)、

硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)相关视频二、新型无机非金属材料答案材料类别示例_________陶瓷碳化硅(SiC)陶瓷，氮化硅(Si3N4)陶瓷_______陶瓷钛酸钡(BaTiO3)陶瓷、钛酸铅(PbTiO3)陶瓷_______陶瓷氧化铝(Al2O3)陶瓷，氧化锆(ZrO2)陶瓷高温结构压电生物练一练1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以H2SiO3的酸性大于H2CO3(

)(2)因为硅酸盐能表示成氧化物形式，所以它们是由氧化物组成的(

)(3)新型无机非金属材料的成分都不是硅酸盐(

)答案×××答案2.回答下列问题：(1)实验室配制好的硅酸钠溶液保存过程中变质的主要原因是______________________________________，变质现象是____________________，相应化学方程式是______________________________________。(2)写出由SiO2制取H2SiO3反应的化学方程式__________________________________________________________________。空气中的CO2与Na2SiO3水溶液发生了反应沉淀物Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl返回生成白色胶状一、硅酸盐1.表示方法(1)化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)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→SiO2→H2O。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。重点难点探究④系数出现分数时化为整数。如石棉：Mg3Ca(SiO3)4→CaO·3MgO·4SiO2。

2.性质(1)多数硅酸盐难溶于水，常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。(2)一般硅酸盐熔点高，化学性质稳定，耐高温，难分解。(3)硅酸酸性弱，且不溶于水，所以硅酸盐能与酸反应。3.硅酸钠(1)物理性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具有很强的黏合性，是建筑行业常用的黏合剂。(2)化学性质：易与酸反应。与强酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2反应：CO2不足，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；CO2过量，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓。

例1

矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中的一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2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＋＋

＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4。(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：①KAlSi3O8__________________。②Al2Si2O5(OH)4___________________。解析用氧化物表示硅酸盐时的顺序为活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→非金属氧化物→二氧化硅→水。则KAlSi3O8为K2O·Al2O3·6SiO2；Al2Si2O5(OH)4为Al2O3·2SiO2·2H2O解析答案K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O(2)这个反应能够发生的原因是_________________________________________________。解析答案解析从化学方程式可知H2CO3制硅酸符合强酸制弱酸，所以这个反应能够发生。因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸(1)由于硅酸盐组成复杂，用氧化物表示其组成只是为了简化对硅酸盐组成的表示，不能理解成硅酸盐以氧化物的形式存在。(2)硅酸盐中各元素正负化合价代数和为零。(3)硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的白色胶状物，酸性比碳酸还弱，硅酸受热分解为二氧化硅和水。解题反思变式训练1

世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是(

)A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起解析答案解析普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃的主要组成为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，C正确；二氧化硅易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。答案B二、硅的性质及其化合物的转化1.硅的性质及制取(1)硅的化学性质①常温下能与F2、HF、强碱等反应2F2＋Si===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。②加热下能与O2、Cl2、C等反应(1)硅与碳相似，常温下化学性质都不活泼。(2)虽然碳比硅活泼，但碳在自然界中以游离态和化合态存在，而硅只能以化合态存在，原因是硅是亲氧元素。特别提醒2.硅及其化合物的转化关系(1)因为SiO2不溶于水，因此不能用SiO2与水反应制备硅酸。(2)制备硅酸的原理是“强酸制弱酸”这一原理可用来设计酸性强弱比较的实验，例如证明酸性：盐酸>碳酸>硅酸。特别提醒例2如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元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)。请填写空白。解析答案(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重要应用？(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：_____________________。解析本题的突破口是：“B是一种单质”、“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B(Si)，可知D为SiO2，由此可知其他答案。答案

(1)SiCl4

SiO2

H2SiO3(2)粗硅提纯(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O硅及其化合物转化关系题中的突破口(1)硅、二氧化硅的结构：如硅与金刚石结构相似。(2)硅、二氧化硅的物理性质：如硬度大，熔沸点高。(3)特征性质①与强碱溶液反应放出H2的非金属单质是硅。②不与H2O反应，能与氢氟酸反应(或雕刻玻璃)的酸性氧化物为SiO2。③难溶于水的无机酸是H2SiO3。解题反思变式训练2下列有关硅材料的说法正确的是____(填字母)。A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅返回BC解析答案解析A项，水泥的主要成分是硅酸盐；B、C选项根据硅的化合物的用途可知，两项说法都正确；D项中玻璃是混合物，没有固定熔点；E项，盐酸与硅不反应。

随堂达标检测解析答案1.熔融氢氧化钠应选用(

)A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚123456解析烧碱与二氧化硅反应。C2．下列关于硅酸的说法中正确的是(

)A．硅酸的酸性比碳酸的强B．由反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸，利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D．硅酸可用于制备干燥剂“硅胶”解析答案123456解析硅酸的酸性比碳酸的弱，A项错误；B项中的反应利用了强酸制弱酸的原理，错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C项错误。D3.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表示，则n为(

)A.1 B.2 C.3 D.4解析答案123456解析BenAl2[Si6O18]写成氧化物形式为nBeO·Al2O3·6SiO2，则由氧原子个数知：n＋3＋6×2＝18，n＝3。C解析答案123456B123456解析答案5.下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(

)A.传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐123456解析新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。答案D6.硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是___________(填序号)。①玻璃②陶瓷③石英玻璃④硅芯片⑤光导纤维

⑥水泥⑦砖瓦(2)在炼铁、水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是________________。(3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的________(填字母)。A.耐高温的特性