1、第5章 第三节无机非金属材料导学案（后附答案）课标解读课程标准核心素养1.结合实例认识无机非金属材料的组成、性能与应用之间的联系。2.结合真实情景中的应用实例,了解硅酸盐、硅和二氧化硅的主要性质。1.通过无机非金属材料的学习,认识化学对社会发展的重要贡献,具有可持续发展的意识,能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。2.通过实例认识二氧化硅、硅、硅酸盐等的性质和应用,认识和了解它们在生产、生活中的应用。重点：1. 掌握硅、二氧化硅的存在、结构特点和性质；2. 了解硅在无机非金属材料中的生产和应用；3. 重点掌握二氧化硅的化学性质；4. 了解硅酸钠的性质和主要用途。难点：掌握硅、二氧化硅
2、的存在、结构特点和性质；了解硅酸钠的性质和主要用途。新知探究(一)硅酸盐材料自学新教材材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。材料分类：按照化学组成和特性来分1.无机非金属材料： 、 2.金属材料3.高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维知识新讲1、 传统无机非金属材料硅酸盐材料传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，在
3、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。1. 硅酸盐（1）定义：由 等元素组成的化合物的总称。（2）书写：用盐的化学式表示，如 ；用氧化物形式表示，如 。（3） 硅酸盐的结构：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了 ，如图所示，四面体通过顶角的氧彼此相连，每个氧原子为个四面体所共有。（4） 硅酸盐的性质：结构决定性质，化学性质稳定。结构特点硅氧四面体硅酸盐材料大多具有 、 、 、 等特点例如Na2SiO3：水溶液俗称： 、泡花碱，有 ，相对稳定、不能 、不易被腐蚀。常用来制备硅胶、木材防火剂、 肥皂填充剂、黏胶剂。2. 硅酸盐材料性质决定用途，硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一
4、类优良的材料得到广泛应用。作为传统无机非金属材料主角的三大硅酸盐材料： 、 、 。水泥玻璃陶瓷原料黏土、石灰石、石膏石灰石、石英、纯碱黏土（含水铝硅酸盐）设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑条件高温煅烧高温熔融高温烧结变化复杂的物理、化学变化过程。（加入适量石膏，调节水泥的硬化速度。研成细粉就得到普通水泥，熔融制得水泥具有水硬性）主要反应：Na2CO3与CaCO3各自与SiO2在高温条件下反应生成Na2SiO3与CO2、CaSiO3与CO2加水混合成型干燥烧结冷却组成硅酸三钙（3CaOSiO2）硅酸二钙（2CaOSiO2）铝酸三钙（3CaOAl2O3）硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅硅酸盐用途重要的建筑材料玻
5、璃瓶、化学实验用的玻璃仪器、窗玻璃等生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等特种玻璃：加入元素或物质玻璃特性用途含铅原料光学玻璃: 好,折射率 制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜硼酸盐耐 、耐温度急剧变化制造可用于实验室使用的玻璃仪器金属氧化物或盐彩色玻璃（Co2O3、CuO）用于 落实新知能1玻璃、水泥、陶瓷等均为混合物。2生产水泥与陶瓷的共同原料是黏土，生产水泥与玻璃的共同原料是石灰石。3生产玻璃涉及的两个主要化学反应： Na2CO3SiO2Na2SiO3 CO2、 CaCO3SiO2CaSiO3CO2。随堂练习1“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精
6、美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是()A玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐2含硅物质在生产生活中应用广泛，下列有关硅酸盐材料的叙述不正确的是()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烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应C普通水泥的主要成分是硅酸盐D制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂3.生活中的下列物质，属于硅酸盐产品的是（ ） A.陶瓷 B.水晶 C.玛瑙 D.沙子二、新型无机非金属材料1.硅(1) 硅元素的存在与性质存在：硅元素含量在地壳中居第
7、二位。硅是亲氧元素，在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。性质：硅元素位于元素周期表第三周期、第A族，正好处于金属与非金属的过渡位置。单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体。(2) 硅的应用:是应用最广泛的半导体材料。半导体材料,用于集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池等。(3) 硅的工业制取：SiO22CSi2CO2.二氧化硅 （1）存在：二氧化硅是硅最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化硅，其存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。存在形式：硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等（硅元素的亲氧性）。（2）结构：硅氧四面体（空间网状）（3）物理性质：熔点高、硬度大、难溶于水（4）化学性
8、质：二氧化硅的化学性质很不活泼，氢氟酸（HF）是唯一可以与之发生反应的酸： SiO2是酸性氧化物，它可能发生哪些反应呢？与碱性氧化物反应生成盐： 与强碱反应生成盐：SiO22NaOHNa2SiO3H2O（在常温下反应进行得比较慢）离子方程式： 思考实验室盛装 NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？是因为该反应生成的 是一种矿物胶，日久能使瓶口与瓶塞发生黏合。与盐反应，在高温下，SiO2能与纯碱、大理石反应： SiO2CaCO3CaSiO3CO2说明：上述两个反应是工业生产玻璃的主要原理。与碳反应SiO2中硅元素的化合价为4价，这是硅元素的最高化合价，因此具有一定的氧化性，如
9、SiO2在高温下能被C还原，制取粗硅：SiO22CSi2CO （5） SiO2用途：光导纤维、石英坩埚等化学仪器、光学仪器、钟表、建筑材料、饰品等。但人长期吸入含有SiO2的粉尘就会患硅肺病（旧称为矽肺病）。3.新型陶瓷类型组成性能用途高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物耐高温、抗氧化、耐磨蚀等火箭或汽车的发动机、高温电极材料压电陶瓷钛酸盐和锆酸盐等实现机械能与电能的相互转化滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇或氮化铝、氟化钙具有优异的光学性能,耐高温,绝缘性好高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零,具有超导性电力、交通、医疗等领域4.碳纳
10、米材料：类型主要特性用途富勒烯由碳原子构成的笼形分子的总称，性质稳定为纳米科学提供重要的研究对象，用C60作车轮的“纳米汽车”碳纳米管比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能生产复合材料、电池和传感器等石墨烯电阻率低、热导率高、强度高广泛应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等【课堂回眸】随堂练习1. 下列关于二氧化硅的叙述正确的是（ ）ASiO2能与水反应生成硅酸 BSiO2与CO2的结构相同CSiO2用于太阳能电池DSiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中2. 下列关于硅酸的说法正确的是（ ）A硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得B可用反应Na2SiO3+2HCl
11、= 2NaCl+H2SiO3制取C因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反D干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠3.“5G”时代的到来，以光导纤维为基础的高速信息通道更加显得重要。下列物质中用于制造光导纤维的材料是( )A.铜合金 B.陶瓷 C.硅 D.二氧化硅4.当航天飞机返回地球大气层时，由于与空气的剧烈摩擦，飞机尖端的温度可达1 000 以上，为了防止高温将其烧毁，科学家给航天飞机的相应部位安装了可靠的保护层。制作保护层的材料是( )A.塑料 B.玻璃 C.新型陶瓷 D.镁铝合金5.下列试剂中，能用带玻璃塞的试剂瓶贮存的是（ ）A. 氢氟酸 B. 氢氧化钠溶液 C. 盐酸D. 水玻璃6.
12、 材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。（1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是 (填写序号)光导纤维 水泥 玻璃 陶瓷（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于 (填“纯净物”或“混合物”)。有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式： 。（3）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。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型
13、中的 反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为 。 参考答案:1.传统无机非金属材料 新型无机非金属材料硅酸盐（1）.硅、氧、金属 （2）.Na2SiO3 Na2OSiO2 （3）硅氧四面体 （4）.硬度高 难溶于水 耐高温 耐腐蚀 （5）水玻璃 黏性 用玻璃塞硅酸盐材料： 玻璃 陶瓷 水泥特种玻璃：透光性 高 化学腐蚀 急剧变化 建筑和装饰随堂测：1.C 2.B 3.A二氧化硅的化学性质：（1）SiO2 + 4HF= SiF4 +2H2O （2）SiO2 + Na2O = Na2SiO3 （3）SiO2 +2OH-=SiO32-+H2O硅酸钠 SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2随堂测1-5：DBDCC 6. 混合物 SiO2 + 4HF= SiF4 +2H2O 化合 Si3N4
