1、第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料导学案一、硅酸盐材料传统的无机非金属材料多为_材料，硅氧_结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度_、熔点_、_溶于水、化学性质_、_腐蚀等特点。1.陶瓷:是以_为主要原料，经高温烧结而成的。2.玻璃:普通玻璃的主要成分为_、_和_，它是以_、_和_为原料，经混合、粉碎，在_中熔融,发生复杂的物理和化学变化而制得的。其中主要化学反应是： 、 。3.水泥(1)主要原料:：_、_。(2)产品成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。3)混凝土是由 混合而成二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素位于元素周期表中第_周期、第_族,处于金属
2、与非金属的过渡位置其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的_材料。(2)硅在自然界主要以_（如地壳中的大多数矿物）和_（如水晶、石英、玛瑙）的形式存在。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410），是良好的半导体材料。(3)制取粗硅的反应方程式为：_；制取高纯硅涉及的主要化学反应为：_。(4)二氧化硅可用来生产高性能的现代通信材料：_。2、新型陶瓷类别示例特性用途高温结构陶瓷氮化硅陶瓷硬度极高，耐磨损，耐高温，抗腐蚀，抗氧化能力强，电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度仅次于金刚石，耐高温，且在室温下能导电电热元件
3、生物陶瓷氧化铝陶瓷氧化锆陶瓷强度高，耐磨，无毒，不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植于人体人造牙齿、人造骨骼压电陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷锆酸盐陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成信号，具有电学特性。滤波器、扬声器、超声波探伤仪和点火器。透明陶瓷氧化铝、氧化钇透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷。优异的光学性能，耐高温，绝缘性好高压钠灯、激光器和高温探测窗。超导陶瓷超导陶瓷超导性电力、交通、医疗3.碳纳米材料:主要包括_、_、_等,，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。(1)富勒烯是由碳原子构成的一系列_分子的总体称，_是富勒烯的代表物。(2)碳纳米管可以看成是由_卷成的管状物
4、,具有纳米尺度的直径。(3)石墨烯是只有-一个碳原子直径厚度的_石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。知识补充：(1) 硅的化学性质: 常温下不活泼，只与F2 及HF 和强碱反应。在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。Si与氧气反应：_；Si与氯气反应：_；Si与氟气反应：_；Si与氢氟酸反应：_；Si与氢氧化钠溶液反应：_。(2) 纯净的二氧化硅晶体呈无色，熔点高，硬度大，不溶于水，二氧化硅广泛存在与自然界中，常见的有沙子石英和水晶，另外二氧化硅也是构成岩石的重要成分。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应：_；（盛放碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞） 二氧化硅与氢氟酸反应：_。（用于刻蚀
5、玻璃）(3) 硅酸为白色粉末状固体，不溶于水，其酸性比碳酸还弱（也可由硅的非金属性比碳弱推出），其化学式为H2SiO3。SiO2是硅酸的酸酐，但 SiO2 不溶于水，所以不能用 SiO2 与水直接反应得到 H2SiO3而只能用可溶性硅酸盐与酸反应制得。如： Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3H2SiO3 在加热条件下失水变为SiO2 ： H2SiO3 SiO2 + H2O(4)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，它是一种矿物胶，具有粘合性。可用作防火剂课堂练习：1. 下列叙述正确的是（ ）A. 自然界中存在大量单质硅 B. 石英、水晶、 硅石的主要成分是二氧化硅C.
6、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸碱发生化学反应D. 自然界中二氧化硅都存在于石英矿中2. 可制造熔化烧碱的坩锅材料是（ ） A. 铁 B. 陶瓷 C. 氧化铝 D. 石英3. 磷酸钙陶瓷也是一种新型无机材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用了这种材料的（ ） A. 耐高温特性B. 电学特性 C. 光学特性D. 生物功能4. 硅酸铜钡是当今最新科学技术合成的一种物质，然而科学家却惊奇的发现，我国秦朝兵马俑的一种颜料竟是硅酸铜钡。由以上事实推测关于硅酸铜钡的说法错误的是（ ） A. 不易分解B. 难溶于水C. 属于硅酸盐 D. 属于混合物5如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中发生的主要化
7、学反应为()ACaCO32HCl=CaCl2H2OCO2BNaHCO3HCl=NaClH2OCO2CSi4HF=SiF42H2DSiO24HF=SiF42H2O6下列说法错误的是()A硅是制造太阳能电池的常用材料B二氧化硅是制造光导纤维的材料C常温下硅性质活泼，可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应D水玻璃可用作木材防火剂7.据报导我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是()A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料8.构成地壳岩石的主要成分是（ ）。A.晶体硅 B.二氧
8、化硅 C.石英晶体 D.硅酸盐9下列关于硅酸的叙述，错误的是()A硅酸是一种很弱的酸B硅酸可由二氧化硅与水反应制得C硅酸不稳定，加热脱水会生成二氧化硅D硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得10下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是()二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构硅是地壳中含量最多的非金属元素晶体硅是良好的半导体材料二氧化硅是制造光导纤维的重要原料SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸A BC D11、A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转化关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，其晶体结构与金刚石相似
9、。A+EBCD+H2OA碳高温CaO高温NaOH 请依据信息和转化关系，回答下列问题：（1）形成单质A的原子结构示意图为 ，它的最高化合价为 。（2）B的化学式为 ，B和碳反应生成A和E的化学方程式为 。（3）C的化学式为 ，D的化学式为 。 （4）图中 反应（填写序号）能够说明盛装碱液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞而应用橡胶塞，反应的离子方程式为 。（5）A转化为B的条件是 。12有三种透明、不溶于水的坚硬固体，A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体的密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后，为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸。将B与石灰石、纯碱按比例混合加热后得到C，C在高温时软化，无固定熔点。(1)A为_，有关反应的化学方程式_；(2)B为_，有关反应的化学方程式_；(3)C为_。答案11.（1） ；+4高温（2）SiO2；SiO2+2C Si+2CO（3）CaSiO3；Na2SiO3（4）；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O（5）加热，研细的硅粉在氧气中燃烧12、(1)金刚石CO2CO2(2)石英SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)普通玻璃
