1、2020(春)化学-必修-第二册-人教版(新教材)改题型第三节-无机非金属材料学业要求学业要求核心素养对接核心素养对接1.了解硅酸盐的性质及组成。了解硅酸盐的性质及组成。2认识硅、二氧化硅的性质、认识硅、二氧化硅的性质、用途。用途。3了解几种重要无机非金属材了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。料的生产及用途。1.通过对硅酸盐结构的了解培养学生宏观通过对硅酸盐结构的了解培养学生宏观辨识与微观探析的能力。辨识与微观探析的能力。2通过对几种重要无机非金属材料的生通过对几种重要无机非金属材料的生产及用途学习，培养学生科学精神与社会产及用途学习，培养学生科学精神与社会责任。责任。知识梳理知识梳理知识
2、点一硅酸盐材料知识点一硅酸盐材料如上图，常见的无机非金属材料有玻璃、陶瓷、水泥，它们究竟有什么样的如上图，常见的无机非金属材料有玻璃、陶瓷、水泥，它们究竟有什么样的性质呢？性质呢？1硅酸盐硅酸盐(1)性质：硅酸盐性质性质：硅酸盐性质_，熔点，熔点_，多数，多数_溶于水。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：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为可表示为Na2OSiO2，钠长石，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为可表示为Na2OAl2O36SiO2。稳定稳定较高较高难难(3)最简单的硅酸盐最简单的
3、硅酸盐Na2SiO3易易水玻璃水玻璃防火剂防火剂2传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料硅酸盐产品硅酸盐产品玻璃玻璃水泥水泥主要原料主要原料_、石灰石、石灰石、_、黏土、黏土主要设备主要设备主要反应主要反应_、_主要成分主要成分普通玻璃普通玻璃_、_纯碱纯碱石英石英石灰石石灰石玻璃熔炉玻璃熔炉水泥回转窑水泥回转窑Na2SiO3CaSiO3、SiO2硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)知识点二新型无机非金属材料知识点二新型无机非金属材料请结合本节内容，完成对上图物质的学习。请结合本节内容，完成对上图物质的学习。硅和二
4、氧化硅硅和二氧化硅(1)周期表中位置周期表中位置位于元素周期表第位于元素周期表第_周期、第周期、第_族的硅元素，正好处于族的硅元素，正好处于_与与_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，是应用最为广泛的的_材料。材料。(2)自然界存在自然界存在硅在自然界主要以硅在自然界主要以_(如地壳中的大多数矿物如地壳中的大多数矿物)和氧化物和氧化物(如如_、_)的形式存在。的形式存在。三三A非金属非金属半导体半导体硅酸盐硅酸盐玛瑙玛瑙Si2CO2SiF44SiF42H2Na2SiO32H2SiO22二氧化硅二氧化硅(1)存在：存在：S
5、iO2广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的SiO2又称又称_。(2)物理性质物理性质状态状态颜色颜色熔点熔点硬度硬度晶体晶体水晶水晶无色无色高高大大Na2SiO3H2OCaSiO3Si(粗粗)2CO4SiF42H2O玻璃玻璃SiO2微判断微判断(1)因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在()(2)SiO2是酸性氧化物，所以是酸性氧化物，所以SiO2能与能与H2O反应生成硅酸反应生成硅酸()(3)因为因为SiO2能导电，所以能导电，所以SiO2能用于制造光导纤维能
6、用于制造光导纤维()(4)熔融熔融NaOH可用石英坩埚盛放可用石英坩埚盛放()(5)SiO2晶体是由晶体是由SiO2分子直接组成的分子直接组成的()(6)光导纤维在强碱条件下易发生光导纤维在强碱条件下易发生“断路断路”()(7)硅酸钠可以改写为硅酸钠可以改写为Na2OSiO2，故硅酸钠是混合物，含有，故硅酸钠是混合物，含有Na2O和和SiO2()(8)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂()(9)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质()(10)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石()(11)光电池可以将光能直接
7、转化为电能光电池可以将光能直接转化为电能()微训练微训练1玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是是()解析解析玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有硅元素和氧元素，故选项有硅元素和氧元素，故选项C正确。正确。答案答案CA氮氮B硫硫C硅硅 D氯氯2下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是下列关于硅及二氧化硅的化学性质的化学方程式书写错误的是()答案答案C3下列关于硅、硅酸盐的说法正确的是下列关于硅
8、、硅酸盐的说法正确的是_(填序号填序号)。硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。硅的导电性介于导体与绝缘体之间。硅的导电性介于导体与绝缘体之间。硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应。硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应。水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐材料。水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐材料。高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。解析解析硅在自然界中只有化合态，没有游离态，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形硅在自然界中只有化合态，没有游离态，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，硅石的主要成分是式存在，硅石的主要
9、成分是SiO2，不正确；不正确；正确；正确；硅在常温下能与硅在常温下能与F2、HF和和强碱溶液反应，强碱溶液反应，不正确；不正确；水晶的成分是水晶的成分是SiO2，不正确；不正确；SiO2用于制光导纤用于制光导纤维而不是硅，维而不是硅，不正确。不正确。答案答案微思考微思考提示提示不能。不能。SiO2与与Na2CO3反应，是在高温下，且生成的产物是反应，是在高温下，且生成的产物是CO2气体，可气体，可以脱离反应体系，并不能说明以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于酸性强于H2CO3。2单质硅在常温下化学性质不活泼，所以硅在自然界中以游离态存在，这种说法单质硅在常温下化学性质不活泼，所以硅
10、在自然界中以游离态存在，这种说法是否正确？是否正确？提示提示错误。硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，以熔点很高错误。硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。所以自然界中无游离态的硅存在。的氧化物及硅酸盐的形式存在。所以自然界中无游离态的硅存在。学习任务学习任务1硅及其化合物的特性和制备硅及其化合物的特性和制备工业制备高纯硅的原理示意图工业制备高纯硅的原理示意图1硅及其化合物特性硅及其化合物特性(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。都能与氢氟酸反应。(2)常见单质中能与常见单质中能与NaOH溶液反应产生溶液反应产生H2的有金属的有金属Al，
11、非金属，非金属Si。(3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是而不是CO2。(4)硅酸是不溶于水的弱酸。硅酸是不溶于水的弱酸。2硅单质的化学性质硅单质的化学性质(1)在常温下，能与在常温下，能与F2、氢氟酸和强碱溶液反应、氢氟酸和强碱溶液反应与氟气反应：与氟气反应：Si2F2=SiF4与氢氟酸反应：与氢氟酸反应：Si4HF=SiF42H2与与NaOH溶液反应溶液反应Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23硅的制备硅的制备【例题【例题1】高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称】高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半
12、导体半导体”材料，它的材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场发现和使用曾引起计算机的一场“革命革命”。它可以按下列方法制备：。它可以按下列方法制备：解析解析A项，产物应为项，产物应为CO，错误；，错误；B项，第项，第、步中转移步中转移2mol电子，错误；电子，错误；C项，项，硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，错误；硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，错误；D项，根据物质的沸点不同可用蒸项，根据物质的沸点不同可用蒸馏的方法进行分离，正确。馏的方法进行分离，正确。答案答案D变式训练变式训练1下列关于硅的说法中，错误的是下列关于硅的说法中，错误的是（双选双选）()解析解析硅虽然外形像金属硅虽然外形
13、像金属(有金属光泽有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和性质不活泼，常温能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。答案答案BCA硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体B单质硅和金刚石
14、结构相似，但比金刚石硬度单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度大大，熔点，熔点高高C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应一、知识要点一、知识要点1表示方法表示方法学习任务学习任务2(核心素养核心素养)硅酸盐的组成和性质硅酸盐的组成和性质(1)化学式法：如硅酸钠化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙、硅酸钙(CaSiO3)等。此法一般用于组成比较简单等。此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。的硅酸盐。(2)氧化物法：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。氧化物法
15、：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。各氧化物的排列顺序：较活泼金属氧化物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较不活泼金属氧化物SiO2H2O。氧化物化学式之间用氧化物化学式之间用“”隔开。隔开。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，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。并按前后原子个数守恒原则配置系数。系数出现分数时化为整数。如石棉：系数出现分数时化为整数。如石棉：Mg3Ca(SiO3)4CaO3MgO4SiO2。2性质性质(1)多数硅酸盐难溶于水，常见易溶于水的硅酸盐有多数硅酸盐难
16、溶于水，常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。等。(2)一般硅酸盐熔点高，化学性质稳定，耐高温，难分解。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。硅酸酸性弱，且不溶于水，所以硅酸盐能与酸反应。3硅酸钠硅酸钠(1)物理性质：可溶于水，水溶液俗称物理性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃水玻璃”。“水玻璃水玻璃”具有很强的黏合性，具有很强的黏合性，是建筑行业常用的黏合剂。是建筑行业常用的黏合剂。(2)化学性质：易与酸反应。化学性质：易与酸反应。与强酸反应：与强酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。与与CO2反应
17、：反应：CO2不足，不足，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3；CO2过量，过量，Na2SiO32CO22H2O=2NaHCO3H2SiO3。二、核心素养二、核心素养硅酸盐表示方法硅酸盐表示方法培养学生宏观辨识与微观探析能力培养学生宏观辨识与微观探析能力硅酸盐的性质硅酸盐的性质提高学生证据推理与模型认知水平提高学生证据推理与模型认知水平解题思路解题思路例如例如：钠长石：钠长石NaAlSi3O8不能写成不能写成Na2OAl2O33SiO2，应写成，应写成Na2OAl2O36SiO2。1212细分析细分析(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物
18、时，只需将除O以外所有的元素写以外所有的元素写出其常见氧化物，并用出其常见氧化物，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。在某种比符合原来的组成比。在某种(或几种或几种)氧化物前加合适的系数。氧化物前加合适的系数。KAlSi3O8：K2OAl2O36SiO2；Al2Si2O5(OH)4：Al2O32SiO22H2O。(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，是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，是由于酸性：由于酸性：H2CO3H2SiO3，发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。，发生了较强的酸制取较
19、弱的酸的反应。得答案得答案(1)K2OAl2O36SiO2Al2O32SiO22H2O(2)较强的酸能制取较弱较强的酸能制取较弱的酸的酸三、对点训练三、对点训练解析解析烧碱与二氧化硅反应。烧碱与二氧化硅反应。答案答案C1熔融氢氧化钠应选用熔融氢氧化钠应选用()A石英坩埚石英坩埚B普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚C生铁坩埚生铁坩埚D陶瓷坩埚陶瓷坩埚解析解析水晶饰物的主要成分为水晶饰物的主要成分为SiO2，不是硅酸盐产品，不是硅酸盐产品，A项错误。项错误。答案答案A2下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品B大多数硅酸盐的性质稳定大多数
20、硅酸盐的性质稳定C透闪石的化学成分为透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2，将其写成氧化物的形式为，将其写成氧化物的形式为2CaO5MgO8SiO2H2OD新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等解析解析BenAl2Si6O18写成氧化物形式为写成氧化物形式为nBeOAl2O36SiO2，则由氧原子个数知：，则由氧原子个数知：n36218，n3。答案答案C3绿柱石又称绿宝石，其主要成分为绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2Si6O18，也可以用二氧化硅和金属氧，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则化物的形式表
21、示，则n为为()A1B2C3D44将足量将足量CO2气体通入水玻璃中，然后蒸干，再在高温条件下充分反应，最后所得气体通入水玻璃中，然后蒸干，再在高温条件下充分反应，最后所得固体物质是固体物质是()答案答案AANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2DSiO2解析解析足量足量CO2与水玻璃反应生成与水玻璃反应生成NaHCO3和和H2SiO3，在高温条件下，在高温条件下H2SiO3分解生分解生成成SiO2和和H2O，NaHCO3分解生成分解生成Na2CO3、CO2和和H2O，SiO2又与又与Na2CO3反应生成反应生成Na2SiO3和和CO2，根据各物质量的关系知最后得
22、到的固体物质是，根据各物质量的关系知最后得到的固体物质是Na2SiO3，A项正确。项正确。解析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。不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。答案答案D5下列关于无机非金属材料的说法不正确的是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
