5.3.1無機(jī)非金屬材料(第一課時(shí)硅酸鹽材料)高二化學(xué)實(shí)用課堂課件(人教版2019選擇性必修2)

無機(jī)非金屬材料

安徽·滁州

蔣華新課題03四月2024人教版2019化學(xué)必修第二冊第三節(jié)無機(jī)非金屬材料第五章化工生產(chǎn)中的非金屬材料第一節(jié)硫及其化合物第二節(jié)氮及其化合物第三節(jié)無機(jī)非金屬材料定遠(yuǎn)二中蔣華新3第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素2019人教版化學(xué)必修第二冊1、硅酸鹽材料2、新型無機(jī)非金屬材料第三節(jié)無機(jī)非金屬材料北大校園計(jì)算機(jī)芯片水晶光導(dǎo)纖維太陽能電池板巖石山川沙漠1、硅的廣泛存在化學(xué)與生活

硅在地殼中含量僅次于氧，位于第二位；硅是親氧元素，自然界中無游離態(tài)單質(zhì)硅，常以以化合態(tài)存在，主要形式為二氧化硅和硅酸鹽。高純度硅在高科技領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。SiO2Na2SiO3CaSiO3SiO2復(fù)雜硅酸鹽Si復(fù)雜硅酸鹽SiH2SiO3SiO2SiO2石英鐘表玻璃器皿陶瓷餐具電腦芯片水泥、玻璃水晶飾品光導(dǎo)纖維硅膠干燥劑太陽能電池3、生活中的含硅材料化學(xué)與生活

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類社會(huì)的發(fā)展離不開材料。也離不開含硅材料。無機(jī)非金屬材料【情境素材】早期含硅材料學(xué)生實(shí)驗(yàn)人類的創(chuàng)造性學(xué)生實(shí)驗(yàn)化學(xué)的創(chuàng)造性傳統(tǒng)無機(jī)鹽非金屬材料導(dǎo)入Leading-in

材料無機(jī)非金屬材料金屬材料高分子材料：—金屬晶體，包括合金塑料、合成橡膠、合成纖維傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料按照化學(xué)組成和特性來分玻璃陶瓷水泥無機(jī)非金屬材料第一課時(shí)硅酸鹽材料走進(jìn)《化學(xué)必修第二冊》，探索無機(jī)世界的奧秘，從學(xué)習(xí)無機(jī)非金屬材料開始！碳元素硅元素形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機(jī)物,“統(tǒng)治了有機(jī)界”煤、石油等有機(jī)化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石傳統(tǒng)陶瓷10地殼質(zhì)量的約90%，構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤,“統(tǒng)治了地殼”。硅酸鹽工業(yè)陶瓷、玻璃、水泥使人類生活日新月異碳單質(zhì)硅酸鹽材料富勒烯之一C70足球烯C60碳納米管豪門二杰第ⅣA族的二兄弟碳和硅耐高溫的新型陶瓷用陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)組裝的沙漠車均為碳單質(zhì)，互為同素異形體。

一般地，硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。

自然界中硅都以化合態(tài)存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。導(dǎo)入Leading-in

巖石沙子土壤硅酸鹽材料1、硅酸鹽

硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成化合物的總稱

硅酸鹽種類繁多、組成各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在自然界中廣泛存在。(1)硅酸鹽的存在形式①天然硅酸鹽：巖石、土壤等②合成硅酸鹽：陶瓷、玻璃、水泥等新課Newclass(2)硅酸鹽表達(dá)方式①用化學(xué)式表示：硅酸鹽可以用鹽的化學(xué)式表示其組成。如硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鹽材料一、硅酸鹽材料—很穩(wěn)定，大多不溶于水1、硅酸鹽—很穩(wěn)定，大多不溶于水ⅱ.兩不變：元素化合價(jià)不變；原子比例不變；ⅲ.兩順序：金屬氧化物→SiO2→

H2O；

含多種金屬時(shí)，活潑金屬氧化物寫在前面。ⅰ.書寫原則：X金屬氧化物?YSiO2?Z

H2O③用氧化物表示：通常用SiO2和金屬氧化物組合形式表示其組成。如硅酸鈉：Na2O·

SiO2各氧化物要用“?”隔開，X、Y、Z均為整數(shù)Al2O3·2SiO2·2H2O例如：高嶺土Al2Si2O5(OH)4表示為硅酸鹽材料(2)硅酸鹽表達(dá)方式一般地，硅酸鹽也可以用氧化物的表示訓(xùn)練1、用氧化物的表示下列物質(zhì)的組成(1)硅酸鈣(CaSiO3)

表示為(2)高嶺石[Al2(Si2O5)(OH)4]表示為(3)鉀云母(K2Al6Si6H4O24)表示為(3)正長石(KAlSi3O8)表示為

解析：系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。CaO?SiO2Al2O3?2SiO2?2H2OK2O?Al2O3?6SiO2不能寫成K2O?Al2O3?3SiO2鞏固訓(xùn)練ConsolidateexerciseK2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O資料卡片(課本P19)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)

在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，每個(gè)Si原子結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。圖5-18

(課本P19)

硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。

硅酸鹽種類繁多、組成各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在自然界中廣泛存在。②硅酸鹽的物理性質(zhì)：多數(shù)硅酸鹽具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。(3)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)①硅酸鹽的結(jié)構(gòu)：硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。硅酸鹽材料1、硅酸鹽—很穩(wěn)定，大多不溶于水一般地，硅酸鈉的俗名叫泡花堿。硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃。(4)硅酸鈉——最簡單的硅酸鹽干燥劑硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠"①硅酸鈉的用途：硅酸鈉用于制備硅膠、木材防火劑(阻燃劑)、肥皂填充劑、黏膠劑。阻燃劑硅酸鈉1、硅酸鹽—很穩(wěn)定，大多不溶于水硅酸鹽材料③硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)：硅酸鈉相對穩(wěn)定、不能燃燒，不易被腐蝕。硅酸鈉溶液能與酸和CO2反應(yīng)，生成硅酸。(4)硅酸鈉——最簡單的硅酸鹽Na2SiO3

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

＞

H2SiO3酸性比較：白色膠狀沉淀；在中學(xué)階段，硅酸唯一的不溶于水的弱酸。強(qiáng)酸制弱酸硅酸鈉屬于鈉鹽，常見的鈉鹽都溶于水。②硅酸鈉物理性質(zhì)：硅酸鈉是可溶于水的白色固體。水溶液有黏性。反應(yīng)原理：硅酸是比碳酸還要弱的難溶性弱酸硅酸的酸性Na2SiO3

＋2HCl===H2SiO3↓＋NaCl④硅酸的制?。焊鶕?jù)強(qiáng)酸制取弱酸的原理1、硅酸鹽—很穩(wěn)定，大多不溶于水硅酸鹽材料(4)硅酸鈉——最簡單的硅酸鹽反應(yīng)原理：反應(yīng)現(xiàn)象：SiO32-

＋2H+===H2SiO3↓反應(yīng)試劑：飽和硅酸鈉溶液、稀鹽酸、酚酞反應(yīng)結(jié)論：硅酸鈉溶液呈堿性，能使酚酞試劑變紅。滴加酚酞的飽和硅酸鈉溶液呈紅色，滴加稀鹽酸后溶液變無色，且有白色膠狀物生成。制備硅酸訓(xùn)練2、下列關(guān)于硅酸鈉的說法不正確的是()A.硅酸鈉能溶于水B.硅酸鈉溶液能與二氧化碳反應(yīng)C.高溫條件下，碳酸鈉與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉D.硅酸鈉溶液可裝入帶玻璃塞的試劑瓶中D鞏固訓(xùn)練Consolidateexercise解析：

Na2CO3與SiO2之所以能發(fā)生反應(yīng)，是因?yàn)楦邷貤l件下CO2以氣體形式逸出而使反應(yīng)進(jìn)行徹底；硅酸鈉溶液不能用帶玻璃塞的試劑瓶盛裝，防止玻璃塞與試劑瓶粘連，所以D不正確訓(xùn)練3、下列關(guān)于硅酸的說法正確的是()A.硅酸可以通過SiO2與水反應(yīng)直接制得B.通過Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋NaCl反應(yīng)制取硅酸，是利用了強(qiáng)酸制弱酸的原理C.因?yàn)楣杷犭y溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應(yīng)D.根據(jù)CaCO3＋SiO2====CaSiO3＋CO2↑反應(yīng)可知，硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)B鞏固訓(xùn)練Consolidateexercise解析：

SiO2不能與水反應(yīng)；硅酸難溶于水，但能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)；CaCO3與SiO2之所以能發(fā)生反應(yīng)，是因?yàn)楦邷貤l件下CO2以氣體形式逸出而使反應(yīng)進(jìn)行徹底

。所以只有B正確高溫

傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，在日常生活中隨處可見。

如制作餐具的陶瓷、窗戶上的玻璃、建筑用的水泥等。無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃

硅酸鹽材料對人類社會(huì)文明作出了重要的貢獻(xiàn)?；始矣么善?、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)水泥玻璃陶器瓷器水泥玻璃硅酸鹽材料未來已來——玻璃構(gòu)成的一天圖5-19(P20)：我國古代燒制的精美瓷器ⅰ.新石器時(shí)代就能燒制：陜西半坡出土的“半坡人面魚紋彩陶盆”，是新石器時(shí)代仰韶文化的代表。(1)硅酸鹽陶瓷：陶瓷是以粘土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。硅酸鹽材料2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)①中國陶瓷：悠久的制造歷史China瓷都ⅱ.唐宋時(shí)期達(dá)到鼎盛：至唐宋時(shí)期，我國的陶瓷制品已經(jīng)享譽(yù)海內(nèi)外。

如青花瓷、唐三彩人面魚紋彩陶盆青花瓷唐三彩①中國陶瓷：悠久的制造歷史ⅲ.現(xiàn)代社會(huì)：目前，陶瓷仍然在人類的生產(chǎn)和生活中扮演著重要角色，得到廣泛應(yīng)用。圖5-20(P20)：高壓輸電線路中的絕緣陶瓷硅酸鹽材料(1)硅酸鹽陶瓷：陶瓷是以粘土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)②陶瓷的制造方法：高溫?zé)Y(jié)ⅰ.原料：黏土或高嶺土(Al2O3?2SiO2?2H2O)主要成分為含水的鋁硅酸鹽ⅱ.工藝流程：配料→成型→上釉→燒結(jié)含水鋁硅酸鹽的化學(xué)式為Al2Si2O5(OH)4

手工制陶陶磚—土器茶具-陶器青花—瓷器建筑陶瓷絕緣陶瓷衛(wèi)生潔具硅酸鹽材料(1)硅酸鹽陶瓷：陶瓷是以粘土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)③主要類別：土器、陶器、瓷器④陶瓷用途：生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。日用器皿③工業(yè)設(shè)備：玻璃窯④玻璃的主要成分：CaSiO3、SiO2、Na2SiO3CaCO3

＋SiO2====CaSiO3

＋

CO2↑高溫Na2CO3

＋SiO2====Na2SiO3＋CO2↑高溫①原料：石灰石、石英沙(SiO2)、純堿②反應(yīng)原理：高溫熔融

普通玻璃的大致組成：Na2O?CaO?6SiO2(2)硅酸鹽玻璃：以純堿、石灰石和石英沙為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得?，F(xiàn)代建筑的玻璃裝飾⑤玻璃用途：生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等。玻璃是混合物，為非晶體，沒有固定的熔點(diǎn)。硅酸鹽材料2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)日用玻璃玻璃和化學(xué)加入元素或物質(zhì)玻璃特性用途含鉛原料用作光學(xué)玻璃，透光性好，折射率高。硼酸鹽耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化。金屬氧化物或鹽各種彩色玻璃，如藍(lán)色(Co2O3)、紅色(Cu2O)特

種

玻

璃

資料卡片

(課本P20)

生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡制造可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器用于建筑和裝飾圖5-21(課本P20)：金屬氧化物朝鮮不同的玻璃顏色玻璃的秘密

黏土和石灰石經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細(xì)粉就得到普通硅酸鹽水泥。(3)硅酸鹽水泥①水泥原料：黏土(Al2O3?2SiO2?2H2O)、石灰石、石膏。②工藝流程：二磨一燒③工業(yè)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯④反應(yīng)條件：高溫煅燒水泥原料在回轉(zhuǎn)窯里發(fā)生復(fù)雜物理和化學(xué)變化。水泥硅酸鹽材料2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)石膏的作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度水泥制品長江三峽水泥大壩ⅰ.水泥砂漿：水泥、沙子和水的混合物ⅱ.混凝土：水泥、沙子和碎石等與水混合⑥水泥的用途：建筑領(lǐng)域和水利工程圖5-22(課本P21)：長江三峽大壩使用了大量的水泥⑤水泥主要成分水泥的主要成分硅酸三鈣：3CaO?SiO2硅酸二鈣：2CaO?SiO2鋁酸三鈣：3CaO?Al2O3硅酸鹽材料(3)硅酸鹽水泥訓(xùn)練4、(雙選)下列關(guān)于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的說法正確的是()A.陶瓷的人類最早使用的硅酸鹽制品B.制造玻璃的主要原料為黏土和石灰石C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高D.制造水泥的過程中只發(fā)生了物理變化AC鞏固訓(xùn)練Consolidateexercise解析：制造玻璃的主要原料為純堿、石灰石和石英；制造水泥的過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化；所以A、C錯(cuò)。水泥和水泥工業(yè)硅酸鹽產(chǎn)品簡介硅酸鹽產(chǎn)品水泥

陶瓷玻璃制造原料黏土、石灰石、石膏。黏土、石英砂。純堿、石灰石、石英。主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窖陶瓷窯玻璃窖生產(chǎn)條件高溫煅燒高溫?zé)Y(jié)高溫熔融主要成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣。復(fù)雜，主要是硅酸鹽。硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅。生產(chǎn)共同點(diǎn)都在高溫下，發(fā)生了復(fù)雜物理和化學(xué)變化，原料都有含硅的物質(zhì)，產(chǎn)品都含有硅酸鹽，且都是混合物。拓展Openupanexhibition課堂小結(jié)板書提綱Blackboard-writingoutline一、硅酸鹽材料1、硅酸鹽：由硅、氧和金屬組成的化合物(3)硅酸鹽表達(dá)方式：X、Y、Z為整數(shù)。①兩不變：元素化合價(jià)不變；原子比例不變，②兩順序：金屬氧化物→SiO2→

H2O；(4)硅酸鈉(Na2SiO3)——最簡單的硅酸鹽硅酸鈉俗名叫泡花堿。水溶液俗稱水玻璃。(1)硅酸鹽的存在：在自然界中廣泛存在。(2)硅酸鹽的性質(zhì)：大多難溶于水，性質(zhì)穩(wěn)定。2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，主要包括陶瓷、玻璃、水泥。練習(xí)1.

下列物質(zhì)是純凈物的是(

)A．玻璃 B．水泥C．純堿 D．水玻璃解析

玻璃、水泥均是多種硅酸鹽的混合物；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，也是混合物；純堿Na2CO3是純凈物。答案

CC礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此處所指的風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時(shí)作用的過程。例如鉀長石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K+＋2HCO3-

＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4(1)將上述復(fù)雜硅酸鹽改寫成氧化物的形式。①KAlSi3O8__________________________；②Al2Si2O5(OH)4_____________________。(2)上述反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_________________________。K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O較強(qiáng)的酸能制取較弱的酸練習(xí)2、解析

(1)將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物時(shí)，只需將除O以外所有的元素寫出其常見氧化物，并用“·”將它們合并起來，但需注意各種原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成比。在某種(或幾種)氧化物前加合適的化學(xué)計(jì)量數(shù)。①KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2；②Al2Si2O5(OH)4：Al2O3·2SiO2·2H2O。(2)分析反應(yīng)前后物質(zhì)的種類，可知屬于酸與鹽發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，由于酸性H2CO3>H2SiO3，發(fā)生了較強(qiáng)的酸制取較弱的酸的反應(yīng)。練習(xí)3、歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案生動(dòng)形象，但古瓷中所用顏