5.3.1無機非金屬材料(第一課時硅酸鹽材料)高二化學實用課堂課件(人教版2019選擇性必修2)

無機非金屬材料

安徽·滁州

蔣華新課題03四月2024人教版2019化學必修第二冊第三節(jié)無機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)無機非金屬材料定遠二中蔣華新3第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素2019人教版化學必修第二冊1、硅酸鹽材料2、新型無機非金屬材料第三節(jié)無機非金屬材料北大校園計算機芯片水晶光導纖維太陽能電池板巖石山川沙漠1、硅的廣泛存在化學與生活

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)域應用廣泛。SiO2Na2SiO3CaSiO3SiO2復雜硅酸鹽Si復雜硅酸鹽SiH2SiO3SiO2SiO2石英鐘表玻璃器皿陶瓷餐具電腦芯片水泥、玻璃水晶飾品光導纖維硅膠干燥劑太陽能電池3、生活中的含硅材料化學與生活

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，人類社會的發(fā)展離不開材料。也離不開含硅材料。無機非金屬材料【情境素材】早期含硅材料學生實驗人類的創(chuàng)造性學生實驗化學的創(chuàng)造性傳統(tǒng)無機鹽非金屬材料導入Leading-in

材料無機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)無機非金屬材料新型無機非金屬材料按照化學組成和特性來分玻璃陶瓷水泥無機非金屬材料第一課時硅酸鹽材料走進《化學必修第二冊》，探索無機世界的奧秘，從學習無機非金屬材料開始！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物,“統(tǒng)治了有機界”煤、石油等有機化產(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)動機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)硅酸鹽表達方式①用化學式表示：硅酸鹽可以用鹽的化學式表示其組成。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，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)硅酸鹽表達方式一般地，硅酸鹽也可以用氧化物的表示訓練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Si原子結(jié)合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個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。

硅酸鹽種類繁多、組成各異、結(jié)構(gòu)復雜，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。(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，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；在中學階段，硅酸唯一的不溶于水的弱酸。強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原理：反應現(xiàn)象：SiO32-

＋2H+===H2SiO3↓反應試劑：飽和硅酸鈉溶液、稀鹽酸、酚酞反應結(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C.高溫條件下，碳酸鈉與二氧化硅反應生成硅酸鈉D.硅酸鈉溶液可裝入帶玻璃塞的試劑瓶中D鞏固訓練Consolidateexercise解析：

Na2CO3與SiO2之所以能發(fā)生反應，是因為高溫條件下CO2以氣體形式逸出而使反應進行徹底；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與水反應直接制得B.通過Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋NaCl反應制取硅酸，是利用了強酸制弱酸的原理C.因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應D.根據(jù)CaCO3＋SiO2====CaSiO3＋CO2↑反應可知，硅酸的酸性比碳酸強B鞏固訓練Consolidateexercise解析：

SiO2不能與水反應；硅酸難溶于水，但能與強堿溶液反應；CaCO3與SiO2之所以能發(fā)生反應，是因為高溫條件下CO2以氣體形式逸出而使反應進行徹底

。所以只有B正確高溫

傳統(tǒng)的無機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文明作出了重要的貢獻。皇家御用瓷器2、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)高溫燒結(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.唐宋時期達到鼎盛：至唐宋時期，我國的陶瓷制品已經(jīng)享譽海內(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：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)高溫燒結(jié)而成。2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)②陶瓷的制造方法：高溫燒結(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)高溫燒結(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、光學儀器、各種器皿，制造玻璃纖維用于高強度復合材料等。玻璃是混合物，為非晶體，沒有固定的熔點。硅酸鹽材料2、傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)日用玻璃玻璃和化學加入元素或物質(zhì)玻璃特性用途含鉛原料用作光學玻璃，透光性好，折射率高。硼酸鹽耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化。金屬氧化物或鹽各種彩色玻璃，如藍色(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、照相機和光學儀器的透鏡制造可用于實驗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)設備：水泥回轉(zhuǎn)窯④反應條件：高溫煅燒水泥原料在回轉(zhuǎn)窯里發(fā)生復雜物理和化學變化。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)硅酸鹽水泥訓練4、(雙選)下列關(guān)于傳統(tǒng)無機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、熔點高D.制造水泥的過程中只發(fā)生了物理變化AC鞏固訓練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)生了復雜的物理變化和化學變化；所以A、C錯。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。主要設備水泥回轉(zhuǎn)窖陶瓷窯玻璃窖生產(chǎn)條件高溫煅燒高溫燒結(jié)高溫熔融主要成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣。復雜，主要是硅酸鹽。硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅。生產(chǎn)共同點都在高溫下，發(fā)生了復雜物理和化學變化，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)硅酸鹽表達方式：X、Y、Z為整數(shù)。①兩不變：元素化合價不變；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)的無機非金屬材料多為硅酸鹽材料，主要包括陶瓷、玻璃、水泥。練習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化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此處所指的風化作用是指礦物與水和CO2同時作用的過程。例如鉀長石(KAlSi3O8)風化生成高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，此反應的離子方程式為2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K+＋2HCO3-

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

(1)將復雜硅酸鹽化學式改寫成氧化物時，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計量數(shù)。①KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2；②Al2Si2O5(OH)4：Al2O3·2SiO2·2H2O。(2)分析反應前后物質(zhì)的種類，可知屬于酸與鹽發(fā)生的復分解反應，由于酸性H2CO3>H2SiO3，發(fā)生了較強的酸制取較弱的酸的反應。練習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”等圖案生動形象，但古瓷中所用顏