第三节无机非金属材料［核心素养发展目标］1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。一、硅酸盐材料1．无机非金属材料从组成上看，许多无机非金属材料多含硅、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。2•硅酸盐及其结构(1)硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构,Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si。(2)硅酸盐的特性硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。3．常见的硅酸盐材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCOJ、石英砂(SiO2)32主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏设备陶瓷窑玻璃窑水泥回转窑主要成分含水的铝硅酸盐硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三钙(3CaO・SiO2)、硅酸二钙(2CaO・SiO2)、铝酸三钙(3CaO・Al2O3)用途建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等大量用于建筑和水利工程⑶①SiO§-+CO2+H2O：H2SiO3；+CO2-r判断正误J(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物()(2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定()(3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合()(4)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土()(5)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行()(6)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化()答案(1)X(2)V(3)V⑷丁⑸V⑹Vr深度思考」1.(2020•青岛二中高一检测)世博会中国馆一一“东方之冠”由钢筋混凝土、7000多块铝板和1200多块玻璃等建成。(1)_______________________________________________________________生产硅酸盐产品水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是。制备普通玻璃的主要反应方程式为。(2)硅酸盐通常可以用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，例如：硅酸钠(Na2SiO3)：Na2O・SiO2，长石(KAlSi3O8)：，钠长石(NaAlSi3O8)：。(3)作场馆建筑材料黏合剂和防火剂的硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐，硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强，耐高温等特性。①硅酸钠在空气中易与二氧化碳和水生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式：。②硅酸钠和盐酸反应的离子方程式为：。(4)博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)，婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法正确的是(填字母)。A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B.高岭土为含水的铝硅酸盐C.n=3D.我国在新石器时代已能烧制陶器答案(1)石灰石CaCO3+SiO2=高温=CaSiO3+CO2f>Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2f⑵K2O^Al2O3^6SiO2Na2O・Al2O3・6SiO2②SiO§-+2H+==H2SiO3；(4)ABD化学计量解析(4)根据化合物中正负化合价代数和为0的原则：nX(+3)+2X(+4)+5X(-2)+4X(-1)=0,解得n二2,所以C错误。•归纳总结硅酸盐氧化物形式的改写［氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物一较活泼金书写形式f［属氧化物一二氧化硅一水，氧化物之间以“•”隔开J配置原则：各元素原子总个数比值符合原来的组成，若出现分数时应化为整数二、新型无机非金属材料1．硅和二氧化硅(1)硅的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第二位氧化物和硅酸盐第三周期WA族(2)高纯硅的制备石英砂—炭.粗硅SiHCl3—一高纯硅1800〜2000°C300C311100C①②③其中涉及的主要化学反应为①SiO2+2C18O0^2000°=Si+2COf②Si+3HCl=°===SiHC13+H2③SiHCl3+H2OO00：^Si+3HCl(3)硅和二氧化硅的用途①高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。②SiO2用于生产光导纤维。2．新型陶瓷新型材料成分性能主要应用金刚砂碳化硅(SiC)硬度大、耐咼温、抗氧化磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅、金属氧化物耐高温、抗氧化、耐腐蚀用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、...
