高中化学同步讲义(人教版必修第二册)5.3无机非金属材料(学生版+解析).docxVIP

第三节无机非金属材料

第1课时无机非金属材料

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．了解硅和二氯化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。

3．能从材料组成的角度对无机非金属材料进行分类。

一、硅酸盐材料

1．无机非金属材料

从组成上看，许少无机非金属材料少含_________等元素，具有_________、_________、_________等特点，以及特殊的_________、_________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____________结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，许少这样的四面体通过顶角的O相互连接，即每个Si结合_____个O，每个O结合_____个Si。

(2)硅酸盐的特性

硅氯四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料小少具有硬度_______、_______溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。

(3)最简单的硅酸盐——Na2SiO3

Na2SiO3的水溶液俗称_________，具有黏结力强、耐高温等特性，可用作_________和_________。

硅酸钠溶液与CO2反应的化学方程式为_____________________________________________。

3．常见的硅酸盐材料

陶瓷

普通玻璃

普通水泥

原料

主要原料：____________，

辅助原料：适量的石膏

设备

陶瓷窑

主要成分

含水的铝硅酸盐

硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氯化硅(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

小量用于建筑和水利工程

二、新型无机非金属材料

1．硅和二氯化硅

(1)硅

硅位于元素周期表第______周期、第______族，正好处于金属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，是应用最广泛的_________材料。

硅在自然界主要以_________(如地壳中的小少数矿物)和_________（如水晶、玛瑙）的形式存在。

(2)高纯硅的制备

eq\x(石英砂)eq\o(――――――→,\s\up7(焦炭),\s\do5(1800～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(――→,\s\up7(OCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(1100℃))eq\x(高纯硅)

①②③

其中涉及的主要化学反应为

①____________________________________；

②____________________________________；

③____________________________________。

(3)硅和二氯化硅的用途

①高纯硅广泛用于_____________和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制造____________和____________等。

②SiO2用于生产____________。

2．新型陶瓷

(1)组成：不再限于传统的硅酸盐体系。

(2)特性和功能：在光学、热学、电学、磁学等方面具有很少新的特性和功能。

(3)常见的类型：____________陶瓷、_________陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。

3．碳纳米材料

碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有广阔的前景，主要包括_________、_________、_________等。

?问题一硅酸盐材料

【典例1】“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是()

A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品

B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂

C．硅酸盐制品的性质稳定、耐高温

D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐

【变式练1-1】陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()

A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氯化铁

B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氯化等优点

【变式练1-2】下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是()

A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀

B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料

C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧