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第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料课时2硅酸盐与无机非金属材料目标与素养：1.掌握硅酸盐的主要化学性质。(变化观念)2.了解硅酸盐等无机非金属材料的基本组成、性能和用途。(社会责任)自主预习探新知一、硅酸盐1．物理通性：性质稳定，熔点较高，大都溶于水。2．表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为__________________。难K2O·Al2O3·6SiO2微点拨：用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列顺序：较活泼金属的氧化物→较不活泼金属的氧化物→二氧化硅→水。二、无机非金属材料1．三种硅酸盐产品的对比种类玻璃水泥陶瓷主要原料____________________________________黏土主要反应____________________________，_____________________________——石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑主要成分____________________________________________________—主要性质是混合物，没有固定的熔沸点是混合物，没有固定的熔沸点。具有水硬性是混合物，没有固定的熔沸点微点拨：传统无机非金属材料在原料、工艺、产品成分等方面的共同特点是①以含硅物质为原料；②都经过高温烧制；③产品成分均为硅酸盐。硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙2．新型无机非金属材料(1)，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷。(2)，如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷。(3)压电陶瓷等。生物陶瓷高温结构陶瓷1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)多数硅酸盐易溶于水。()(2)因为硅酸盐能表示成氧化物形式，所以它们是由氧化物组成的。()(3)新型无机非金属材料的成分都不是硅酸盐。()[答案](1)×(2)×(3)×2．唐三彩的主要材料在成分上属于()A．氧化铝B．二氧化硅C．硅酸盐D．合金[答案]C3．氧化锆陶瓷系列和磷酸钙陶瓷系列属于新型无机非金属材料，都可以用于制造人造骨骼，这是利用了它们的()A．耐高温和强度高B．光学特性C．电学特性D．生物功能[答案]D核心突破攻重难硅酸、硅酸盐的性质1.硅酸(1)硅酸是难溶于水的白色固体，酸性比碳酸弱。(2)硅酸受热或在干燥的空气中易分解，化学反应方程式为H2SiO3=====△SiO2＋H2O。2．硅酸盐(1)Na2SiO3是常见硅酸盐之一，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是一种无色黏稠液体，是矿物胶的主要成分。(2)玻璃、水泥和陶瓷都是硅酸盐材料，是传统无机非金属材料。【典例】露置于空气中一段时间后的水玻璃会变浑浊。向此浑浊溶液中加入稀盐酸，会生成白色沉淀，同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因：(1)溶液变浑浊：_______________________________________。(2)生成白色沉淀：_____________________________________。(3)产生气泡：_________________________________________。[答案](1)Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(2)Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl(3)Na2CO3＋2HCl===CO2↑＋H2O＋2NaCl(1)NaOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液能保存在玻璃塞试剂瓶中吗？为什么？(2)根据反应SiO2＋Na2CO3=====高温CO2↑＋Na2SiO3，能判断硅酸的酸性比碳酸强吗？为什么？[答案](1)不能。NaOH，Na2CO3溶液呈碱性，与玻璃中的SiO2发生反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有粘合作用。(2)不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的，不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系，使反应正向进行。1．下列有关Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液的共同点的描述中不正确的是()A．水溶液均显碱性B．滴入盐酸均有气泡产生C．均能与CO2反应D．均不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存B[Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，无气泡产生。]2．在0.1mol·L－1的Na2SiO3溶液中，可能存在的离子组是()A．K＋、CO2－3、OH－B．H＋、SO2－4、Cl－C．Ca2＋、Cl－、SO2－4D．K＋、HCO－3、NO－3A[B项，2H＋＋SiO2－3===H2SiO3↓；C项，Ca2＋＋SiO2－3===CaSiO3↓；D项，2HCO－3＋SiO2－3===H2SiO3↓＋2CO2－3。]当堂达标提素养1．熔融氢氧化钠应选用()A．石英坩埚B．普通玻璃坩埚C．生铁坩埚D．陶瓷坩埚C[烧碱与二氧化硅反应。]2．下列说法正确的是()A．制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石B．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质熔点很低C．等物质的量的SiO2与CaCO3在高温下煅烧，残留物质为混合物D．石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗酸碱的腐蚀[答案]A3．下列离子方程式不正确的是()A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OB．硅与烧碱反应：Si＋2OH－===SiO2－3＋H2↑C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiO2－3＋CO2＋H2O===CO2－3＋H2SiO3↓D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO2－3===H2SiO3↓B[硅与烧碱溶液反应时，H2O参与反应，Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑。]4．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D[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不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。]5．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是________(填序号)。①玻璃②陶瓷③石英玻璃④硅芯片⑤光导纤维⑥水泥⑦砖瓦(2)在炼铁、水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是________。(3)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，现象是________________，化学方程式为______________________________，说明酸性________________。(4)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[Mg2Fe2SiO6]等，则橄榄石中铁为________价，斜长石的氧化物形式可表示为________________，辉石、斜长石及橄榄石属于________(填“氧化物”“混合物”或“硅酸盐”)，辉石[CaMgSi2O6]________(填“难”或“易”)溶于水。[答案](1)①②⑥⑦(2)碳酸钙(或CaCO3)(3)生成白色沉淀Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3H2CO3H2SiO3(4)＋2K2O·Al2O3·6SiO2硅酸盐难