第五章 第三节 无机非金属材料-新教材高中化学必修第二册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

第二册 （人教版） 学 高 中 化 学 必 修 知 识 梳 理 知识点 1 硅酸盐材料 1. 定义 传统无机非金属材料主要指硅酸盐材料， 它 的优点有抗腐蚀、 耐高温等； 其弱点有质脆、 经 不起热冲击等。 2. 原料 传统硅酸盐材料一般是以黏土 （主要成分为 Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O ）、 石英 （主要成分为 SiO 2 ）、 钾 长 石 （主 要 成 分 为 K 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 ） 和 钠 长 石 （主要成分为 Na 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 ） 等为原料生产的。 3. 硅酸盐的结构和性质特点 在硅酸盐中， Si 和 O 构成了硅氧四面体， 其 结构如图所示。 每个 Si 结合 4 个 O ， Si 在中心， O 在四面体的 4 个顶角； 许多这样的四面体还可以 通过顶角的 O 相互连接， 每个 O 为两个四面体所 共有， 与 2 个 Si 相结合。 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、 熔点高、 难溶于水、 化学性质稳定、 耐腐蚀等特点。 4. 硅酸盐工业包括制水泥、 玻璃陶瓷等产品的工业。 硅酸盐材料是以含硅物质为原料加热制成的。 （ 1 ） 陶瓷 ① 制造陶瓷器的主要原料是黏土 （主要成分是含 水的铝硅酸盐）。 ② 陶瓷种类： 根据原料、 烧制温度等， 可主要分 为土器、 陶器、 瓷器、 炻器等， 如常见的砖、 瓦属于土器， 利用含杂质的黏土在适当的温度 下烧制而成； 而瓷器的制备要求比较高。 ③ 陶瓷的优点： 抗氧化、 抗酸碱腐蚀、 耐高温、 绝缘、 易成型等。 ④ 应用范围： 用于生产建筑材料、 绝缘材料、 日 用器皿、 卫生洁具等。 （ 2 ） 玻璃 ① 普通玻璃的主要成分 Na 2 SiO 3 、 CaSiO 3 、 SiO 2 ② 制普通玻璃的原料： 纯碱、 石灰石和石英砂。 第三节 无机非金属材料 O Si O O O 硅氧四面体的结构示意图 在材料家族里， 有一类非常重要的材料叫 做无机非金属材料。 最初无机非金属材料主要 是指硅酸盐材料， 所以硅酸盐材料也称为传统 无机非金属材料， 如陶瓷、 玻璃、 水泥等材料 及它们的制品在我们日常生活中随处可见。 由 于这些材料的化学组成多属硅酸盐类， 所以一 般称为硅酸盐材料。 ① 玻璃的生产 原料经粉碎混合后， 放入玻璃窑中加强 热， 主要发生的化学反应： SiO 2 +Na 2 CO 3 高温 Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑ SiO 2 +CaCO 3 高温 CaSiO 3 +CO 2 ↑ 生产中采用不同的原料和工艺， 可以制得 多种具有不同性能和用途的玻璃。 例如用含有 铅的原料制造的光学玻璃， 透光性好， 折射率 高， 可以用来制造眼镜、 照相机和光学仪器的 透镜； 加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、 耐温度急 剧变化的玻璃， 可用于实验室使用的玻璃仪 器； 加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻 璃， 常用于建筑和装饰。 ② 有色玻璃的制备是在普通玻璃中加入某些金 属氧化物， 如加入 Co 2 O 3 后为蓝色玻璃， 加 入 Cu 2 O 后为红色玻璃； 普通玻璃一般都呈 浅 绿 色 ， 是 因 为 原 料 中 混 有 亚 铁 盐 的 缘 故。 ③ 玻璃的种类及特性 种类 特性 用途 普通 玻璃 在较高温度下易软化 窗玻璃、 玻璃器皿等 石英 玻璃 膨胀系数小、 耐酸碱、 强度大、 滤光 化学仪器、 高压水银 灯、 紫外灯罩等 教材拓展 16 第五章 化工生产中的重要非金属元素 学 （ 3 ） 水泥 ① 水泥具有的特性： 水硬性。 ② 普通水泥的制造过程： 以黏土和石灰石为主要原 料， 经研磨后在水泥回转窑中煅烧， 发生复杂 的物理和化学变化， 加入适量石膏调节水泥硬 化速率， 再磨成细粉即得。 ③ 水泥、 沙子和水的混合物叫水泥砂浆； 水泥、 沙 子、 碎石的混合物叫混凝土。 知识点 2 新型无机非金属材料 1. 新型无机非金属材料的特性 现在应用较广泛的新型无机非金属材料有两 种： 高温结构陶瓷和光导纤维。 2. 硅和二氧化硅 （ 1 ） 硅的存在 硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存 在。 （ 2 ） 工业制备 SiO 2 +2C 1 800~2 000 ℃ Si+2CO↑ Si+3HCl 300 ℃ SiHCl 3 +H 2 SiHCl 3 +H 2 1 100 ℃ Si+3HCl （ 3 ） 二氧化硅可用来生产光导纤维 3. 新型陶瓷 （ 1 ） 高温结构陶瓷一般用碳化硅、 氮化硅或某些金 属氧化物等在高温下烧结而成， 具有耐高温、 抗氧化、 耐磨蚀等优良性能。 与金属材料相 比， 更能适应严酷的环境， 可用于火箭发动 机、 汽车发动机