5.3 无机非金属材料 讲义 2021-2022学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

无机非金属材料 一、硅酸盐材料 1、硅酸盐 (1)定义:由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的重要成分。 (2)表示方法:硅酸盐矿物的成分复杂,通常用SiO2和金属氧化物的组合形式表示它们的组成,如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2,钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O,长石(KAlSi3O6)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。 (3)传统硅酸盐材料如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 2、常见硅酸盐材料比较 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料:石灰石、黏土 辅助原料:适量的石膏 设备 陶瓷窑 玻璃熔炉 水泥回转窑 主要 成分 成分复杂 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) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体,称为玻璃态物质,无固定熔点,在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性,与水掺和搅拌并静置后,很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 【核心归纳】 1、硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (1)氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。 (2)氧化物前计量数的配置原则:按配置前后原子个数守恒原则配置各氧化物的计量数,并写在相应氧化物前面,且不同氧化物之间以“·”隔开。写成氧化物后,原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变。 (3)当氧化物计量数出现分数时应化为整数,如钾长石:KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2。 2、硅酸钠(Na2SiO3)。 ①白色、可溶于水的粉末状固体,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,水溶液显碱性。 ②与较强的酸反应,如与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓;与CO2水溶液反应的化学方程式为Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓。 ③用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。 (1)硅酸盐大多难溶于水,常见的可溶性硅酸盐是硅酸钠,Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,与玻璃成分不同,水玻璃又称泡花碱,但它却是盐溶液,而不是碱溶液。 (2)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构,切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。 (3)硅酸盐的三点提醒 ①盛Na2SiO3的试剂瓶应密封,否则Na2SiO3吸收空气中的CO2和H2O会变质。 ②盛Na2SiO3的试剂瓶不能用玻璃塞,因为其本身是一种黏合剂。 ③SiO与H+不能大量共存。 例题、(2022·四川·乐山市教育科学研究所高一期末)下列生活中的物质与其有效成分、用途的对应关系中不正确的是( ) 选项 A B C D 物质 漂白粉 复方氢氧化铝 水玻璃 小苏打 有效成分 用途 消毒剂 抗酸药 木材防火剂原料 发酵粉 A.A B.B C.C D.D 变式1、(2022·青海海东·高一期末)含硅元素的物质有很多用途,下列物质的主要材质不是硅酸盐的是( ) A.用作木材防火剂原料的水玻璃 B.制作精美饰品的玛瑙 C.我国三峡大坝使用的大量水泥 D.高压输电线使用的陶瓷绝缘材料 变式2、(2021·河南·辉县市第一高级中学高一阶段练习)根据下列各小题实验目的,完成填空。(a、b为弹簧夹,加热及固定装置略去) (1)验证碳、硅非金属性的相对强弱。(已知酸性:亚硫酸>碳酸) ①连接仪器、检验装置气密性、加药品后,打开a,关闭b,然后滴入浓硫酸,加热。 ②装置A中试剂是_。 ③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是_。 (2)验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。 ①在(1)①操作后,打开b,关闭a。 ②通入SO2的BaCl2溶液中无明显现象,若将其取出于试管中,然后向其中滴加氯水则出现沉淀,该沉淀的化学式为_。 ③一段时间后,实验装置中H2S溶液中的现象是_,化学方程式是_。 二、新型无机非金属材料 1、硅和二氧化硅 (1)硅的存在与性质 ①硅是亲氧元素,在自然界中总是与氧化合,主要以硅酸盐和氧化物的形式存在; ②单质硅是应用最为广泛的半导体材料; ③高温下,硅能与氧气反应生成SiO2,与氯气反应生成SiCl4。 (2)二氧化硅的性质 ①二氧化硅硬度大、熔点高,不溶于水; ②酸性氧化物:SiO2+2NaOH===Na2SiO3+