第5章 第3节 无机非金属材料（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学必修第二册【精讲精练】人教版

第三节　无机非金属材料 [学习目标] 1．了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。 2．了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。 3．掌握SiO2的结构、性质和用途及高纯硅的制备与应用。 4．了解新型无机非金属材料的应用。 知识点一　硅酸盐材料 1．无机非金属材料 (1)组成元素：含__硅、氧__元素。 (2)性能：一般具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 (3)应用：广泛应用于航空、航天、信息和新能源等领域。 2．硅酸盐材料 (1)陶瓷 ①主要原料：__黏土__。 ②应用：生产建筑材料、__绝缘__材料、日用器皿、卫生洁具等。 (2)玻璃 ①材料：__纯碱__、__石灰石__和石英砂(主要成分是__SiO2__)。 ②主要成分：__Na2SiO3__、__CaSiO3__、__SiO2__。 ③应用：用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造__玻璃纤维__。 (3)水泥 ①原料：黏土、__石灰石__为主要原料，__石膏__调节硬化速率。 ②应用：制造混凝土——水泥、沙子、碎石和水的化合物。 [思考探究] 1．生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)，而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生产过程中发生了怎样的反应？试写出反应的化学方程式。 提示　SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑、SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 2．实验室里如何保存硅酸钠溶液？如果敞口放置一段时间，溶液会出现什么现象？ 提示　硅酸钠溶液和空气中的CO2反应生成硅酸，所以保存时应隔绝空气，而且硅酸钠具有黏性，不能用玻璃塞，所以保存方法是密封存放，使用橡胶塞。 现象是产生白色胶状沉淀，反应方程式为：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 [归纳提升] 最简单的硅酸盐——Na2SiO3 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，其主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；陶瓷的主要原料是黏土，玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，水泥的主要原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是含水的铝硅酸盐，D项错误。 答案　C 2．《天工开物》第七卷《陶埏(陶瓷)》中记载“水火既济而土合……后世方土效灵，人工表异，陶成雅器，有素肌、玉骨之象焉”，以上所述的“陶成雅器”的主要原料是(　　) A．黏土 B．纯碱、石灰石、石英砂 C．黏土、石灰石 D．二氧化硅、硅酸钙、硅酸铝 解析　陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原材料，经过高温烧制而成的产品，题干中陶成雅器，水火既济而土合为陶器的生产工艺，所以所述的“陶成雅器”的主要原料是黏土，故选A。 答案　A 知识点二　新型无机非金属材料 1．单质硅的存在与制备 (1)硅的原子结构与存在 ①原子结构： 硅的原子结构示意图为　　，在元素周期表中的位置是__第三周期、第ⅣA族__，正好处于金属与非金属的过渡位置，故其单质的导电性介于导体与绝缘体之间。 ②存在： 硅在自然界主要以__硅酸盐__和__氧化物__的形式存在。 (2)单质硅的制备 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、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (3)常见的类型：__高温结构__陶瓷、__压电__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__富勒烯__、__碳纳米管__、__石墨烯__等。 [思考探究] 1．单质硅常温下化学性质稳定，除氢氟酸和强碱外，不与其他物质发生反应，写出Si与氢氟酸、NaOH溶液发生反应的化学方程式。 提示　Si＋4HF===SiF4↑＋2H2、Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 2．氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4和H2O。请写出该反应的化学方程式。 提示　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 3．SiO2与NaOH反应可生成Na2SiO3。Na2SiO3的水溶液俗称小玻璃，可用作黏合剂和防火剂。 (1)SiO2属于两性氧化物吗？ 提示　SiO2不能与一般的酸反应，与氢氟酸反应是SiO2的特性。SiO2属于酸性氧化物，不属于两性氧化物。 (2)实验室盛放