专题07 无机非金属材料-【题高分】2023-2024学年高一化学同步教学专题讲义（人教版2019必修第二册）

由于铝与硅在元素周期表中位置相邻、粒子大小相近，＋3价的铝常或多或少地置换硅酸盐中＋4价的硅而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，会伴随引入其他正离子，从而大大增加了硅酸盐品种的多样性和结构的复杂性，同时也为应用硅酸盐材料提供了更广阔的选择。硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体粒子表面积巨大且带负电，能与NH、K＋等数十种生物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。这是大自然对人类及地球生物的馈赠，我们应该爱护大地母亲。保持土壤的良好结构和化学成分，就是保证农业、牧业和林业持续发展的基础。 1.硅酸盐及其结构 (1)硅酸盐的概念 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。 (2)硅酸盐的结构 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。 (3)硅酸盐的特性 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。 2.常见的硅酸盐材料 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 — 玻璃窑 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 3.硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐。 (1)硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，常用作黏合剂和防火剂 (2)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式是SiO＋2H＋===H2SiO3↓ (3)少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO 1．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）湖北钟祥出土的“四爱图梅瓶”是一种青花瓷器。下列说法错误的是 A．陶瓷烧制的过程为物理变化 B．传统陶瓷可用作绝缘材料 C．制作陶瓷的原料为铝硅酸盐 D．陶瓷稳定性较强且耐腐蚀 【答案】A 【详解】A．陶瓷烧制的过程涉及燃烧及瓷器中新物质的生成，为化学变化，A项错误； B．传统陶瓷不导电，可用作绝缘材料，B项正确； C．制作陶瓷的原料为铝硅酸盐，C项正确； D．陶瓷为无机非金属材料，稳定性较强且耐腐蚀，D项正确； 故选A。 1．（2023春·湖南·高三校联考阶段练习）陶土网是由两片铁丝网夹着一张浸泡过陶土水后晾干的棉布制成，其功能和石棉网一样，但安全性更高，对人体的危害性更小。下列说法错误的是 A．陶土和石棉都是硅酸盐材料 B．陶土性质稳定，在高温下不易分解 C．蒸发实验中，蒸发皿需垫上陶土网再加热 D．一种石棉化学式为，其氧化物形式可写为 【答案】C 【详解】A．陶土和石棉的主要成分都是硅酸盐，属于硅酸盐材料，A项正确； B．陶土是硅酸盐材料，一般情况下，性质稳定，在高温下不易分解，B项正确； C．蒸发实验中，蒸发皿下面不需要垫陶土网(石棉网)，C项错误； D．化学式为的石棉，用氧化物形式可表示为，D项正确； 故选C。 2．（2023春·浙江杭州·高一校联考期中）浙江省博物馆是浙江省内集收藏、陈列、研究于一体的综合性人文科学博物馆，下列相关说法正确的是 A．窗户使用的玻璃，其主要成分只有 B．墙体使用的水泥是硅酸盐材料 C．陈列的元青花瓷的原料高岭土[]也属于硅酸盐，其中 D．展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜，此绿色物质不溶于盐酸 【答案】B 【详解】A．玻璃的主要成分为硅酸盐，含有SiO2，A项错误； B．水泥为无机硅酸盐材料，B项正确； C．利用化合价为0计算：2×（+3）+4n+4+9×（-2）=0，计算n=2，C项错误； D．碱式碳酸铜为碱式盐可与盐酸反应，D项错误； 故选B。 3．（2023·广东·高三专题练习）明代“釉里红梅瓶”是南京博物馆的镇馆之宝。烧造“釉里红”，需要将含有铜元素为呈色剂的彩料，精准地在1300℃窑火中一次烧成，下列有关说法不正确的是 A．陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于传