高中化學(xué)必修2 第三節(jié) 無機(jī)非金屬材料

1、第三節(jié)無機(jī)非金屬材料學(xué)業(yè)要求核心素養(yǎng)對(duì)接1.了解硅酸鹽的性質(zhì)及組成。2認(rèn)識(shí)硅、二氧化硅的性質(zhì)、用途。3了解幾種重要無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)及用途。1.通過對(duì)硅酸鹽結(jié)構(gòu)的了解培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。2通過對(duì)幾種重要無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)及用途學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。知識(shí)梳理知識(shí)點(diǎn)一硅酸鹽材料如上圖，常見的無機(jī)非金屬材料有玻璃、陶瓷、水泥，它們究竟有什么樣的性質(zhì)呢？1硅酸鹽(1)性質(zhì)：硅酸鹽性質(zhì)_，熔點(diǎn)_，多數(shù)_溶于水。(2)表示方法：硅酸鹽的組成比較復(fù)雜，常用氧化物的形式表示。例如 ：硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2OSiO2，鈉長石(NaAlSi3O8)可表示為Na2OAl

2、2O36SiO2。穩(wěn)定較高難(3)最簡單的硅酸鹽Na2SiO3易水玻璃防火劑2傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品玻璃水泥陶瓷主要原料_、石灰石、_、黏土主要設(shè)備陶瓷窯主要反應(yīng)_、_主要成分普通玻璃_、_硅酸鹽純堿石英石灰石黏土玻璃熔爐水泥回轉(zhuǎn)窯Na2SiO3CaSiO3、SiO2硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣(2CaOSiO2)、鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)知識(shí)點(diǎn)二新型無機(jī)非金屬材料請(qǐng)結(jié)合本節(jié)內(nèi)容，完成對(duì)上圖物質(zhì)的學(xué)習(xí)。硅和二氧化硅(1)周期表中位置位于元素周期表第_周期、第_族的硅元素，正好處于_與_的過渡位置，其單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是應(yīng)用最為廣泛的_材料。(2)自然界存

3、在硅在自然界主要以_(如地殼中的大多數(shù)礦物)和氧化物(如_、_)的形式存在。三A金屬非金屬半導(dǎo)體硅酸鹽水晶瑪瑙Si2CO見課后題2SiF44SiF42H2Na2SiO32H2SiO22二氧化硅(1)存在：SiO2廣泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。純凈的SiO2又稱_。(2)物理性質(zhì)狀態(tài)顏色熔點(diǎn)硬度水溶性晶體水晶無色高大不溶Na2SiO3H2OCaSiO3Si(粗)2CO4SiF42H2O玻璃SiO2微判斷(1)因?yàn)楣璧幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，所以在自然界中有游離態(tài)的硅存在()(2)SiO2是酸性氧化物，所以SiO2能與H2O反應(yīng)生成硅酸()(3)因?yàn)镾iO2能導(dǎo)電，所以SiO2能用于制造光導(dǎo)

4、纖維()(4)熔融NaOH可用石英坩堝盛放()(5)SiO2晶體是由SiO2分子直接組成的()(6)光導(dǎo)纖維在強(qiáng)堿條件下易發(fā)生“斷路”()(7)硅酸鈉可以改寫為Na2OSiO2，故硅酸鈉是混合物，含有Na2O和SiO2()(8)硅酸鈉俗稱水玻璃，是一種防火劑()(9)硅酸鹽是一大類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)()(10)普通玻璃和水泥的生產(chǎn)原料均含石灰石()(11)光電池可以將光能直接轉(zhuǎn)化為電能()微訓(xùn)練1玻璃、陶瓷和水泥是重要的無機(jī)非金屬材料，它們的主要成分中都含有的元素是()解析玻璃、陶瓷、水泥屬于傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料，它們的主要成分中都含有硅元素和氧元素，故選項(xiàng)C正確。答案CA氮 B硫 C硅 D氯

5、2下列關(guān)于硅及二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)方程式書寫錯(cuò)誤的是()答案C3下列關(guān)于硅、硅酸鹽的說法正確的是_(填序號(hào))。硅廣泛存在于自然界中，天然單質(zhì)硅叫硅石。硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間。硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)起反應(yīng)。水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽材料。高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維。解析硅在自然界中只有化合態(tài)，沒有游離態(tài)，硅主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，硅石的主要成分是SiO2，不正確；正確；硅在常溫下能與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，不正確；水晶的成分是SiO2，不正確；SiO2用于制光導(dǎo)纖維而不是硅，不正確。答案微思考提示不能。SiO2與Na2CO3反應(yīng)，是在高溫下，且

6、生成的產(chǎn)物是CO2氣體，可以脫離反應(yīng)體系，并不能說明H2SiO3酸性強(qiáng)于H2CO3。2單質(zhì)硅在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，所以硅在自然界中以游離態(tài)存在，這種說法是否正確？提示錯(cuò)誤。硅是一種親氧元素，在自然界中總是與氧相互化合，以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。所以自然界中無游離態(tài)的硅存在。學(xué)習(xí)任務(wù)1硅及其化合物的特性和制備工業(yè)制備高純硅的原理示意圖1硅及其化合物特性(1)Si、SiO2都能與氫氟酸反應(yīng)。(2)常見單質(zhì)中能與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的有金屬Al，非金屬Si。(3)粗硅制備時(shí)，要隔絕空氣，在電爐中進(jìn)行，且生成的是CO而不是CO2。(4)硅酸是不溶于水的弱酸。2硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)在

7、常溫下，能與F2、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)與氟氣反應(yīng)：Si2F2=SiF4與氫氟酸反應(yīng)：Si4HF=SiF42H2與NaOH溶液反應(yīng)Si2NaOHH2O=Na2SiO32H23硅的制備【例題1】高純度晶體硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。它可以按下列方法制備：解析A項(xiàng)，產(chǎn)物應(yīng)為CO，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，第、步中轉(zhuǎn)移2 mol電子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，硅可與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和氫氣，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)不同可用蒸餾的方法進(jìn)行分離，正確。答案D變式訓(xùn)練1下列關(guān)于硅的說法中，錯(cuò)誤的是（雙選）()解析硅雖然外形像金屬(有金屬光澤)，但實(shí)際上屬于非金屬；硅原子

8、與碳原子最外層電子數(shù)相同，晶體結(jié)構(gòu)相似，但硅晶體比金剛石的硬度小，熔點(diǎn)低；硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫能與氟氣、氫氟酸和NaOH溶液等發(fā)生反應(yīng)，加熱至一定溫度時(shí)，硅還能與氯氣、氧氣等非金屬發(fā)生反應(yīng)。答案BCA硅是非金屬元素，它的晶體單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B單質(zhì)硅和金剛石結(jié)構(gòu)相似，但比金剛石硬度大，熔點(diǎn)高C硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D加熱到一定溫度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)一、知識(shí)要點(diǎn)1表示方法學(xué)習(xí)任務(wù)2(核心素養(yǎng))硅酸鹽的組成和性質(zhì)(1)化學(xué)式法：如硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)等。此法一般用于組成比較簡單的硅酸鹽。(2)氧化物法：一般用于組成比較復(fù)雜

9、的硅酸鹽。各氧化物的排列順序：較活潑金屬氧化物較不活潑金屬氧化物SiO2H2O。氧化物化學(xué)式之間用“”隔開。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素均表示成化合價(jià)相同的氧化物，并按前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。系數(shù)出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)化為整數(shù)。如石棉：Mg3Ca(SiO3)4CaO3MgO4SiO2。2性質(zhì)(1)多數(shù)硅酸鹽難溶于水，常見易溶于水的硅酸鹽有Na2SiO3、K2SiO3等。(2)一般硅酸鹽熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐高溫，難分解。(3)硅酸酸性弱，且不溶于水，所以硅酸鹽能與酸反應(yīng)。3硅酸鈉(1)物理性質(zhì)：可溶于水，水溶液俗稱“水玻璃”?！八ＡА本哂泻軓?qiáng)的黏合性，是建筑行業(yè)常用的黏合劑。(2)

10、化學(xué)性質(zhì)：易與酸反應(yīng)。與強(qiáng)酸反應(yīng)：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。與CO2反應(yīng)：CO2不足，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3；CO2過量，Na2SiO32CO22H2O=2NaHCO3H2SiO3。二、核心素養(yǎng)硅酸鹽表示方法培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析能力硅酸鹽的性質(zhì)提高學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知水平解題思路例如：鈉長石NaAlSi3O8不能寫成 Na2O Al2O33SiO2，應(yīng)寫成Na2OAl2O36SiO2。細(xì)分析(1)將復(fù)雜硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物時(shí)，只需將除O以外所有的元素寫出其常見氧化物，并用“”將它們合并起來，但需注意各種原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成比。

11、在某種(或幾種)氧化物前加合適的系數(shù)。KAlSi3O8：K2OAl2O36SiO2；Al2Si2O5(OH)4：Al2O32SiO22H2O。(2)分析反應(yīng)前后物質(zhì)的種類，可知屬于酸與鹽發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，是由于酸性：H2CO3H2SiO3，發(fā)生了較強(qiáng)的酸制取較弱的酸的反應(yīng)。得答案(1)K2OAl2O36SiO2Al2O32SiO22H2O(2)較強(qiáng)的酸能制取較弱的酸三、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練解析燒堿與二氧化硅反應(yīng)。答案C1熔融氫氧化鈉應(yīng)選用()A石英坩堝B普通玻璃坩堝C生鐵坩堝D陶瓷坩堝解析水晶飾物的主要成分為SiO2，不是硅酸鹽產(chǎn)品，A項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A2下列說法不正確的是()A水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽

12、產(chǎn)品B大多數(shù)硅酸鹽的性質(zhì)穩(wěn)定C透閃石的化學(xué)成分為Ca2Mg5Si8O22(OH)2，將其寫成氧化物的形式為2CaO5MgO8SiO2H2OD新型陶瓷材料包括高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等解析BenAl2Si6O18寫成氧化物形式為nBeOAl2O36SiO2，則由氧原子個(gè)數(shù)知：n36218，n3。答案C3綠柱石又稱綠寶石，其主要成分為BenAl2Si6O18，也可以用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示，則n為()A1 B2 C3D44將足量CO2氣體通入水玻璃中，然后蒸干，再在高溫條件下充分反應(yīng)，最后所得固體物質(zhì)是()答案AANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2DSiO2解析足量CO2與水玻璃反應(yīng)生成NaHCO3和H2SiO3，在高溫條件下H2SiO3分解生成SiO2和H2O，NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O，SiO2又與Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，根據(jù)各物質(zhì)量的關(guān)系知最后得到的固體物質(zhì)是Na2SiO3，A項(xiàng)正確。解析新型無機(jī)非金屬材料不但克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料易碎、強(qiáng)度不夠等缺點(diǎn)，