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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第三节 无机非金属材料 第2课时 传统无机非金属材料
人教版必修第二册
1．了解硅酸、硅酸盐的性能和用途。
2．了解陶瓷、玻璃、水泥等传统无机非金属材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。
学习目标
1．通过研究硅酸盐的结构与性质的关系，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。培养学生的“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
素养导向的学习目标
情境引入
透明小球是硅酸逐渐聚合而形成的胶体-硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
知识梳理
一、硅酸（H2SiO3）
①物理性质：硅酸是一种白色胶状固体，不溶于水。
1.硅酸的性质
弱酸性：(酸性： HCl > H2CO3 > H2SiO3)
H2SiO3不能使指示剂变色
设计实验证明三种酸酸性的强弱
②化学性质：
不稳定性：
知识梳理
2.硅酸的制备
思考：硅酸的制备可以让SiO2和水反应制得吗？
不能，二氧化硅难溶于水，又不与水反应。
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(胶体)
Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3(胶体) + Na2CO3
酸性强弱：盐酸 > 硅酸
酸性强弱：碳酸 > 硅酸
实验室用可溶性硅酸盐与其他酸反应制备（强酸制弱酸原理）
实验探究
硅酸的制取实验
知识梳理
1．概念：由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物。
2．结构
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。
3．性质
二、硅酸盐材料
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。其结构如右图所示。
三、传统无机非金属材料——陶瓷、玻璃、水泥
陶瓷 玻璃 水泥
知识梳理
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。
玻璃窑
知识梳理
三、传统无机非金属材料
1.玻璃
知识梳理
知识梳理
三、传统无机非金属材料
2.陶瓷
陶瓷是以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成的。我国具有悠久的陶瓷制造历史，在新石器时代，我们的祖先已能烧制陶器，至唐宋时期，我国的陶瓷制品已经享誉海内外。目前，陶瓷仍然在人类的生产和生活中扮演着重要的角色，得到了广泛应用，如用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。
知识梳理
三、传统无机非金属材料
3.水泥
普通硅酸盐水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料。二者与其他辅料经混合、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，再磨成细粉就能得到普通水泥。水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。
长江三峡大坝使用了大量水泥
产品 原料 主要设备 主要成分 用途
陶瓷 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐) —— 硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
玻璃(普通) 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等
水泥 石灰石、黏土、适量石膏 水泥回转窑 硅酸盐 建筑和水利工程
知识梳理
1. 下列关于硅酸的说法正确的是(　 )
A. 硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得
B. 用反应Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
C. 因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D. 硅胶可用作袋装食品的干燥剂
【 答案】D
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2. 宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　)
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
【答案】C
【解析】不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变，故A正确；瓷器的原料主要是黏土，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的主要成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。
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3. “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，下列有关说法正确的是(　　)
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
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
【答案】C
【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。
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课堂小结
课后小项目
【阅读拓展】中国是瓷器的故乡，至宋代时，是瓷业最为繁荣的时期。当时的官窑、汝窑、哥窑、钧窑和定窑并称为宋代五大名窑。其中钧窑以“人窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。
课下分组查阅资料，了解五大名窑各自有哪些特点？
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