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(共34张PPT)
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
1.通过查阅资料，了解传统无机非金属材料的原料、成分，认识无机非金属材料在生
产中的应用。
2.通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。
3.通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。
一、硅酸盐材料
许多无机非金属材料含有________等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以
及特殊的______、______性能等。
1.硅酸盐的结构
在硅酸盐中，和构成了____________，在中心， 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 相互连接。其结构示意图为 。
硅、氧
光学
电学
硅氧四面体
2.硅酸盐材料
产品 原料 主要设备 主要成分 用途
陶瓷 ______ — 硅酸盐 生产建筑材料、绝缘材料、
日用器皿、卫生洁具等
玻璃 （普通） ______________ ________ 玻璃窑 生产建筑材料、光学仪器、
各种器皿,还可制造玻璃纤维
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
黏土
纯碱、石灰石、石英砂
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（1）硅元素的存在与原子结构
存在 原子结构示意 图 周期表中位置
含量 存在形态 地壳中居第二位 氧化物和硅酸盐 _____________________ _________________
第三周期第ⅣA族
（2）单质硅的制备
（3）硅和二氧化硅的用途
①硅晶体的导电性介于______和________之间，是重要的____________，应用于电子工业。
②光导纤维的主要成分为__________，光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输
的信号不易衰减，能有效提高通信效率。
导体
绝缘体
半导体材料
二氧化硅
2.新型陶瓷
类型 组成 性能 用途
高温结 构陶瓷 碳化硅（俗称金刚砂）、氮 化硅或某些金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐 磨蚀等 火箭或汽车的发动机、
高温电极材料
压电陶 瓷 钛酸盐和锆酸盐等 实现机械能与电能的 相互转化 滤波器、扬声器、超声
波探伤器和点火器等
透明陶 瓷 氧化铝、氧化钇或氮化铝、 氟化钙 具有优异的光学性能, 耐高温,绝缘性好 高压钠灯、激光器和高
温探测窗等
超导陶 瓷 — 在某一临界温度下电 阻为零,具有超导性 电力、交通、医疗等领
域
3.碳纳米材料
结构特点 应用
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子 的总称 代表物____开启碳纳米材料研究和应
用的新时代
碳纳米管 由______片层卷成的管状物，具 有纳米尺度的直径 生产__________、电池和传感器等
石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层 石墨 光电器件、超级电容器、电池和复合
材料等
石墨
复合材料
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1） 制水泥、玻璃的共同原料是石灰石。( )
√
（2） 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物。( )
×
（3） 汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器,其主要原料为黏土。( )
√
（4） 传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸盐。( )
√
（5） 光电池可以将光能直接转化为电能。( )
√
（6） 是太阳能电池和光导纤维的主要成分。( )
×
（7） 碳化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承。( )
√
2.现有下列含硅物质：①硅酸钙，②长石，③石棉 。它们
在组成上有什么相同点？
[答案] 都是由硅、氧和金属元素组成的化合物，共同的物质类别是硅酸盐。
3.下列哪些材料是新型无机非金属材料？
①氧化铝陶瓷 ②氮化硅陶瓷 ③碳化硅陶瓷
④氮化铝陶瓷 ⑤氮化钛陶瓷 ⑥硅化硼陶瓷
⑦二硅化铜陶瓷
[答案] 。
任务1 硅酸盐材料
下图是常见的硅酸盐制品：
1.请指明各图中展示的硅酸盐制品所属的类别。它们都是混合物吗
[答案] 图1、2属于陶瓷,图3属于水泥,图4属于玻璃。它们都是混合物。
2.上述所涉及的物质中，“含有的同一元素”是什么元素？
[答案] 硅、氧元素。
3.溶液放置在空气中会生成 ，写出反应的化学方程式。
[答案] 或
。
4.现代工业制玻璃时除了用纯碱、石英之外，还用到了石灰石。试写出反应的化学方程式。
[答案] ； 。
1.关于玻璃的认识
（1）制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化。制得的玻璃是混合
物,没有固定的熔点。
（2）钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。
（3）常见玻璃种类
玻璃种类 性能 用途
含铅的光学玻璃 透光性好,折射率高 制造眼镜、照相机和光学仪
器的透镜
加入硼酸盐的玻璃 耐化学腐蚀、耐温度急 剧变化 制实验玻璃仪器
加入金属氧化物或盐得到的 彩色玻璃 具有多种颜色 建筑、装饰
2.关于水泥的认识
（1）水泥具有吸水性,在空气中因吸水发生复杂的物理、化学变化而失去了原有的性
质,因此变硬的水泥不能使用。
（2）水泥不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸盐,碳酸盐与酸反应会放出。
例1 下列关于硅酸盐的叙述正确的是( ) 。
①大部分硅酸盐难溶于水 ②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分 ③硅酸盐是由氧化物
组成的一类盐，能够稳定存在
B
A.① B.①② C.②③ D.③
[解析] 硅元素在地壳中含量居第二位，主要以硅酸盐和氧化物的形式稳定存在，是构
成地壳岩石的主要成分，其结构复杂。
例2 《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之……”“凡坯
既成，干燥之后则堆积窖中，燃薪举火……”“浇水转锈，与造砖同法……”（锈主要为
青色）下列说法错误的是( ) 。
A
A.沙子和粘土的主要成分为硅酸盐
B.“燃薪举火”使粘土发生了复杂的物理和化学变化
C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
D.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
[解析] 沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A项错误；
粘土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理和化学变化，B项正确；由“浇水转锈，与造
砖同法”可知，C项正确；粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，D项正确。
任务2 新型无机非金属材料
材料是人类生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非
金属材料，材料的发展史就是一部人类文明史。科技的发展和社会的进步往往受到材
料的制约，一种新材料的发现可能会给社会带来革命性的变化。新材料的不断涌现，
旧材料功能的不断拓展，才使我们的世界日新月异，奔腾向前。你知道半导体材料和
光导纤维的成分吗？
1.二氧化硅是一种酸性氧化物。实验室中要熔化烧碱固体,现有三种坩埚：石英坩埚、
陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为应该选哪一种 简述选择的依据。
[答案] 选择铁坩埚。铁不与烧碱反应,而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有 ,能
与 反应,使坩埚受损。
2.工业上利用焦炭与 在高温下反应制备粗硅,由此能否说明碳的还原性强于硅
[答案] 不能。因为比较物质氧化性、还原性的强弱,必须是在通常情况下发生的反应,
题述反应是在高温条件下发生的,所以不能比较碳和硅的还原性强弱。
3.已知:。既能与 溶液发生反应,又能与氢氟酸发
生反应,因此, 属于两性氧化物,这种说法正确吗
[答案] 不正确;尽管能与氢氟酸反应，但与其他强酸（如、 等）不反应,
故 不属于两性氧化物，属于酸性氧化物。
4.你知道的碳纳米材料有哪些？碳化硅陶瓷是传统无机非金属材料还是新型无机非金
属材料？
[答案] 碳纳米材料主要有富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。碳化硅陶瓷属于新型无机非
金属材料。
1.硅的化学性质
（1）在常温下不活泼，但能与氢氟酸反应： 。
（2）加热条件下能与、等反应：；。
2.注意二氧化硅的两个反应
（1）碱性试剂如溶液、溶液等不能用带玻璃塞的试剂瓶存放的原因：碱
性试剂能与玻璃塞的主要成分反应，如，
具有黏性，会将瓶塞和试剂瓶粘在一起。
（2）氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛放，可用氢氟酸雕刻玻璃。
例3 下列叙述正确的是( ) 。
C
A.和 都是酸性氧化物，所以两者的物理性质相似
B.因为 ，所以硅酸的酸性比碳酸强
C.和 都能与碳反应，且都作氧化剂
D.既能和反应，又能和 反应，所以二氧化硅属于两性氧化物
[解析] 和 都是酸性氧化物，化学性质相似，但物理性质差别很大，A项错误；
硅酸的酸性比弱，反应之所以能发生，是因为 为气体，可以脱离反应体系，
B项错误；和与C反应时都作氧化剂，C项正确；与反应时生成的
不是盐，所以 不是两性氧化物，D项错误。
例4 纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( ) 。
D
A. 可用作木材防火剂
B.步骤Ⅱ的反应是
C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用 来代替
D.步骤Ⅲ在实验室中一般在蒸发皿中进行
[解析] 分析流程图可知，反应Ⅰ为 ，反应Ⅱ为
，反应Ⅲ为。 为硅酸
钠溶液，可用作木材防火剂，A项正确；步骤Ⅱ的反应是
，B项正确；碳酸的酸性比硅酸强，故步骤Ⅱ
中的稀硫酸可用 来代替，C项正确；步骤Ⅲ为硅酸固体的灼烧，在实验室中一般在
坩埚中进行，D项错误。
1.下列物质中，按某分类标准能与玻璃、水泥、陶瓷归为一类的是( ) 。
A
A.砖瓦 B.光导纤维 C.水玻璃 D.晶体硅
[解析] 玻璃、水泥、陶瓷和砖瓦都是传统的硅酸盐产品。光导纤维的主要成分是二氧
化硅，水玻璃是硅酸钠的水溶液，A项符合题意。
2.钢化玻璃是用普通玻璃加热软化然后通过急速冷凝技术得到的，下列有关说法错误
的是( ) 。
C
A.普通玻璃和钢化玻璃都没有固定的熔点
B.氮化硅陶瓷与玻璃不同，不属于传统的无机非金属材料
C.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分都是二氧化硅、碳酸钠和石灰石
D.玻璃瓶盛装烧碱溶液，须用橡胶塞
[解析] 普通玻璃和钢化玻璃都是混合物，都没有固定的熔点，A项正确；氮化硅是新
型无机非金属材料，玻璃属于传统的无机非金属材料，B项正确；钢化玻璃与普通玻
璃的主要成分都是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，生产玻璃的原料是石英砂、纯碱和石
灰石，C项错误；玻璃中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应得到有黏性的硅酸钠，须
用橡胶塞，D项正确。
3.我国很早开始生产陶器和瓷器，并在民间广泛使用。明朝宋应星编写的《天工开物》
中记载：“水火既济而土合。万室之国，日勤千人而不足，民用亦繁矣哉。”下列说法
错误的是( ) 。
A
A.陶瓷是传统的无机非金属材料，与光导纤维的主要成分相同
B.制作传统陶瓷的主要原料为黏土
C.陶瓷材料在高温下不易被氧化，并对酸、碱具有良好的抗腐蚀能力
D.唐三彩陶器的黄色、褐色主要是来自着色剂——氧化铁
[解析] 光导纤维的主要成分为二氧化硅，与陶瓷的主要成分（硅酸盐）不同，A项错
误；制作传统陶瓷的主要原料是黏土，B项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，性质稳
定，高温下不易被氧化，并对酸、碱具有较好的抗腐蚀能力，C项正确；唐三彩陶器
的黄色、褐色主要是因为添加了不同量的氧化铁，D项正确。
4.下列关于硅的叙述不正确的是( ) 。
C
A.硅是非金属元素，但其单质是灰黑色有金属光泽的固体
B.硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C.硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应
D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质反应
[解析] 项，晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属光泽的非金属固体，正
确；B项，硅在元素周期表中处于金属元素和非金属元素的分界线附近，所以硅单质
的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，正确；C项，硅的化学性质
不活泼，但是在常温下能与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，不正确；D项，加
热和高温条件下，硅能与氧气、氢气等非金属单质反应，正确。
5.（改编题）世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋混凝土、7 000多块铝板和1 200多
块玻璃等建成。
（1） 生产硅酸盐产品水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是
__________________________。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
由化学方程式______（填“能”或“不能”）判断出酸性： 。
石灰石
不能
（2） 作场馆建筑材料黏合剂和防火剂的硅酸钠（俗名泡花碱）是一种最简单的硅酸盐。
① 硅酸钠在空气中易与二氧化碳和水反应生成硅酸 沉淀，写出其反应的离子
方程式：____________________________________。
由此得出酸性：___（填“ ”或“ ”） 。
② 写出硅酸钠和盐酸反应的离子方程式：_______________________。
（3） 博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器（婺州窑），婺州窑瓷器胎体的原料为
高岭土 。下列说法正确的是_____（填字母）。
AB
A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B.高岭土为含水的铝硅酸盐
C.
[解析] 根据化合物中正负化合价代数和为0的原则，
，解得 ，C项错误。5.3 无机非金属材料
【学习目标】 1.通过查阅资料,了解传统无机非金属材料的原料、成分,认识无机非金属材料在生产中的应用。 2.通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习,认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。 3.通过新型无机非金属材料的学习,认识新型无机非金属材料在生产中的应用。
【自主预习】
一、硅酸盐材料
许多无机非金属材料含有　　　　　等元素,具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的　　　　、　　　　性能等。
1.硅酸盐的结构
在硅酸盐中,Si和O构成了　　　　　　　,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。其结构示意图为。
2.硅酸盐材料
产品 原料 主要设备 主要成分 用途
陶瓷 　　　　 — 硅酸盐 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
玻璃 (普通) 　　　　　　　　　　　　 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿,还可制造玻璃纤维
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
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
(1)硅元素的存在与原子结构
存在 原子结构 示意图 周期表中位置
含量 存在形态
地壳中居第二位 氧化物和硅酸盐 　　　　　　　　　　
(2)单质硅的制备
(3)硅和二氧化硅的用途
①硅晶体的导电性介于　　　　和　　　　　之间,是重要的　　　　　　　,应用于电子工业。
②光导纤维的主要成分为　　　　　　,光导纤维的通信容量大,抗干扰性能好,传输的信号不易衰减,能有效提高通信效率。
2.新型陶瓷
类型 组成 性能 用途
高温结 构陶瓷 碳化硅(俗称金刚砂)、氮化硅或某些金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐磨蚀等 火箭或汽车的发动机、高温电极材料
压电 陶瓷 钛酸盐和锆酸盐等 实现机械能与电能的相互转化 滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
透明 陶瓷 氧化铝、氧化钇或氮化铝、氟化钙 具有优异的光学性能,耐高温,绝缘性好 高压钠灯、激光器和高温探测窗等
超导 陶瓷 — 在某一临界温度下电阻为零,具有超导性 电力、交通、医疗等领域
3.碳纳米材料
结构特点 应用
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物　　　开启碳纳米材料研究和应用的新时代
碳纳 米管 由　　　　片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径 生产　　　　　　、电池和传感器等
石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)制水泥、玻璃的共同原料是石灰石。 (　　)
(2)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物。 (　　)
(3)汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器,其主要原料为黏土。 (　　)
(4)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸盐。 (　　)
(5)光电池可以将光能直接转化为电能。 (　　)
(6)Si是太阳能电池和光导纤维的主要成分。 (　　)
(7)碳化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承。 (　　)
2.现有下列含硅物质:①硅酸钙CaSiO3,②长石KAlSi3O8,③石棉CaMg3Si4O12。它们在组成上有什么相同点
3.下列哪些材料是新型无机非金属材料
①氧化铝陶瓷　②氮化硅陶瓷　③碳化硅陶瓷
④氮化铝陶瓷　⑤氮化钛陶瓷　⑥硅化硼陶瓷
⑦二硅化铜陶瓷
【合作探究】
　硅酸盐材料
　　下图是常见的硅酸盐制品:
1.请指明各图中展示的硅酸盐制品所属的类别。它们都是混合物吗
2.上述所涉及的物质中,“含有的同一元素”是什么元素
3.Na2SiO3溶液放置在空气中会生成H2SiO3,写出反应的化学方程式。
4.现代工业制玻璃时除了用纯碱、石英之外,还用到了石灰石。试写出反应的化学方程式。
1.关于玻璃的认识
(1)制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化。制得的玻璃是混合物,没有固定的熔点。
(2)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。
(3)常见玻璃种类
玻璃种类 性能 用途
含铅的光学玻璃 透光性好,折射率高 制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜
加入硼酸盐的玻璃 耐化学腐蚀、耐温度急剧变化 制实验玻璃仪器
加入金属氧化物或盐得到的彩色玻璃 具有多种颜色 建筑、装饰
2.关于水泥的认识
(1)水泥具有吸水性,在空气中因吸水发生复杂的物理、化学变化而失去了原有的性质,因此变硬的水泥不能使用。
(2)水泥不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸盐,碳酸盐与酸反应会放出CO2。
下列关于硅酸盐的叙述正确的是(　　)。
①大部分硅酸盐难溶于水　②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分　③硅酸盐是由氧化物组成的一类盐,能够稳定存在
A.① B.①② C.②③ D.③
《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘土而为之……”“凡坯既成,干燥之后则堆积窖中,燃薪举火……”“浇水转锈,与造砖同法……”(锈主要为青色)下列说法错误的是(　　)。
A.沙子和粘土的主要成分为硅酸盐
B.“燃薪举火”使粘土发生了复杂的物理和化学变化
C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦
D.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
　新型无机非金属材料
　　材料是人类生存和发展的物质基础,人类使用的材料除了金属材料,还有无机非金属材料,材料的发展史就是一部人类文明史。科技的发展和社会的进步往往受到材料的制约,一种新材料的发现可能会给社会带来革命性的变化。新材料的不断涌现,旧材料功能的不断拓展,才使我们的世界日新月异,奔腾向前。你知道半导体材料和光导纤维的成分吗
1.二氧化硅是一种酸性氧化物。实验室中要熔化烧碱固体,现有三种坩埚:石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为应该选哪一种 简述选择的依据。
2.工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅,由此能否说明碳的还原性强于硅
3.已知:SiO2+4HFSiF4↑ +2H2O。SiO2既能与NaOH溶液发生反应,又能与氢氟酸发生反应,因此,SiO2属于两性氧化物,这种说法正确吗
4.你知道的碳纳米材料有哪些 碳化硅陶瓷是传统无机非金属材料还是新型无机非金属材料
1.硅的化学性质
(1)在常温下不活泼,但能与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4↑+2H2↑。
(2)加热条件下能与O2、Cl2等反应:Si+O2SiO2;Si+2Cl2SiCl4。
2.注意二氧化硅的两个反应
(1)碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液等不能用带玻璃塞的试剂瓶存放的原因:碱性试剂能与玻璃塞的主要成分SiO2反应,如2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O,Na2SiO3具有黏性,会将瓶塞和试剂瓶粘在一起。
(2)氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛放,可用氢氟酸雕刻玻璃。
下列叙述正确的是(　　)。
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者的物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强
C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂
D.SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅属于两性氧化物
纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(　　)。
A.X可用作木材防火剂
B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4
C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替
D.步骤Ⅲ在实验室中一般在蒸发皿中进行
【随堂检测】
1.下列物质中,按某分类标准能与玻璃、水泥、陶瓷归为一类的是(　　)。
A.砖瓦 B.光导纤维
C.水玻璃 D.晶体硅
2.钢化玻璃是用普通玻璃加热软化然后通过急速冷凝技术得到的,下列有关说法错误的是(　　)。
A.普通玻璃和钢化玻璃都没有固定的熔点
B.氮化硅陶瓷与玻璃不同,不属于传统的无机非金属材料
C.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分都是二氧化硅、碳酸钠和石灰石
D.玻璃瓶盛装烧碱溶液,须用橡胶塞
3.我国很早开始生产陶器和瓷器,并在民间广泛使用。明朝宋应星编写的《天工开物》中记载:“水火既济而土合。万室之国,日勤千人而不足,民用亦繁矣哉。”下列说法错误的是(　　)。
A.陶瓷是传统的无机非金属材料,与光导纤维的主要成分相同
B.制作传统陶瓷的主要原料为黏土
C.陶瓷材料在高温下不易被氧化,并对酸、碱具有良好的抗腐蚀能力
D.唐三彩陶器的黄色、褐色主要是来自着色剂——氧化铁
4.下列关于硅的叙述不正确的是(　　)。
A.硅是非金属元素,但其单质是灰黑色有金属光泽的固体
B.硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料
C.硅的化学性质不活泼,在常温下不与任何物质反应
D.当加热到一定温度时,硅能与氧气、氢气等非金属单质反应
5.(改编题)世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。
(1)生产硅酸盐产品水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是　　　　　　　。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
由化学方程式　　　　　　　(填“能”或“不能”)判断出酸性:H2SiO3>H2CO3。
(2)作场馆建筑材料黏合剂和防火剂的硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐。
①硅酸钠在空气中易与二氧化碳和水反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀,写出其反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
由此得出酸性:H2SiO3　　　　　　　(填“>”或“<”)H2CO3。
②写出硅酸钠和盐酸反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑),婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法正确的是　　　　　　　(填字母)。
A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B.高岭土为含水的铝硅酸盐
C.n=3
参考答案
自主预习·悟新知
一、硅、氧　光学　电学
1.硅氧四面体
2.黏土　纯碱、石灰石、石英砂
二、1.(1)第三周期第ⅣA族　(2)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑　Si(粗)+3HClSiHCl3+H2　　SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl　(3)①导体　绝缘体　半导体材料　②二氧化硅
3.C60　石墨　复合材料
效果检测
1.(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√
2.都是由硅、氧和金属元素组成的化合物,共同的物质类别是硅酸盐。
3.①②③④⑤⑥⑦。
合作探究·提素养
任务1　硅酸盐材料
问题生成
1.图1、2属于陶瓷,图3属于水泥,图4属于玻璃。它们都是混合物。
2.硅、氧元素。
3.Na2SiO3+H2O+CO2H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2H2SiO3↓+2NaHCO3。
4.Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
典型例题
例1　B　
解析　硅元素在地壳中含量居第二位,主要以硅酸盐和氧化物的形式稳定存在,是构成地壳岩石的主要成分,其结构复杂。
例2　A
解析　沙子的主要成分为二氧化硅,二氧化硅是氧化物,不属于硅酸盐,A项错误;粘土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理和化学变化,B项正确;由“浇水转锈,与造砖同法”可知,C项正确;粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料,D项正确。
任务2　新型无机非金属材料
问题生成
1.选择铁坩埚。铁不与烧碱(NaOH)反应,而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2,能与NaOH反应,使坩埚受损。
2.不能。因为比较物质氧化性、还原性的强弱,必须是在通常情况下发生的反应,题述反应是在高温条件下发生的,所以不能比较碳和硅的还原性强弱。
3.不正确;SiO2尽管能与氢氟酸反应,但与其他强酸(如HCI、HNO3等)不反应,故SiO2不属于两性氧化物,属于酸性氧化物。
4.碳纳米材料主要有富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。碳化硅陶瓷属于新型无机非金属材料。
典型例题
例3　C　
解析　CO2和SiO2都是酸性氧化物,化学性质相似,但物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比H2CO3弱,反应之所以能发生,是因为CO2为气体,可以脱离反应体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正确;SiO2与HF反应时生成的SiF4不是盐,所以SiO2不是两性氧化物,D项错误。
例4　D　
解析　分析流程图可知,反应Ⅰ为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,反应Ⅱ为Na2SiO3+H2SO4 H2SiO3↓+Na2SO4,反应Ⅲ为H2SiO3SiO2+H2O。X为硅酸钠溶液,可用作木材防火剂,A项正确;步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4,B项正确;碳酸的酸性比硅酸强,故步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替,C项正确;步骤Ⅲ为硅酸固体的灼烧,在实验室中一般在坩埚中进行,D项错误。
随堂检测·精评价
1.A　解析　玻璃、水泥、陶瓷和砖瓦都是传统的硅酸盐产品。光导纤维的主要成分是二氧化硅,水玻璃是硅酸钠的水溶液,A项符合题意。
2.C　解析　普通玻璃和钢化玻璃都是混合物,都没有固定的熔点,A项正确;氮化硅是新型无机非金属材料,玻璃属于传统的无机非金属材料,B项正确;钢化玻璃与普通玻璃的主要成分都是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅,生产玻璃的原料是石英砂、纯碱和石灰石,C项错误;玻璃中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应得到有黏性的硅酸钠,须用橡胶塞,D项正确。
3.A　解析　光导纤维的主要成分为二氧化硅,与陶瓷的主要成分(硅酸盐)不同,A项错误;制作传统陶瓷的主要原料是黏土,B项正确;陶瓷的主要成分是硅酸盐,性质稳定,高温下不易被氧化,并对酸、碱具有较好的抗腐蚀能力,C项正确;唐三彩陶器的黄色、褐色主要是因为添加了不同量的氧化铁,D项正确。
4.C　解析　A项,晶体硅的结构与金刚石类似,它是灰黑色有金属光泽的非金属固体,正确;B项,硅在元素周期表中处于金属元素和非金属元素的分界线附近,所以硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,正确;C项,硅的化学性质不活泼,但是在常温下能与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气,不正确;D项,加热和高温条件下,硅能与氧气、氢气等非金属单质反应,正确。
5.(1)石灰石　CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑　不能
(2)①Si+CO2+H2OH2SiO3↓+C　<
②Si+2H+H2SiO3↓
(3)AB
解析　(3)根据化合物中正负化合价代数和为0的原则,n×(+3)+2×(+4)+5×(-2)+4×(-1)=0,解得n=2,C项错误。

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