1、吉林市长岭县第四中学高一化学4.1.2无机非金属材料的主角硅学习目标： 1、了解硅的一此简单性质，知道硅酸钠的一些简单性质。2、对硅酸盐工业及一些产品有大致印象。3、进一步认识化学与生产、生活实际的联系。学习重点认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。学习过程：上一节我们学到的硅酸钠，是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数是不溶于水的。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。二.硅酸盐1、硅酸盐定义：2、硅酸钠实验：取两根一样的干燥布条(其中一根在硅酸钠溶液中浸过)在火焰上燃烧。回答：两根布条燃烧的情况一样吗？现象有何不同？结论：不一样。一根很容易燃烧，一根不燃。思考：是什么原因造成了这样的差别呢？
2、讲解不燃的布条是由于我预先在硅酸钠溶液中浸泡并晒干的。这也是硅酸钠的用途之一。硅酸钠的水溶液俗名“水玻璃”，其用途很广，建筑工业及造纸工业用它做粘合剂。木材或织物用水玻璃浸泡过后既防腐又不易着火。浸过水玻璃的鲜蛋可以长期保存。水玻璃还用作软水剂，洗涤剂和制肥皂的填料。它也是制硅胶和分子筛的原料。硅酸钠：水溶液俗称水玻璃，可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。由于铝与硅在元素周期表位置相邻、离子大小相近，铝离子通常或多或少的置换硅酸盐中的正四价硅，形成铝硅酸盐。为了保持电中性，回引入其他正离子，从而增大了硅酸盐的丰富性和复杂性。硅酸盐矿石长期风化会成为粘土，并且生成土壤胶体。土壤胶体一般带负电荷，能
3、吸附土壤中的铵根离子及钾离子，具有保肥能力 。这是大自然对人类的馈赠，我们应该爱护大地母亲。我们日常所说的粘土,它的化学成分主要是由Al2Si2O5(OH)4组成。粘土：化学成分主要是：Al2Si2O5(OH)4，土壤胶体一般带负电荷，具有保肥能力。你了解呢？China的中文意义，三大硅酸盐工业。应用广泛的硅酸盐工业： 3、硅酸盐工业：产品主要原料主要设备反应条件主要反应或主要成分主要性质水泥粘土、石灰石、(石膏)适量水泥回转窑高温硅酸三钙：3CaOSiO2硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：3CaOAl2O3水硬性玻璃纯 碱石灰石石 英玻璃窑高温Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2C
4、aCO3+SiO2CaSiO3+CO2成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2陶瓷硅酸盐产品简介：4、硅酸盐可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成，如：硅酸钠是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数不溶于水，而且结构很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开例题Na2SiO3可以写成Na2O SiO2练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐粘土：化学成分主要是：Al2Si2O5(OH)4 以氧化物形式表示为（ ）钠
5、长石：NaAlSi3Oa a为（ ），若以氧化物形式表示为（ ） 资料卡片，练习氧化物表示形式。4、氧化物表示形式：硅酸钠： Na2OSiO2石棉：3MgOCaO4SiO2长石：K2OAl2O36SiO2普通玻璃：CaONa2O6SiO2黏土：Al2O32SiO22H2O阅读科学视野新型陶瓷。结构陶瓷：主要是指发挥其机械、热、化学等性能的一大类新型陶瓷材料，它可以在许多苛刻的工作环境下服役，因而成为许多新兴科学技术得以实现的关键。在空间技术领域，制造宇宙飞船需要能承受高温和温度急变、强度高、重量轻且长寿的结构材料和防护材料，在这方面，结构陶瓷占有绝对优势。从第一艘宇宙飞船即开始使用高温与低温的
6、隔热瓦，碳-石英复合烧蚀材料已成功地应用于发射和回收人造地球卫星。未来空间技术的发展将更加依赖于新型结构材料的应用，在这方面结构陶瓷尤其是陶瓷基复合材料和碳/碳复合材料远远优于其他材料。压电陶瓷：你听说过会说话、会唱歌的陶瓷吗？会侦察、会指挥、能诊断、能生电的陶瓷吗？这就是压电陶瓷，属于现代功能陶瓷。神奇的压电陶瓷-海中雷达侦察兵：雷达是用无线电原理对空中目标搜索、定位、导向的通讯工具，而在水中不能发挥作用。用压电陶瓷制成的声纳系统可在水中起到同样的作用，在军事上搜索敌潜艇，渔雷活动状况是否对我方有威胁.活动方位、速度等，我方根据动态目标对渔雷等起到导航、攻击指挥作用。在民用上，探测海中鱼群分
7、布和种类以便有计划捕捞，打捞遇难船物等。压电陶瓷组成的声纳系统誉为水中雷达侦察兵。透明陶瓷：陶瓷一般是不透光的，由于陶瓷的不透光，使陶瓷的用途受到很多的限制。科学家经过长时间悉心研究后，终于在1957年制成了世界上第一片透光陶瓷。透光陶瓷有着广泛的用途。当透光陶瓷问世后，使高压钠灯的研制成功。高压钠灯是一种发光效率很高的电光源，在同样功率下一盏高压钠灯能顶两盏高压汞灯，且光线柔和、银白，在高压钠灯下看物体不但清楚，且不刺眼。另外高压钠灯还具有特殊的本领，光线能透过浓雾不被散射，作为道路、汽车、广场的用灯特别合适。超导陶瓷： 1973年，人们发现了超导合金铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该
8、记录保持了13年。1986年，设在瑞士苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧）具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地被突破了。1987年底，铊钡钙铜氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从19861987年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了100K以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！高温超
9、导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。生物陶瓷：生物陶瓷指与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。生物陶瓷可分为与生物体相关的植入陶瓷和与生物化学相关的生物工艺学陶瓷。前者植入体内以恢复和增强生物体的机能，是直接与生物体接触使用的生物陶瓷。后者用于固定酶、分离细菌和病毒以及作为生物化学反应的催化剂，是使用时不直接与生物体接触的生物陶瓷。特殊功能含硅物质：碳化硅、硅橡胶、硅钢、分子筛。5、新型陶瓷：结构陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。三、硅单质阅读：请大家阅读课本P79的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物质性质等方面的内容。投影图4-11硅晶体思考：硅元素
10、以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？硅有几种同素异形体？分别是什么？回答硅以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里；硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。以化合态存在于自然界，有两种同素异形体。(1) 物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体。(2) 硅单质的化学性质常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时，能跟一些非金属反应，如它也能和氧气反应生成二氧化硅。Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+O2SiO2硅的各种用途： 半
11、导体材料；太阳能电池。练习1.下列物质中属于纯净物的是A.Na2CO310H2O B.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃2.下列叙述正确的是A.酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同3.下列物质有固定熔点的是A.水泥 B.玻璃 C.Na2OSiO2 D.水玻璃小结写出下列转化关系中的化学方程式：3009508、制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现Si(s)3HCl()=SiHCl3()H2() SiHCl3H2=Si3HCl对上述两个反应的下列叙述中，错误的是( )A
12、.两个反应都是置换反应 B.反应不是置换反应 C由于反应放热，则反应一定吸热 D.两个反应都是氧化还原反应9、下面有关硅的叙述中，正确的是( )A. 光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的B.硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在D.硅在电子工业中，是最重要的半导体材料10、二氧化硅是酸酐的原因是( )A.它溶于水得相应的酸 B.它对应的水化物是可溶性强酸C.它与强碱溶液反应只生成盐和水 D.它是非金属氧化物高温11、能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是( )A.CO2是气体，而SiO2是固体 B.高温下能发生反应 N
13、a2CO3SiO2=Na2SiO3CO2C.CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水 D.CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成18、下列关于硅的叙述中，错误的是（ ）A硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石 B晶体硅的结构类似于金刚石，硬度也很大C常温下硅很稳定，不能跟强酸反应 D含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性17、硅酸铜钡是当今用最新科学技术合成的一种物质，然而现在发现，我国秦兵马俑用的一种颜料是硅酸铜钡。下列关于硅酸铜钡的说法中错误的是( ) （）A易溶于水B难溶于水C属于硅酸盐D属于氧化物22、下列离子方程式，正确的是 （ ）A澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+ +2OH
14、- +CO2 =CaCO3+H2OB碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32- +SiO2=SiO32- +CO2C二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2 +2OH- = SiO32-+H2OD硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3 +2OH- = SiO32-+2H2O25、 “911”事件发生后，美国世贸大厦轰然倒下。在清理废墟中，人们发现很多石棉。石棉是一种压缩强度大、柔软性强、耐热、耐火、耐酸和耐碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌。（1）有一种石棉叫做石棉矿青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2写成氧化物的形式为 ；分子中铁的化合价为 ，我们可以看作；其物质的量分数为。
15、（2）云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高电解强度、化学惰性和热稳定性。叶蜡石的成分为AlSi2(OH)O5，白云母可看作叶蜡石中的Si()被Al()所取代，再由K（I）平衡其电荷形成的，则白云母写成氧化物的形式为。（3）研究表明，在原硅酸盐中，Al()很容易取代Si()而不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看，Al()与Si()最直接的关系是。30、判断下列说法的正误，并加以解释。在括号中填正误，横线上填解释。(1)二氧化硅溶于水显酸性。( ) 。(2)二氧化碳通入水玻璃可得到硅酸。( ) 。高温(3)已知高温时有CaCO3SiO2=CaSiO3CO2 ，所以硅酸的
16、酸性比碳酸强。( ) 。(4)因为二氧化硅属于酸性氧化物，所以它不溶于任何酸。( ) _ 。31、某学生兴趣小组想利用高岭土其主要成分是Al2O32SiO22H2O试验新型的净水剂。试验程序如下： 其中滤液E就是欲求的净水剂。试回答下列问题：写出混合物A、B，滤液C、D的主要成分A： ；B： ；C： ；D： 。写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式 ； 该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有 A玻璃坩埚 B瓷坩埚 C氧化铝坩埚 D铁坩埚33由硅、铁、铝组成的试样19.4g均匀地分成等质量的两份：一份与足量的稀硫酸反应可产生气体aL；一份与足量的氢氧化钠溶液反应也能产生同种气体bL，合并两次所收集的气体共11.2L，试分析此试样的组成？（气体均在标准状况下测得其体积，且a=b）