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课件网) 第三节 无机非金属材料 目 标 素 养 1.能基于材料组成认识常见传统无机非金属材料的生产原料和广泛应用。 2.能基于硅酸盐的结构特点认识传统无机非金属材料的性能。 3.能基于单质硅和二氧化硅的结构与性能特点认识其重要应用,进而认识新型无机非金属材料的广泛应用。 4.了解工业制备高纯硅的原理,掌握二氧化硅的重要化学性质。 知 识 概 览 一、硅酸盐的结构、性质、用途 1.结构:在硅酸盐中,硅原子和氧原子构成了硅氧 四面体 。如图所示,四面体通过顶角的氧原子彼此相连,每个氧原子为两 个四面体所共有。 2.性质:结构决定性质。硅酸盐的特殊结构决定了多数硅酸盐具有硬度 高 、熔点 高 、 难 溶于水、化学性质 稳定 、耐 腐蚀等特点。 3.用途:性质决定用途。硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一类优良的材料得到广泛应用。作为传统无机非金属材料主角的三大硅酸盐材料: 水泥 、玻璃 、陶瓷 。 二、三种硅酸盐材料的对比 微训练下列物质中,不含有硅酸盐的是( )。 A.玻璃 B.硅芯片 C.黏土 D.普通水泥 答案:B 解析:玻璃是常见的硅酸盐产品,普通水泥主要原料之一为黏土,黏土中含有硅酸盐,而硅芯片中不含硅酸盐,其含硅单质,硅是良好的半导体材料。 三、新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅。 (1)存在:硅在地壳中的含量居第二位。硅的原子序数是14,原子结构示意图是_____,硅元素位于元素周期表 第 三 周期第 ⅣA 族;硅单质的导电性介于导体与绝缘体之间,是应用最广泛的 半导体 材料。 硅在自然界主要以 硅酸盐 和SiO2的形式存在。 (2)主要应用。 (3)高纯硅的制备。 微判断(1)硅元素在自然界中既有化合态,又有游离态。 ( ) (2)石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子的主要成分都是SiO2。( ) × √ 2.新型陶瓷———碳化硅(SiC)。 3.碳纳米材料。 (1)富勒烯:由 碳原子 构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C60。 (2)碳纳米管:可看成由 石墨 片层卷成的管状物。碳纳米管的比表面积大,强度高,电学性能优良,可用于生产复合材料、电池和传感器等。 (3)石墨烯:只有 一个碳原子 直径厚度的单层石墨,其电阻率低、热导率高,具有很高的强度。 一 硅酸盐和传统无机非金属材料 问题探究 据文史记载,玻璃在人类生活中的出现与使用已经有四千多年的历史,古埃及和美索不达米亚的遗址里,都曾有小玻璃珠的出土。3 000多年前,有人发现在火焰的作用下,矿物“天然苏打”与沙滩上的石英砂发生化学反应产生的晶体,就是最早的玻璃。 (1)写出苏打和石英砂发生反应的化学方程式。 提示:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑。 (2)上述反应能否说明硅酸的酸性比碳酸的强 提示:不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的,不是在水溶液中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态,能脱离反应体系,使反应向生成Na2SiO3的方向进行。 重难归纳 1.传统无机非金属材料。 关于玻璃成分与性质的易错问题。 (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)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花纹,4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O。 2.硅酸盐。 (1)性质。 ①多数硅酸盐难溶于水,常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。 ②一般硅酸盐硬度高,耐高温,难分解。 ③硅酸酸性弱,且不溶于水,所以可溶性硅酸盐能与酸反应。 (2)硅酸钠。 ①物理性质:可溶于水,水溶液俗称“水玻璃”,黏结力强,耐高温,可用作黏合剂和防火剂。 ②化学性质:能与酸反应。 Na2SiO3+2HCl═2NaCl+H2SiO3↓。 Na2SiO3+CO2+H2O═Na2CO3+H2SiO3↓。 特别提醒 实验室盛放碱溶液的试剂瓶不用 ... ...
