化学人教版（2019）必修第二册5.3.1硅酸盐材料（共21张ppt）

(共21张PPT)
化学
高中
人教版
必修二
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
课时1 硅酸盐材料
学习目标
1. 通过传统硅酸盐的用途和性质，了解硅酸盐的结构
2. 了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学习化学的兴趣
情境导入
许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用材料除了金属材料，还有无机非金属材料等
随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。
材料分类
学知识
了解冬奥会上的塑料新材料，总结材料有哪些类别，如何分类？
无机非金属材料
金属材料：包含纯金属和合金
有机高分子材料
新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纤维等
复合材料
无机非金属材料由什么物质组成？有什么性质？
【思考】
传统无机非金属材料：如玻璃、陶瓷、水泥
硅酸盐材料
学知识
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传统无机非金属材料
硅酸盐材料
硅酸盐
存在：
定义：
表示方法：
硅酸盐一般结构复杂，存在于地壳、岩石中
由金属、硅、氧等元素形成的盐
①用盐的化学式表示，如Na2SiO3、CaSiO3
②用氧化物的形式表示，如Na2O SiO2、CaO SiO2
硅酸盐材料
学知识
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①书写形式一般为：X金属氧化物 Y SiO2 Z H2O
②元素化合价不变、原子比例不变
③计量数以整数书写
④多种金属同时存在，活泼的写在前面
【注意】
Al2O3·2SiO2·2H2O
K2O·Al2O3·2SiO2
长石（KAlSi3O8）、高岭土[Al2Si2O5(OH)4]如何用氧化物的形式表示？
【思考】
硅酸盐的结构
学知识
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资料卡片——硅酸盐的结构
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合4个O，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。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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
有例外：Na2SiO3
学知识
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Na2SiO3
物理性质
化学性质
白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。
与酸反应：
Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2(过量） 2NaHCO3+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2(少量） Na2CO3+H2SiO3↓
硅酸：高中化学唯一难溶性酸
这些反应的反应类型是什么？遵循什么反应原理？
【思考】
俗称泡花碱
硅酸盐
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学知识
H2SiO3
是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱，溶解度很小,不稳定，受热易分解
H2SiO3 H2O+SiO2
如何证明酸性盐酸>碳酸>硅酸？
【思考】
A
B
C
D
A：Na2CO3/NaHCO3
B : HCl
C : 饱和NaHCO3
D : Na2SiO3
硅酸
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学知识
用途
①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
硅酸
聚合
硅酸凝胶
干燥脱水
硅酸干凝胶
“硅胶”
硅酸钠的用途
硅酸的用途
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学知识
传统无机硅酸盐材料
现在家居装修以明亮，简洁，实用的风格为主流，大家能判断都用到哪些材料以及它们的类别吗？
【活动】
玻璃
传统无机非金属材料
铝合金
金属材料
木纹砖
传统无机非金属材料
陶瓷
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学知识
陶瓷
原料
性质
黏土 (主要成分为含水的铝硅酸盐)
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点
生产建筑材料、
绝缘材料、
日用器皿、
卫生洁具等
应用
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学知识
原料
设备
原理
纯碱、石灰石和石英砂
玻璃窑
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
成分
【思考】
高温条件下反应的原理是什么？
沙与火的猝练
玻璃
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学知识
玻璃
生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。
资料卡片
生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。
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学知识
玻璃
加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。
着色剂 玻璃颜色
MnO2 紫色
CoO、 Co2O3 紫红色
FeO、 K2Cr2O7 绿色
CdS、 Fe2O3 、Sb2S3 黄色
AuCl 、 Cu2O 红色
CuO 、 MnO2 、 Fe3O4 黑色
【思考】
家中常用的玻璃为什么微微带绿色？
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学知识
原料
设备
黏土、石灰石（再加入少量石膏）
水泥回转窑
作用：调节水泥硬化速率
【注意】
水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土
水泥
练能力
提升练习
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下列有关说法不正确的是(　　)
A.从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素,如陶瓷、玻璃
B.硅酸盐制品的性质稳定，熔点较高、耐腐蚀
C.硅酸钠(Na2SiO3)是最常见的硅酸盐，用氧化物的形式可表示为Na2O·SiO2
D.生产水泥和普通玻璃的每一种原料都含有硅元素
解析：
生产水泥的原料为黏土、石灰石等,生产普通玻璃的原料为石英砂、纯碱和石灰石等,并不是每一种原料都含有硅元素,故D不正确。
D
练能力
提升练习
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2.(2019·全国卷Ⅰ，7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
A
本课总结
产品 原料 主要成分及反应 应用
陶瓷 _______(含水的铝硅酸盐)
玻璃
水泥
黏土
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）
普通玻璃：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料
黏土和石灰石以及其他辅料
Na2CO3+SiO2= Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2↑
高温
高温
本课总结
无机非金属
材料
硅酸盐
传统无机非金属材料
陶瓷：原料、用途
玻璃：原料、设备、原理、用途
水泥：原料、设备
存在：岩石
组成：金属元素，硅和氧元素
表示：X金属氧化物 Y SiO2 Z H2O
硅酸钠：可溶性硅酸盐，俗称泡花碱，水溶液称为水玻璃，用于粘合剂，阻燃剂
Thank you