1、第三講 無機非金屬材料模塊1：無機非金屬材料 一、 硅酸鹽材料1無機非金屬材料2傳統無機非金屬材料產品原料主要成分應用陶瓷_（含水的鋁硅酸鹽）生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具普通玻璃_（SiO2）_生產建筑材料、光學儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維用于高強度復合材料水泥_、少量石膏水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復雜的物理變化和化學變化而制得。你能寫出發(fā)生反應的化學方程式嗎？二、新型無機非金屬材料1硅和二氧化硅（1）硅元素的存在與結構存在原子結構示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第_位_（2）單質硅

2、的制備：工業(yè)上利用焦炭與SiO2在高溫下反應制備粗硅，由此能否說明碳的還原性大于硅？硅和二氧化硅的用途2新型陶瓷3碳納米材料碳納米材料在_等領域有著廣闊的應用前景。結構特點應用富勒烯由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱代表物C60開啟碳納米材料研究和應用的新時代碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑用于生產_、電池和傳感器石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨應用于光電器件、超級電容器、電池和復合材料【情境思考】從陶瓷材料發(fā)展的歷史來看，經歷了三次飛躍。由陶器進入瓷器這是第一次飛躍；由傳統陶瓷發(fā)展到精細陶瓷是第二次飛躍；精細陶瓷粉體的顆粒較大，屬微米級（10-6 m），用新的制備方法

3、把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，用這種超細微粉體粒子來制造陶瓷材材料，得到新一代納米陶瓷，這是陶瓷材料的第三次飛躍。納米陶瓷具有延展性，有的甚至出現超塑性。納米陶瓷被稱為21世紀陶瓷。陶器瓷器精細陶瓷納米陶瓷試分析傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料各有什么優(yōu)點？知識點二氧化碳與二氧化硅的性質比較物質二氧化硅二氧化碳存在存在于巖石、沙子、石英、水晶、硅藻土中空氣，燃料的燃燒產物物理性質固體，難溶于水，熔、沸點高，硬度大通常情況下為無色無味氣體，密度比空氣大，微溶于水化學性質與水不反應CO2+H2O=H2CO3與酸只與氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反應與堿液（NaOH）SiO

4、2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（盛堿液的試劑瓶用橡膠塞）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或CO2+NaOH=NaHCO3與堿性氧化物如與CaO反應：SiO2+CaOCaSiO3如與Na2O反應：CO2+Na2O=Na2CO3與碳反應SiO2+2C Si+2COCO2+C 2CO用途制飾品、坩堝、光導纖維干冰用于人工降雨【知識拓展】硅及其化合物性質的“九大反常”（1）碳族元素的主要化合價一般是+2、+4價，而硅常見的是+4價。（2）硅的還原性比碳強，而碳在高溫下卻能從SiO2中還原出硅。（3）非金屬單質與強堿反應一般不生成氫氣，而硅卻能與強堿溶液反應產生氫氣。（4）非金屬單質一般

5、不與非氧化性酸反應，而硅不但能與氫氟酸反應，而且還有H2生成（類似于較活潑金屬與酸的置換反應），Si+4HF=SiF4+2H2。（5）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。（6）非金屬氧化物的熔、沸點一般較低，但SiO2的熔、沸點卻很高。（7）酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2卻能與氫氟酸作用。SiO2+4HF=SiF4+2H2O。（8）無機酸一般易溶于水，而H2SiO3卻難溶于水。（9）因H2CO3的酸性強于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，但在高溫下Na

6、2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能發(fā)生。盛NaOH溶液的試劑瓶一般是玻璃瓶、橡膠塞，你知道這是為什么嗎？ SiO2既能與NaOH溶液反應，也能與氫氟酸反應，能認為SiO2屬于兩性氧化物嗎？【典例】（2019嘉興高一檢測）下列敘述正確的是（）ACO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質相似B因為CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2，所以硅酸的酸性比碳酸強CCO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑DSiO2既能和NaOH反應，又能和HF反應，所以二氧化硅屬于兩性氧化物【母題追問】（1）利用化學方程式說明碳酸和硅酸的酸性強弱。C項發(fā)生的反應中碳的作用是否相同？2018年 1

7、1月5日至7日，世界光纖光纜大會在杭州舉行。本次大會以“一個光纖連接的智能世界”為主題，圍繞“全球光纖光纜供需走勢”、“5G和物聯網帶來的需求展望”、“一帶一路”倡議和“智能制造”等熱點議題展開深入討論與交流。光纜的主要成分為SiO2。下列敘述正確的是（）ACO2與SiO2都能跟H2O反應生成相應的酸BSiO2與CO2都不能與酸反應CSiO2與CO2（干冰）都能夠與氫氧化鈉溶液反應D水晶的主要成分是SiC1（2019蘭州高一檢測）下列關于二氧化硅的敘述不正確的是（）光導纖維主要成分是SiO2，故SiO2可以導電能跟強堿反應，但不能與水反應SiO2的熔、沸點較低既不是酸性氧化物，又不是堿性氧化物

8、A和BC和D只有2硅及其化合物在材料領域中應用廣泛。下列說法正確的是（）A水晶項鏈是硅酸鹽制品B硅單質廣泛用于光纖通訊C利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品D水泥、玻璃、陶瓷屬于傳統無機非金屬材料3下列關于碳和硅的敘述中，正確的是（）A其氧化物都能與NaOH溶液反應B其單質在加熱時都能跟O2反應C其氧化物都能溶于水生成相應的酸D碳和硅兩種元素共有兩種單質【素養(yǎng)提升】 “瑪瑙”早期被書寫成“馬腦”。因“色如馬腦，故從彼名”。自佛經傳入中國后，翻譯人員考慮到“馬腦屬玉石類”，于是巧妙地譯成“瑪瑙”。瑪瑙的主要成分為二氧化硅，由于與水化二氧化硅（硅酸）交替而常重復成層。因其夾雜氧化金屬，顏色可從極淡色以至暗色

9、。想一想如何由二氧化硅制取硅酸（H2SiO3）？模塊1：無機非金屬材料 一、 硅酸鹽材料1無機非金屬材料2傳統無機非金屬材料產品原料主要成分應用陶瓷_黏土（含水的鋁硅酸鹽）生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具普通玻璃純堿、石灰石和石英（SiO2）Na2SiO3、CaSiO3、SiO2生產建筑材料、光學儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維用于高強度復合材料水泥黏土和石灰石、少量石膏水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復雜的物理變化和化學變化而制得。你能寫出發(fā)生反應的化學方程式嗎？由原料和玻璃的成分及反應條件“熔融”，

10、可知反應的化學方程式為SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2， SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2。二、新型無機非金屬材料1硅和二氧化硅（1）硅元素的存在與結構存在原子結構示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第2位氧化物和硅酸鹽第三周期、A族（2）單質硅的制備：工業(yè)上利用焦炭與SiO2在高溫下反應制備粗硅，由此能否說明碳的還原性大于硅？不能。比較氧化性、還原性的強弱，必須是在通常情況下發(fā)生的反應，上述反應是在高溫條件下發(fā)生的，故不能比較還原性的強弱。硅和二氧化硅的用途2新型陶瓷3碳納米材料碳納米材料在能源、信息、醫(yī)藥_等領域有著廣闊的應用前景。結構特點應用富勒烯由碳原子構成的

11、一系列籠形分子的總稱代表物C60開啟碳納米材料研究和應用的新時代碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑用于生產復合材料、電池和傳感器石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨應用于光電器件、超級電容器、電池和復合材料【情境思考】從陶瓷材料發(fā)展的歷史來看，經歷了三次飛躍。由陶器進入瓷器這是第一次飛躍；由傳統陶瓷發(fā)展到精細陶瓷是第二次飛躍；精細陶瓷粉體的顆粒較大，屬微米級（10-6 m），用新的制備方法把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，用這種超細微粉體粒子來制造陶瓷材材料，得到新一代納米陶瓷，這是陶瓷材料的第三次飛躍。納米陶瓷具有延展性，有的甚至出現超塑性。納米陶瓷被稱為21世紀陶瓷。陶器瓷器

12、精細陶瓷納米陶瓷傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的比較：傳統無機非金屬材料具有性質穩(wěn)定、抗腐蝕、耐高溫等優(yōu)點，但質脆，經不起熱沖擊。新型無機非金屬材料除具有傳統無機非金屬材料的優(yōu)點外，還有某些特征如：強度高、具有電學、光學特性和生物功能等。試分析傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料各有什么優(yōu)點？知識點二氧化碳與二氧化硅的性質比較物質二氧化硅二氧化碳存在存在于巖石、沙子、石英、水晶、硅藻土中空氣，燃料的燃燒產物物理性質固體，難溶于水，熔、沸點高，硬度大通常情況下為無色無味氣體，密度比空氣大，微溶于水化學性質與水不反應CO2+H2O=H2CO3與酸只與氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4

13、+2H2O不反應與堿液（NaOH）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（盛堿液的試劑瓶用橡膠塞）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或CO2+NaOH=NaHCO3與堿性氧化物如與CaO反應：SiO2+CaOCaSiO3如與Na2O反應：CO2+Na2O=Na2CO3與碳反應SiO2+2C Si+2COCO2+C 2CO用途制飾品、坩堝、光導纖維干冰用于人工降雨【知識拓展】硅及其化合物性質的“九大反常”（1）碳族元素的主要化合價一般是+2、+4價，而硅常見的是+4價。（2）硅的還原性比碳強，而碳在高溫下卻能從SiO2中還原出硅。（3）非金屬單質與強堿反應一般不生成氫氣，而硅卻能與強

14、堿溶液反應產生氫氣。（4）非金屬單質一般不與非氧化性酸反應，而硅不但能與氫氟酸反應，而且還有H2生成（類似于較活潑金屬與酸的置換反應），Si+4HF=SiF4+2H2。（5）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。（6）非金屬氧化物的熔、沸點一般較低，但SiO2的熔、沸點卻很高。（7）酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2卻能與氫氟酸作用。SiO2+4HF=SiF4+2H2O。（8）無機酸一般易溶于水，而H2SiO3卻難溶于水。（9）因H2CO3的酸性強于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應：Na2SiO3+CO2+H2O=H

15、2SiO3+Na2CO3，但在高溫下Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能發(fā)生。盛NaOH溶液的試劑瓶一般是玻璃瓶、橡膠塞，你知道這是為什么嗎？ 試劑瓶的瓶塞一般是毛玻璃，易與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉溶液，從而使瓶塞與瓶壁黏合在一起而難以打開，所以盛NaOH溶液的試劑瓶一般是玻璃瓶、橡膠塞。SiO2既能與NaOH溶液反應，也能與氫氟酸反應，能認為SiO2屬于兩性氧化物嗎？SiO2不屬于兩性氧化物。兩性氧化物指既能與酸反應，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應，但并不生成鹽和水。【典例】（2019嘉興高一檢測）下列敘述正確的是（C）ACO2和SiO2都是酸性氧化物

16、，所以兩者物理性質相似B因為CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2，所以硅酸的酸性比碳酸強CCO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑DSiO2既能和NaOH反應，又能和HF反應，所以二氧化硅屬于兩性氧化物【母題追問】（1）利用化學方程式說明碳酸和硅酸的酸性強弱。向硅酸鈉溶液中通入CO2氣體，發(fā)生反應Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，根據“較強酸制較弱酸”的原理，可知碳酸的酸性比硅酸強。C項發(fā)生的反應中碳的作用是否相同？相同。反應C+CO2 2CO、2C+SiO2 Si+2CO中碳都作還原劑。2018年 11月5日至7日，世界光纖光纜大會在杭州舉行。本次大會以“一

17、個光纖連接的智能世界”為主題，圍繞“全球光纖光纜供需走勢”、“5G和物聯網帶來的需求展望”、“一帶一路”倡議和“智能制造”等熱點議題展開深入討論與交流。光纜的主要成分為SiO2。下列敘述正確的是（C）ACO2與SiO2都能跟H2O反應生成相應的酸BSiO2與CO2都不能與酸反應CSiO2與CO2（干冰）都能夠與氫氧化鈉溶液反應D水晶的主要成分是SiC1（2019蘭州高一檢測）下列關于二氧化硅的敘述不正確的是（B）光導纖維主要成分是SiO2，故SiO2可以導電能跟強堿反應，但不能與水反應SiO2的熔、沸點較低既不是酸性氧化物，又不是堿性氧化物A和BC和D只有2硅及其化合物在材料領域中應用廣泛。下列說法正確的是（D）A水晶項鏈是硅酸鹽制品B硅單質廣泛用于光纖通訊C利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品D水泥、玻璃、陶瓷屬于傳統無機非金屬材料3下列關于碳和