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(共26張PPT)
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第三節 無機非金屬材料
課時2 傳統無機非金屬材料
貳
叁
知識導航
本節重難點
硅酸
壹
貳
傳統無機非金屬材料
叁
硅酸鹽
課堂導入
硅膠是什么？為什么可以用作干燥劑呢？
透明小球是硅酸逐漸聚合而形成的膠體-硅酸溶膠，硅酸濃度較大時，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強，常用做實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。
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硅酸（H2SiO3）物理性質
顏色：白色
狀態：膠狀固體
溶解性：不溶于水
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硅酸（H2SiO3）的制備
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(膠體)
Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3(膠體) + Na2CO3
結合碳酸的制備，硅酸的制備可以讓SiO2和水反應制得嗎？
二氧化硅難溶于水，又不與水反應，故實驗室用可溶性硅酸鹽與其他酸反應制備
強酸制弱酸
酸性強弱：鹽酸 > 硅酸
酸性強弱：碳酸 > 硅酸
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硅酸（H2SiO3）的化學性質
弱酸性：(酸性： HCl > H2CO3 > H2SiO3)
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(膠體)
Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3(膠體) + Na2CO3
不能使指示劑變色
不穩定性：（受熱易分解）
H2SiO3 H2O + SiO2
加熱
H4SiO4 H2O + H2SiO3
脫水
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硅酸（H2SiO3）的用途
食品、藥品的干燥劑
催化劑的載體
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【例1】下列關于硅酸的說法正確的是(　　 )
A.硅酸可以通過SiO2和水的化合反應直接制得
B.用反應Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(膠體)制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質
C.因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應
D.硅膠可用作袋裝食品的干燥劑
D
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許多無機非金屬材料（如水泥、玻璃、陶瓷）含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學、電學等性能。
材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，人類使用材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。
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材料的分類
金屬材料
材料
無機非金屬材料
有機高分子材料
復合材料
傳統無機非金屬材料
新型無機非金屬材料
(以硅酸鹽材料為主)
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硅酸鹽的存在
硅酸鹽一般結構復雜，存在于地殼、巖石中。
鉀云母
K(Al3Si3O10)(OH)2
高嶺石
Al2(Si2O5)(OH)4
橄欖石
Mg2SiO4
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硅酸鹽的定義與特點
（1）定義：由金屬、硅、氧等元素形成的鹽
（2）特點：
一般不溶于水(除Na、K鹽外)，化學穩定性高。
（3）表示方法：
① 將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物
A 活潑金屬氧化物 B 較活潑金屬氧化物 C SiO2 D H2O
② 氧化物之間用“·”隔開
③ 在氧化物前面按化學式中的比例添加系數，計量數以整數書寫
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鉀云母
K(Al3Si3O10)(OH)2
高嶺石
Al2(Si2O5)(OH)4
橄欖石
Mg2SiO4
硅酸鹽的表示方法
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
Al2O3·2SiO2·2H2O
2MgO ·SiO2
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【例2】歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然於碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是( )
A．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2
B．性質穩定，不易脫色
C．易溶解于強酸和強堿
D．x等于6
C
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【例3】青石棉是一種致癌物質，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學品之一，其化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時，還原產物只有NO，下列說法不正確的是(　　 )
A．青石棉是一種硅酸鹽產品
B．青石棉能完全溶解在NaOH溶液中
C．青石棉的化學組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被還原
B
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三大傳統硅酸鹽材料
玻璃
水泥
陶瓷
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玻璃
成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
原料：純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）
反應原理：
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
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加入元素或物質
含鉛原料
硼酸鹽
金屬氧化物或鹽
玻璃特性
用途
光學玻璃：透光性好、折射率高
耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化
彩色玻璃
制造眼鏡、照相機和光學儀器的透鏡
制造可用于實驗室使用的玻璃儀器
用于建筑和裝飾
不同性能和用途的玻璃
光學玻璃
玻璃儀器
彩色玻璃
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水泥
成分：硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)
原料：黏土和石灰石、適量石膏
反應原理：SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
用途：水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程
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陶瓷
成分：含水的鋁硅酸鹽
原料：黏土
用途：用于生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等
反應原理：高溫燒結而成
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【閱讀拓展】中國是瓷器的故鄉，至宋代時，是瓷業最為繁榮的時期。當時的官窯、汝窯、哥窯、鈞窯和定窯并稱為宋代五大名窯。其中鈞窯以“人窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。
官窯弦紋瓶
汝窯天藍釉螭龍雙耳瓶
哥窯貫耳瓶
鈞窯紫紅斑小盞
定窯刻花盤口壺
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【例4】“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法正確的是(　 　)
A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品
B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英
C．硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高
D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽
C
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【例5】《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是(　　)
A．沙子和粘土主要成分為硅酸鹽
B．“燃薪舉火”使粘土發生復雜的物理化學變化
C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦
D．粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料
A
課堂小結
定義、特性與書寫方法
傳統無機非金屬材料
陶瓷
玻璃
水泥
（硅酸鹽產品）
硅酸鹽
硅酸
制備
物理性質
化學性質及用途
弱酸性
不穩定性
干燥劑和催化劑載體
強酸制弱酸
白色膠狀固體，
不溶于水
謝謝觀看
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