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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 第2課時 傳統無機非金屬材料
人教版必修第二冊
1．了解硅酸、硅酸鹽的性能和用途。
2．了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統無機非金屬材料的生產原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。
學習目標
1．通過研究硅酸鹽的結構與性質的關系，培養學生“宏觀辨識與微觀探析”的學科素養。
2．通過了解材料發展的歷史與前景，使學生認識化學在材料科學中的重要地位，體會化學的創造性和實用性，激發對化學科學的興趣。培養學生的“科學態度與社會責任”的學科素養。
素養目標
素養導向的學習目標
情境引入
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。
知識梳理
一、硅酸（H2SiO3）
①物理性質：硅酸是一種白色膠狀固體，不溶于水。
1.硅酸的性質
弱酸性：(酸性： HCl > H2CO3 > H2SiO3)
H2SiO3不能使指示劑變色
設計實驗證明三種酸酸性的強弱
②化學性質：
不穩定性：
知識梳理
2.硅酸的制備
思考：硅酸的制備可以讓SiO2和水反應制得嗎？
不能，二氧化硅難溶于水，又不與水反應。
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(膠體)
Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3(膠體) + Na2CO3
酸性強弱：鹽酸 > 硅酸
酸性強弱：碳酸 > 硅酸
實驗室用可溶性硅酸鹽與其他酸反應制備（強酸制弱酸原理）
實驗探究
硅酸的制取實驗
知識梳理
1．概念：由硅元素、氧元素和金屬元素組成的化合物。
2．結構
硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點。
3．性質
二、硅酸鹽材料
在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結合。其結構如右圖所示。
三、傳統無機非金屬材料——陶瓷、玻璃、水泥
陶瓷 玻璃 水泥
知識梳理
生產玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂(主要成分為SiO2),而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,那么在生產過程中發生了怎樣的反應 試寫出反應的化學方程式。
玻璃窯
知識梳理
三、傳統無機非金屬材料
1.玻璃
知識梳理
知識梳理
三、傳統無機非金屬材料
2.陶瓷
陶瓷是以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，經高溫燒結而成的。我國具有悠久的陶瓷制造歷史，在新石器時代，我們的祖先已能燒制陶器，至唐宋時期，我國的陶瓷制品已經享譽海內外。目前，陶瓷仍然在人類的生產和生活中扮演著重要的角色，得到了廣泛應用，如用于生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等。
知識梳理
三、傳統無機非金屬材料
3.水泥
普通硅酸鹽水泥的生產以黏土和石灰石為主要原料。二者與其他輔料經混合、研磨后在水泥回轉窯中煅燒，發生復雜的物理和化學變化，加入適量石膏調節水泥硬化速率，再磨成細粉就能得到普通水泥。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。
長江三峽大壩使用了大量水泥
產品 原料 主要設備 主要成分 用途
陶瓷 黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽) —— 硅酸鹽 建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等
玻璃(普通) 純堿、石灰石、石英砂 玻璃窯 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 建筑材料、光學儀器、各種器皿、高強度復合材料等
水泥 石灰石、黏土、適量石膏 水泥回轉窯 硅酸鹽 建筑和水利工程
知識梳理
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
【 答案】D
隨堂檢測
2. 宋代五大名窯分別為鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關于陶瓷的說法不正確的是(　　)
A．窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發生氧化還原反應導致的顏色變化
B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料
C．高品質的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物
D．陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸
【答案】C
【解析】不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發生氧化還原反應導致的顏色變化稱為窯變，故A正確；瓷器的原料主要是黏土，瓷器中含有多種硅酸鹽和二氧化硅，是混合物，故C錯誤；HF能與二氧化硅反應，陶瓷的主要成分是硅酸鹽和二氧化硅，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，故D正確。
隨堂檢測
3. “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
【答案】C
【解析】陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項錯誤；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸鹽，D項錯誤。
隨堂檢測
課堂小結
課后小項目
【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。
課下分組查閱資料，了解五大名窯各自有哪些特點？
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