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1、中学化学精品资料第二单元功能各异的无机非金属材料学习目标：1.了解生活中无机非金属材料的应用与人类文明发展的密切关系。2.知道陶瓷、玻璃、水泥的主要成分、生产原料和生产过程，使学生对化学与生产生活实际的联系有进一步的认识。(重点)3.了解光导纤维和新型陶瓷材料的特点及用途，使学生充分认识到科学技术在现代社会中的重要性。(重点)自 主 预 习探 新 知一、生活中的硅酸盐材料1硅酸盐材料：陶瓷、普通玻璃、水泥的主要成分是硅酸盐。2从黏土到陶瓷(1)原料：陶器和瓷器都是用黏土制造的。(2)烧制过程：黏土的主要成分是硅酸盐。黏土去除杂质后，经过加水混匀制成所需形状的坯件，再经过高温烧制就可以得到陶瓷制
2、品。陶瓷在高温烧成时发生了复杂的物理变化和化学变化。3形形色色的玻璃(1)玻璃的制作原料和成分：普通玻璃是以石英砂、碳酸钠和碳酸钙为原料，粉碎后按一定比例混合在熔炉中共熔制成的。其主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。玻璃是混合物，没有固定的熔点。制备玻璃反应过程的化学方程式为：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)特种玻璃 (3)玻璃加工两工艺玻璃刻花氢氟酸对玻璃具有腐蚀作用，可用于玻璃的雕刻，反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O。玻璃镀银玻璃上镀银涉及的三个离子方程式为AgNH3H2O=AgOHNH，AgOH2NH3
3、H2O=Ag(NH3)2OH2H2O,2Ag(NH3)2CH2OH(CHOH)4CHO2OHCH2OH(CHOH)4COONH2Ag3NH3H2O。3硅酸盐水泥水泥二、光导纤维和新型陶瓷材料1光导纤维(1)光导纤维的成分是SiO2，制备时发生的化学反应为SiCl4(g)O2(g)SiO2(s)2Cl2(g)。(2)光导纤维的用途由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，其优点为容量大、速度快；光纤可用于传输激光，在医疗方面有重要用途；光纤可用于制造各种传感器，用于检测温度、压强、磁场、电流、速度等。2新型陶瓷(1)分类：新型陶瓷分为两大类，即结构陶瓷(或工程陶瓷)和功能陶瓷。(2)结
4、构陶瓷结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。(3)功能陶瓷功能陶瓷具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互转换功能，如生物陶瓷等。生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体无毒，不会致癌，适合植入体内，可用于人体器官和组织的修复或再造。基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)硅酸盐材料属于新型无机非金属材料。()(2)生产陶瓷、玻璃、水泥的原料中均有SiO2。()(3)光导纤维具有很强的导电性。()(4)石英玻璃纤维即光导纤维，简称光纤，主要成分为SiO2。()【答案】(1)(2)(3)(4)2下列关于
5、陶瓷、水泥等装修材料的说法中，错误的是()A制作陶瓷的主要原料是黏土B玻化砖是所有瓷砖中最硬的一种C生产普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土、石灰石和石英D水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆C生产普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石，没有石英。D选项中要注意水泥砂浆和混凝土之间的区别，水泥、沙子、水的混合物是水泥砂浆。故选C。3有关光导纤维的说法不正确的是()A光导纤维是一种高质量传导光信息的玻璃纤维B光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听C光导纤维是由普通玻璃制成的，普通玻璃拉成细丝即可得到光导纤维D光导纤维是由二氧化硅制成的C光导纤维的成分与普通玻璃的成分不同，前者是SiO2
6、，后者是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物。合 作 探 究攻 重 难全面认识传统硅酸盐材料陶瓷是中华民族一项伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史。原始陶器大约是1万年前出现在中国。“陶”作为历史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时代标志，秦兵马俑的制造展示了当时的制陶规模和艺术水平。瓷器在东汉晚期发明，到宋朝形成了举世闻名的“柴”“汝”“哥”“钧”“定”“官”几大名窑，其制品工艺之精湛达到“青如天”“薄如纸”“声如罄”的水平。相传第一批瓷器抵达欧洲时，欧洲人面对这玲珑剔透的瓷器爱不释手，赞不绝口。一时不知如何称呼它，这样的好东西来自中国，干脆就叫它“中国”吧！“瓷国”美誉从此而得。陶瓷
7、的主要成分是氧化硅、氧化铝、氧化钾等。思考交流1生产玻璃和水泥均使用的原料是什么？【提示】玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英；水泥的主要原料是石灰石和黏土，辅助原料是石膏，二者均用到石灰石。2制造普通玻璃的过程中涉及氧化还原反应吗？【提示】没有。3水泥、玻璃、陶瓷有固定的熔点吗？【提示】没有，因为它们都是混合物。4能否用玻璃塞试剂瓶盛放碱性试剂(如NaOH溶液、Na2CO3溶液)?【提示】不能。因为碱性试剂能与玻璃塞的主要成分SiO2反应，如2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O，Na2SiO3具有黏合性，将瓶塞和试剂瓶黏结在一起。传统硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、
8、石英黏土生产阶段和主要化学方程式原料生料熟料成品原料熔化成型Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2混合成型干燥烧结冷却主要成分及种类硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙(2CaOSiO2)铝酸三钙(3CaOAl2O3)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3和SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃种类：土器、陶器、瓷器、炻器等主要性能有水硬性：跟水掺和搅拌后凝固变硬、水中也能硬化玻璃态物质无固定熔点，在一定温度范围内软化抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性强典型设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑共同特点高温条件下发生复杂的物理变化、化学变化，冷却后成为复
9、杂的硅酸盐当 堂 达 标固 双 基1下列关于玻璃的叙述不正确的是()A普通玻璃无固定熔点B普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅C玻璃是几种成分熔化在一起形成的晶体D玻璃属于硅酸盐材料C玻璃并不是几种成分熔化在一起就得到的，必须通过熔融后发生复杂的物理、化学变化而得到，而且玻璃不是晶体，因此它没有固定的熔点。2关于水泥的说法正确的是 ()A生产水泥时，在熟料中加入适量的石膏可以调节水泥的硬化速率B水泥在水中能硬化，在空气中不会硬化C水泥与水混合时会生成不同的水合物，要吸收一定的热量D水泥溶于水后的硬化过程是一个物理变化A水泥不但可在水中发生硬化，它也可以吸收空气中的水分发生硬化，水泥的硬
10、化过程主要是化学变化，水泥中的成分与水生成不同的水合物，这主要是一个化学变化过程，此过程是放热过程。3(1)某型号水泥主要成分为Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz，则x_，y_，z_。制取该水泥所用的原料是_。(2)根据不同玻璃的特性和用途填空。a普通玻璃(钠玻璃)b石英玻璃c光学玻璃(铅玻璃)d钢化玻璃(玻璃钢)可用于制造门窗、镜子的是_，用于汽车或火车窗玻璃的是_，用于制造化学仪器的是_，用于制造光学仪器的是_。【解析】(1)将水泥主要成分写成氧化物形式：2CaOSiO2、3CaOSiO2、3CaOAl2O3，可得x4，y2，z6。(2)钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大，抗震裂
11、、不易破碎，碎块没有尖锐的棱角，不易伤人，常用于制造汽车或火车的车窗等；提高SiO2的含量或加入B2O3能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更耐高温和抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学反应容器；加入PbO后制得的光学玻璃折光率高，可用来制造光学仪器。【答案】(1)456石灰石、黏土 (2)adbc4下列有关材料分类的说法，不正确的是()A硅酸盐材料属于新型无机非金属材料B高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，金属属于金属材料，但都属于结构材料C新型无机非金属材料包括半导体材料、光导纤维、氧化铝陶瓷等D氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，也属于高温结构材料A硅酸盐材料属于传统非金属材料
12、，即A项错；氮化硅陶瓷具有高温时能抗氧化，能抵抗冷热冲击的特性，属高温结构材料。5高温结构陶瓷与金属材料相比，优点是()A耐高温耐腐蚀，不怕氧化B密度大，硬度大C韧性好，易于切削、锻打、拉伸D良好的传热导电性A高温结构陶瓷具有高熔点、抗腐蚀、抗氧化、结构稳定、密度小、硬度大等优良性能；韧性好，易于切削、锻打、拉伸和良好的传热导电性是金属的优良性能。6无冷却式陶瓷发动机汽车的发动机部件的受热面是由耐高温且不易传热的氮化硅陶瓷材料制造的。(1)氮化硅具有硬度大、熔点高、化学性质稳定的特点，根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途_(填序号)。A制汽轮机叶片B制有色玻璃C制永久性模具D制造柴油机部件(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_。(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛的保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。【答案】(1)ACD(2)Si3N412HF=3SiF44NH3(3)3SiCl42N26H2Si3N412HCl