无机非金属材料--硅酸盐精讲
硅酸盐材料
硅酸盐材料、高分子材料主讲：黄冈中学优秀化学教师汪响林知识讲解一、硅酸盐材料——传统无机非金属材料1、硅酸盐材料简介在材料家族里，有一类非常重要的材料叫做无机非金属材料。
最初无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。
像陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在我们日常生活中随处可见。
由于这些材料的化学组成多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。
2、玻璃（1）原料：纯碱、石灰石、石英砂（2）设备：玻璃窑（3）工序：原料粉碎→加热熔融→澄清→成型→缓冷→玻璃（4）原理：高温下，复杂的物理、化学变化。
主要反应：（5）玻璃态物质玻璃态物质是一种特殊的混合物，是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。
玻璃态物质的结构特点是：它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但又不像无定形体那样无规则排列，人们把玻璃态的这种结构特征称为“短程有序，远程无序”，就是说，从小范围来看，它有一定的晶型排列，从整体来看，却像无定形物质那样无晶形的排列规律。
所以玻璃态物质没有一定熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。
（6）种类及特性种类组成或制造方法特性用途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃器皿等石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光化学仪器、高压水银灯、紫外灯罩等硼酸玻璃在制造玻璃的过程中添加了提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，耐高温和抗化学腐蚀高级的化学反应容器光学玻璃在制造玻璃的过程中添加了PbO 透光性好、有折光性和色散性眼镜、照相机、显微镜和望远用透镜等玻璃纤维以玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱等工艺制造成耐腐蚀、耐高温、绝缘、隔热、防虫蛀复合材料中的增强材料如玻璃钢；绝热保温材料如宇航服；光导通信材料钢化玻璃普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂运动器材、汽车、火车用窗玻璃等有色玻璃在制造玻璃的过程中加入金属氧化物制成蓝色（含）、红色（含）、紫色（含）、绿色（含）、普通玻璃的淡绿色（含二价铁）艺术玻璃、装饰材料变色玻璃在制玻璃过程中掺进了对光敏感的物质如卤化银和少量CuO催化剂光线强时，卤化银见光分解生成的银微粒吸光而使玻璃变暗；光线弱时，在氧化铜的催化下，银和卤素又化合成卤化银，玻璃又变透明变色眼镜等3、陶瓷（1）原料：黏土（2）设备：窑炉（3）工序：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。
高中化学必修2 课时第5章第3节 硅酸盐材料高一化学精品讲义
硅酸盐材料【学习目标】1、了解硅酸盐的概念，会用氧化物表示硅酸盐的组成2、掌握三大传统无机非金属材料，熟悉常见的新型无机非金属材料【主干知识梳理】一、硅酸盐材料1、无机非金属材料(1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素(2)特点：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(3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥2、硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分(2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水(3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。
其结构示意图为(4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成表示顺序是：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水，但化学式前面的系数不能为分数例如：硅酸钠Na2SiO3表示：Na2O·SiO2镁橄榄石Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2高岭石Al2Si2O5(OH)4表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石KAlSi3O8表示：K2O·Al2O3·6SiO2钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O3、最简单的硅酸盐——Na2SiO3(1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃(2)物理性质：白色固体，可溶于水(3)化学性质①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3(4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂4、传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷主要设备水泥回转窑玻璃窑——主要原料石灰石和粘土纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土反应原理复杂的物理化学变化Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑复杂的物理化学变化主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2O·CaO·6SiO2——特性水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬)非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘【对点训练1】1、用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是( )A ．钙沸石[CaAl 2Si 3O 10·3H 2O]表示为Al 2O 3·CaO·3SiO 2·3H 2OB ．镁橄榄石(Mg 2SiO 4)表示为MgO·12SiO 2 C ．钾云母(K 2Al 6Si 6H 4O 24)表示为K 2O·2H 2O·3Al 2O 3·6SiO 2D ．滑石(Mg 3H 2Si 4O 12)表示为3MgO·4SiO 2·H 2O2、下列叙述正确的是( )A ．硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水B ．电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐C ．建筑工业常用水玻璃作黏合剂D ．用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火3、下列有关硅酸盐的说法中正确的是( )A ．硅酸盐中的阴离子都是SiO 2－3B ．硅酸盐都难溶于水C ．通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的D ．Na 2SiO 3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂二、新型陶瓷1、新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能2、常见的新型陶瓷及特点(1)碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。
硅酸盐材料新型无机非金属材料高一化学课件(人教版2019)(精)
高中化学
微课堂
第五章 化工生产中的重要非金属元素
硅酸盐材料 新型无机非金属材料
材料
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
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
资料卡片
硅酸盐结构 Si 和 O 构成了硅氧四面体 每个 Si 结合 4 个 O， Si 在中心，O 在四面体的 4 个顶角 许多四面体通过顶角的O相互连接 每个 O 为两个四面体所共有，与 2 个 Si 相结合
硅酸盐性质 大多硬度大、熔点高、难溶于水（ Na2SiO3 除外）、化学性质稳定、耐腐蚀 等
5.3.1 硅酸盐材料 新型无机非金属材料
1、硅酸盐材料
陶瓷
玻璃
水泥
原料 成分 制作
黏土（含水的铝硅酸盐） 纯碱、石灰石、石英砂（SiO2） 黏土、石灰石
/
CaSiO3 、 Na2SiO3 、SiO2
/
/
/
加入石膏调节硬化速率
变化
复杂的物理变化和化学变化
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。
硼酸盐 耐腐蚀、耐温度变化的玻璃
2、新型无机非金属材料 （1）
Si
第三周期，第ⅣA族
SiO2
化合态： 硅酸盐/氧化物
半导体
水晶、玛瑙、 沙子、光导纤维
原子结构
性质
存在/用途
SiO2
光学特性好
化
学 稳 定 性
物理 性质
熔 点 高
好
硬度大，不溶于水
5.3.1 硅酸盐材料 新型无机非金属材料
无机非金属材料-ppt课件
C60
石墨片层
纳米
碳原子
特别提示
碳纳米材料(富勒烯、石墨烯等)、金刚石、石墨都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构(碳原子排列方式不同)和性质。
(1)硅晶片是生产芯片的基础材料( )(2)生产光导纤维的原料是二氧化硅( )(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应( )(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸( )(5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体( )(6)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳( )
解析 水玻璃为硅酸钠溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。
1
2
3
√
3.某博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)，婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法不正确的是A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B.高岭土为含水的铝硅酸盐C.n＝3D.我国在新石器时代已能烧制陶器
第三节 无机非金属材料
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。
核心素养发展目标
解析 普通玻璃主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。
1.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
1
2
3
√
2.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是A.这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
考点04 硅酸盐材料与无机非金属材料(要点总结)
2019-2020学年高一化学期末复习高频考点通关（人教版2019必修第二册）考点04 硅酸盐材料与无机非金属材料复习要点1.了解传统的硅酸盐制品和新型的无机非金属材料的组成与应用。
2.认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响。
核心梳理1.传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
①常见硅酸盐材料比较陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料黏土 纯碱(Na 2CO 3)、石灰石(CaCO 3)、石英砂(SiO 2) 主要原料：石灰石、黏土辅助原料：适量的石膏 设备陶瓷窑 玻璃熔炉 水泥回转窑 主要成分成分复杂硅酸钠(Na 2SiO 3)、硅酸钙(CaSiO 3)、二氧化硅(SiO 2) 硅酸三钙(3CaO·SiO 2)、硅酸二钙(2CaO·SiO 2)、铝酸三钙(3CaO·Al 2O 3) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维大量用于建筑和水利工程 ②玻璃生产中的两个重要反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====Na 2SiO 3＋CO 2↑；CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。
2.新型无机非金属材料（1）高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
（2）生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
（3）压电陶瓷：具有压电效应。
（4）超导陶瓷：在临界温度时电阻为零的陶瓷。
※碳化硅(SiC)——一种高温结构陶瓷碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，具有硬度大和优异的高温抗氧化性能。
（5）碳纳米材料①富勒烯：是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是C60。
无机非金属材料的化学组成主要是硅酸盐、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁等
无机非金属材料的化学组成主要是硅酸盐、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁等下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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第四章第一节 硅酸盐和无机非金属材料
Al2O3·2SiO2·2H2O
练习：把下列式子改写成氧化物的形式 1、蛇纹石：H4Mg3Si2O9 2、钙长石：CaAl2SiO6 3、石棉：CaMg3Si4O12 4、长石：KAlSi3O8 5、普通玻璃： CaNa2Si6O14 3MgO· 2SiO2 · 2H2O CaO· Al2O3· SiO2
●压电陶瓷----钛酸钡、 钛酸铅
●生物陶瓷----氧化铝 、氧化锆
当堂训练
１.水玻璃不具备的用途是 （ Ｃ ） A.耐酸水泥掺料； B.木材防腐剂； C.食品添加剂； D.建筑材料黏合剂。 ２.下列工业生产，用石灰石作为原料的（ Ａ ） ①用海水为原料生产镁，②制硅酸盐水泥，③制普 通玻璃，④冶炼生铁，⑤制漂白粉
Na2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱
“水玻璃”是无色粘稠液体，是一种矿物 胶,它既不能燃烧又不易受腐蚀,在建筑工业上可 用作粘合剂等。木材浸过水玻璃后,具有防腐性 能且不易着火。水玻璃还可用作耐火材料。
⑵水泥：
原料：石灰石 黏土 （石膏） 主要设备：水泥回转窑
特性：水硬性
成分：2CaO· SiO2 3CaO· SiO2 3CaO· Al2O3
混凝土：水泥、沙子和碎石
⑶ 陶瓷：
如：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等
原料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ黏土，经高温烧结而成
————新型陶瓷
人造关节
●高温结构陶瓷----Si3N4 、SiC
水泥、陶瓷等。
（2）新型无机非金属材料：如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压
硅酸盐材料(精品课件)
二、陶瓷
陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑， 是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应 制造出来的一种有用的人造材料。
我们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?
我国陶都江苏宜兴的陶 器和瓷都江西景德镇的 瓷器，在世界上都享有 声誉。瓷器（英文名 china）成为中华民族 文化的象征之一。
Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，常 用作粘合剂。
花岗岩猫头鹰
墨绿色花岗岩
硅酸盐的表示方法
几种天然硅酸盐的化学式如下：
高岭土
Al2O3·2SiO2·2H2O
白云母 K2O·3Al2O3·6SiO2
石棉 CaO·3MgO·4SiO2
正长石 K2O·Al2O3·6SiO2
硅酸盐的成分大多比较复 杂，通常写成氧化物的形式。 氧化物的顺序：活泼金属 氧化物→较活泼金属氧化物 →二氧化硅→水 氧化物前系数的确定：除 氧元素外，其他的元素按配 置前后原子个数守恒原则配 置系数。
陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。 一些耐高温、耐高压的新型陶瓷被用来代替钢材使用。生活餐具、 电器绝缘瓷、实验室坩埚和蒸发皿。
享 有 盛 誉 的主要原料 粘土 石灰石
研磨 混合
主要设备
煅烧 (回转窑)
反应条件
加入 石膏
主要成分
水泥
主要性能 水硬性 （水泥与水掺和、搅拌并 经静置后很容易凝固变硬 ，这就叫做水泥的 水硬性）
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的 制品？ 玻璃没有一定的熔点，而是在某个 范围内逐渐软化，在软化状态时， 可以被吹成任何形状的制品． 玻 璃 态 物 质
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氮化硅（Si3N4）陶瓷 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温 主要 时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂； ④耐高温且不易传热；⑤本身具有润 特性 滑性
制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、 主要 永久性模具等机械构件。用于制造柴 用途 油机中发动机部件的受热面等
玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。 约公元前3700年前， 古埃及人已制出玻 璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有 色玻璃，约公元前1000 年前，中国制造 出无色玻璃。
水泥回转窑 高温 水硬性 水泥砂浆、 建筑粘合剂 钢筋混凝土
水 泥 工 业
设备 反应条件 主要性质 水泥应用
水泥回转窑
三、陶瓷(China)
1、主要原料：黏土
2、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却
现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了， 考虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方 面因素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶 瓷的瓷器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。 3、反应原理：复杂的物理、化学变化
价值连城的“搅拌”
结果，曼杜阿没给总统面子，更没把俄国人的100万法 郎看在眼里，怎么也不肯把制造光学玻璃的秘密说出 来。走投无路之下，他们只得再次来到英国，硬着头 皮，抱着一线希望找到谦斯老板，所出的款额一加再 加，英国的大臣们也帮着说好话，这才打动了谦斯的 心。他们终于幸运地得到了一份光学玻璃制造法说明 书。俄国学者们迫不及待地打开朝思暮想的说明书， 看完后，先是面面相觑，继而捧腹大笑。 原来，花费 了无数心血，动用大量的资金，买到制造没有气泡玻 璃的秘密，只有两个字，就是“搅拌”。
三、硅酸盐与无机非金属材料
（一）、玻 璃
（二）、水 泥
（三）、陶 瓷
1、原料： 主要原料：纯碱、石灰石和石英。 2、反应原理 玻 璃 工 业 3、组成： CaSiO3、Na2SiO3、SiO2 4、反应设备：
玻璃窑
5、几种常见的玻璃
主要化学反应：
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
[设问]这两个反应是否违反了复分解反应规律？ 复分解反应规律仅适用于溶液，不 能套用于高温条件下的反应。
有色玻璃
普通玻璃
铅玻璃折光率高---制光学仪器---光学玻璃
钢化玻璃
石英玻璃
水泥 成分 原料
硅酸三钙、硅酸二钙、 铝酸三钙 石灰石、黏土、辅助原料
4、主要成分：硅酸盐
5、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝 缘、易成型等优点。
６、主要种类： 红瓦（自然冷却，Fe2O3含量较多） 土器：砖瓦 青瓦 (淋水冷却，Fe3O4、FeO较多) 炻器： 水缸、砂锅 陶器： 江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑 瓷器：（图）
陶瓷工业
唐三彩
宋代钧瓷
硅酸盐工业的特点：
人们把一些含有杂质的硅酸盐玻璃进行热处理， 内部的原子就会重新组合，成为泾渭分明的两 部分。再用酸处理，各种杂质就会溶解在酸中， 而二氧化硅却会留下来，于是玻璃上就会剩下 众多空洞——微孔，这就制成了微孔玻璃。它 的性能跟石英玻璃差不多，特别适用于做宇宙 飞船上的高温观察窗。 还有一种奇怪的卤化银变色玻璃，它会因光的 强度不同而改变颜色，在强光防护、计算机和 汽车的挡风玻璃等方面有很大作用。
价值连城的“搅拌”
第一次世界大战爆发时，世界上能生产不含气泡和斑痕 的光学玻璃的工厂只有三家．一家是英国的谦斯兄弟工 厂，一家是法国的曼杜阿工厂，另一家在德国。他们垄 断了光学玻璃制造业，使这种玻璃的价格贵得惊人！ 战争需要大量制造望远镜、潜望镜用的光学玻璃，这 可急坏了俄国人。他们决定不惜血本，搞清制造光学玻 璃的秘密。 1916年春，几位俄国学者冒着生命危险，偷渡到英 国，直奔谦斯兄弟工厂。想不到碰了一鼻子灰，谦斯老 板连厂门也没让他们进。 无可奈何，俄国学者们又来到法国，向法国总统求援。 为了得到俄国的军事援助，法国总统热情地接待了他们， 并亲自陪同前往曼杜阿工厂。
(1)原料：含硅的物质、碳酸盐等。
(2)反应条件：高温。
(3)反应原理：复杂的物理、化学变化.
(4)生成物：
能及用途 氧化铝（ Al2O3）陶瓷（人造刚玉） ①高熔点；②高硬度；③可制成透明 主要 陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高； 特性 ⑤对人体有较好的适应性 高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠 主要 灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心 用途 瓣膜、人造关节等
祝同学们 学习进步！
课堂练习
1、制水泥、玻璃都需要的原理（ B ） A、黏土 B、石灰石 C、纯碱 D、石英 2、下列物质的主要成分不含硅酸盐的是（ A、石英玻璃 B、陶瓷 C、普通水泥 D、高岭土
A
）
3、钢化玻璃的主要用途是制造汽车车窗，合成 钢化玻璃的主要原料与普通玻璃相同，是（ A ） A、纯碱.石灰石.石英 B、烧碱.石灰石.石英 C、黏土 、石灰石 D、水泥、沙子、碎石