同步蘇教化學(xué)選修一新突破講義：專題3 第2單元 功能各異的無(wú)機(jī)非金屬材料 Word版含答案

第二單元功能各異的無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解生活中無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用與人類文明發(fā)展的密切關(guān)系。2.知道陶瓷、玻璃、水泥的主要成分、生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程，使學(xué)生對(duì)化學(xué)與生產(chǎn)生活實(shí)際的聯(lián)系有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。(重點(diǎn))3.了解光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料的特點(diǎn)及用途，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。(重點(diǎn))一、生活中的硅酸鹽材料1硅酸鹽材料：陶瓷、普通玻璃、水泥的主要成分是硅酸鹽。2從黏土到陶瓷(1)原料：陶器和瓷器都是用黏土制造的。(2)燒制過程：黏土的主要成分是硅酸鹽。黏土去除雜質(zhì)后，經(jīng)過加水混勻制成所需形狀的坯件，再經(jīng)過高溫?zé)凭涂梢缘玫教沾芍破贰Ｌ沾稍诟邷責(zé)蓵r(shí)發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化。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、碳酸鈉和碳酸鈣為原料，粉碎后按一定比例混合在熔爐中共熔制成的。其主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。玻璃是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)。制備玻璃反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)特種玻璃(3)玻璃加工兩工藝玻璃刻花氫氟酸對(duì)玻璃具有腐蝕作用，可用于玻璃的雕刻，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO24HF=SiF42H2O。玻璃鍍銀玻璃上鍍銀涉及的三個(gè)離子方程式為AgNH3·H2O=AgOHNH，AgOH2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH2H2O, 2Ag(NH3)2CH2OH(CHOH)4CHO2OHCH2OH(CHOH)4COONH2Ag3NH3H2O。3硅酸鹽水泥水泥二、光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料1光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維的成分是SiO2，制備時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為SiCl4(g)O2(g)SiO2(s)2Cl2(g)。(2)光導(dǎo)纖維的用途由光導(dǎo)纖維組成的光纜可以代替通訊電纜，用于光纖通信，其優(yōu)點(diǎn)為容量大、速度快；光纖可用于傳輸激光，在醫(yī)療方面有重要用途；光纖可用于制造各種傳感器，用于檢測(cè)溫度、壓強(qiáng)、磁場(chǎng)、電流、速度等。2新型陶瓷(1)分類：新型陶瓷分為兩大類，即結(jié)構(gòu)陶瓷(或工程陶瓷)和功能陶瓷。(2)結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷具有機(jī)械功能、熱功能和部分化學(xué)功能，如納米陶瓷成功地解決了陶瓷易碎的問題。(3)功能陶瓷功能陶瓷具有電、光、磁、化學(xué)和生物特性，且有相互轉(zhuǎn)換功能，如生物陶瓷等。生物陶瓷具有良好的生物兼容性，對(duì)肌體無(wú)免疫排異反應(yīng)，無(wú)溶血、凝血反應(yīng)，對(duì)人體無(wú)毒，不會(huì)致癌，適合植入體內(nèi)，可用于人體器官和組織的修復(fù)或再造。1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)硅酸鹽材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料。()(2)生產(chǎn)陶瓷、玻璃、水泥的原料中均有SiO2。()(3)光導(dǎo)纖維具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性。()答案(1)×(2)×(3)×2下列關(guān)于陶瓷、水泥等裝修材料的說法中，錯(cuò)誤的是()A制作陶瓷的主要原料是黏土B玻化磚是所有瓷磚中最硬的一種C生產(chǎn)普通硅酸鹽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漿C生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的主要原料是黏土和石灰石，沒有石英。D選項(xiàng)中要注意水泥砂漿和混凝土之間的區(qū)別，水泥、沙子、水的混合物是水泥砂漿。故選C。3有關(guān)光導(dǎo)纖維的說法不正確的是()A光導(dǎo)纖維是一種高質(zhì)量傳導(dǎo)光信息的玻璃纖維B光導(dǎo)纖維的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通信質(zhì)量高，能防竊聽C光導(dǎo)纖維是由普通玻璃制成的，普通玻璃拉成細(xì)絲即可得到光導(dǎo)纖維D光導(dǎo)纖維是由二氧化硅制成的C光導(dǎo)纖維的成分與普通玻璃的成分不同，前者是SiO2，后者是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物。全面認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)硅酸鹽材料陶瓷是中華民族一項(xiàng)偉大的創(chuàng)造，具有悠久而輝煌的歷史。原始陶器大約是1萬(wàn)年前出現(xiàn)在中國(guó)?！疤铡弊鳛闅v史上第一種人造材料成為人類擺脫蒙昧的時(shí)代標(biāo)志，秦兵馬俑的制造展示了當(dāng)時(shí)的制陶規(guī)模和藝術(shù)水平。瓷器在東漢晚期發(fā)明，到宋朝形成了舉世聞名的“柴”“汝”“哥”“鈞”“定”“官”幾大名窯，其制品工藝之精湛達(dá)到“青如天”“薄如紙”“聲如罄”的水平。相傳第一批瓷器抵達(dá)歐洲時(shí)，歐洲人面對(duì)這玲瓏剔透的瓷器愛不釋手，贊不絕口。一時(shí)不知如何稱呼它，這樣的好東西來(lái)自中國(guó)，干脆就叫它“中國(guó)”吧！“瓷國(guó)”美譽(yù)從此而得。陶瓷的主要成分是氧化硅、氧化鋁、氧化鉀等。思考交流1生產(chǎn)玻璃和水泥均使用的原料是什么？【提示】玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英；水泥的主要原料是石灰石和黏土，輔助原料是石膏，二者均用到石灰石。2制造普通玻璃的過程中涉及氧化還原反應(yīng)嗎？【提示】沒有。3水泥、玻璃、陶瓷有固定的熔點(diǎn)嗎？【提示】沒有，因?yàn)樗鼈兌际腔旌衔铩?能否用玻璃塞試劑瓶盛放堿性試劑(如NaOH溶液、Na2CO3溶液)?【提示】不能。因?yàn)閴A性試劑能與玻璃塞的主要成分SiO2反應(yīng)，如2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O，Na2SiO3具有黏合性，將瓶塞和試劑瓶黏結(jié)在一起。傳統(tǒng)硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土生產(chǎn)階段和主要化學(xué)方程式原料生料熟料成品原料熔化成型Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2混合成型干燥燒結(jié)冷卻主要成分及種類硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3和SiO2)、石英玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃種類：土器、陶器、瓷器、炻器等主要性能有水硬性：跟水摻和攪拌后凝固變硬、水中也能硬化玻璃態(tài)物質(zhì)無(wú)固定熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化抗氧化、耐酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣性強(qiáng)典型設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐陶瓷窯共同特點(diǎn)高溫條件下發(fā)生復(fù)雜的物理變化、化學(xué)變化，冷卻后成為復(fù)雜的硅酸鹽1下列關(guān)于玻璃的敘述不正確的是()A普通玻璃無(wú)固定熔點(diǎn)B普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅C玻璃是幾種成分熔化在一起形成的晶體D玻璃屬于硅酸鹽材料C玻璃并不是幾種成分熔化在一起就得到的，必須通過熔融后發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化而得到，而且玻璃不是晶體，因此它沒有固定的熔點(diǎn)。2關(guān)于水泥的說法正確的是 ()A生產(chǎn)水泥時(shí)，在熟料中加入適量的石膏可以調(diào)節(jié)水泥的硬化速率B水泥在水中能硬化，在空氣中不會(huì)硬化C水泥與水混合時(shí)會(huì)生成不同的水合物，要吸收一定的熱量D水泥溶于水后的硬化過程是一個(gè)物理變化A水泥不但可在水中發(fā)生硬化，它也可以吸收空氣中的水分發(fā)生硬化，水泥的硬化過程主要是化學(xué)變化，水泥中的成分與水生成不同的水合物，這主要是一個(gè)化學(xué)變化過程，此過程是放熱過程。3(1)某型號(hào)水泥主要成分為Ca2SiOx、Ca3SiOy、Ca3Al2Oz，則x_，y_，z_。制取該水泥所用的原料是_。(2)根據(jù)不同玻璃的特性和用途填空。a普通玻璃(鈉玻璃)b石英玻璃c光學(xué)玻璃(鉛玻璃)d鋼化玻璃(玻璃鋼)可用于制造門窗、鏡子的是_，用于汽車或火車窗玻璃的是_，用于制造化學(xué)儀器的是_，用于制造光學(xué)儀器的是_。解析(1)將水泥主要成分寫成氧化物形式：2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3，可得x4，y5，z6。(2)鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大，抗震裂、不易破碎，碎塊沒有尖銳的棱角，不易傷人，常用于制造汽車或火車的車窗等；提高SiO2的含量或加入B2O3能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和降低它的熱膨脹系數(shù)，從而使其更耐高溫和抗化學(xué)腐蝕，可用于制造高級(jí)的化學(xué)反應(yīng)容器；加入PbO后制得的光學(xué)玻璃折光率高，可用來(lái)制造光學(xué)儀器。答案(1)456石灰石、黏土(2)adbc4下列有關(guān)材料分類的說法，不正確的是()A硅酸鹽材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料B高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，金屬屬于金屬材料，但都屬于結(jié)構(gòu)材料C新型無(wú)機(jī)非金屬材料包括半導(dǎo)體材料、光導(dǎo)纖維、氧化鋁陶瓷等D氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，也屬于高溫結(jié)構(gòu)材料A硅酸鹽材料屬于傳統(tǒng)非金屬材料，即A項(xiàng)錯(cuò)；氮化硅陶瓷具有高溫時(shí)能抗氧化，能抵抗冷熱沖擊的特性，屬高溫結(jié)構(gòu)材料。5高溫結(jié)構(gòu)陶瓷與金屬材料相比，優(yōu)點(diǎn)是()A耐高溫耐腐蝕，不怕氧化B密度大，硬度大C韌性好，易于切削、鍛打、拉伸D良好的傳熱導(dǎo)電性A高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有高熔點(diǎn)、抗腐蝕、抗氧化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、密度小、硬度大等優(yōu)良性能；韌性好，易于切削、鍛打、拉伸和良好的傳熱導(dǎo)電性是金屬的優(yōu)良性能。6無(wú)冷卻式陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的受熱面是由耐高溫且不易傳熱的氮化硅陶瓷材料制造的。(1)氮化硅具有硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途_(填序號(hào))。A制汽輪機(jī)葉片B制有色玻璃C制永久性模具D制造柴油機(jī)部件(2)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)。試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式_。(3)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥盏谋Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。答案(1)ACD(2)Si3N412HF=3SiF44NH3(3)3SiCl42N26H2Si3N412HCl