1、无机非金属材料（ 1） 主讲：黄冈中学优秀化学教师 汪响林 一、传统硅酸盐材料 1、传统硅酸盐材料简介 （ 1）含义：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）原料：传统硅酸盐材料一般是以黏土（主要成分为）、石英（主要成分为 SiO2）、钾长石（主要成分为 ）和钠长石（主要成分为）等为原料生产的。 （ 3）结构和性质特点：这些原料中一般都含有硅氧四面体 结构单元。由于硅氧四面
2、体结构的特殊性，决定了挂酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。 2、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。 （ 5）种类：土器、瓷器、炻器等。 （ 6）彩釉：烧制前，在陶瓷制品胚体表面涂一些含金属及其化合物的釉料，在烧结过程中因窑内空气含量的变化而发生不同的氧化还原反应，即产生表面光滑、不渗水且色彩丰富的一层彩釉。 彩釉中的金属元素 烧制时空气用量与彩釉颜色 空气过量 空气不足 黄、红、褐、黑 蓝、绿 黄绿 红 紫、褐 褐、黑褐 黄、绿、褐 蓝绿 蓝、淡蓝 蓝 （ 7
3、）特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。 3、玻璃 （ 1）原料：纯碱、石灰石、石英砂 （ 2）设备：玻璃熔炉 （ 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）种类及特性： 种类 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 光学玻璃 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 耐腐蚀、耐高温、不导电、隔热、防 虫蛀 玻璃钢、宇航服、光导、通信材料 钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂
4、 运动器材、汽车、火车用窗玻璃等 有色玻璃 蓝色（含 ）、红色（含 ）、紫色（含 ）、 绿色（含 ）、普通玻璃的淡绿色 （含二价铁） 4、水泥 （ 1）原料：黏土、石灰石、辅助原料 （ 2）设备：水泥回转窑 （ 3）工序：原料研磨得生料生料煅烧得熟料再配以适量辅料（石膏、高炉矿渣、粉煤灰等）研磨成细粉水泥 （ 4）原理：复杂的物理化学变化。 （ 5）成分：硅酸三钙（ ）、硅酸二钙（ ）、铝酸三钙（ ）、铁铝酸钙（ ）等。 （ 6）特性：水硬性（石膏的作用是调节水泥硬化速度）。 5、对比小结 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 窑炉 主要原料 石灰石和黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土
5、 反应原理 复杂的物理化学变化 略 复杂的物理化学变化 反应条件 高温 高温 高温 生产工序 磨烧磨 原料熔体玻璃 混合成型干燥凝结冷却陶器 主要成分 种类 不同标号 普通玻璃、特种玻璃 土器、瓷器、炻器等 特性 水硬性 无固定熔沸点，在一定温度范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘体 二、例题分析： 1、有关普通玻璃的叙述，错误的是（ ） A玻璃是混合物 B制玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英、粘土 C玻璃不是晶体 D玻璃无固定的熔点 答案： B 2、在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的主要原料是（ ） A Na2CO3 B石灰石 C石英 D焦炭 答案： B 3、陶瓷已广泛应
6、用于生活和生产中，下列不属于陶瓷制品的是（ ） A电器中的绝缘瓷管 B实验室中的坩埚 C实验室中的试管 D建筑上烧制的砖瓦 答案： C 4、根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是（ ） 原料中一定有含硅的物质 生成物含硅酸盐 反应条件是高温 发生了复杂的物理、化学变化 A B C D 解析： 生产玻璃和水泥的条件是高温，原料为含硅物质，反应中都发生了复杂的物理、化学变化，产品为硅酸盐。 答案： D 5、已知某一硅酸盐可表示为 Mga(Si4O10)(OH)b（其中 a、 b 为正整数），试回答： （ 1） a与 b应满足的关系是（写表达式） _； （ 2） a 能否等于 2？ _（
7、填“能”“不能”“无法确定”） （ 3） a=3 的硅酸盐的表达式（以氧化物的形式表示）_。 解析： （ 1）根据化合价规则，可列式为： 2a 4 4=2 10 b 简化为 2a=b 4 （ 2）令 a=2，则 b=0，故不能。 （ 3）当 a=3 时， b=2， Mga(Si4O10)(OH)b为 Mg3(Si4O10)(OH)2，改写为氧化物的形式为： 3MgO 4SiO2 H2O 答案： （ 1） 2a=b 4；（ 2）不能；（ 3） 3MgO 4SiO2 H2O - 返回 - 同步测试 1、美国科学家分析哈勃望远镜拍摄的照片发现，月球上有丰富的绿柱石矿藏，绿柱石又称绿宝石，其主要成分为
8、 BenAl2(Si6O18)，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形成表示，则 n为 （ ） A 1 B 2 C 3 D 4 2、下面对二氧化硅的叙述中，不正确的是 （ ） A二氧化硅是一种坚硬难溶的固体，化学性质不活泼 B二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸 C二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸反应 D二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别 3、地壳岩石中含有很多复杂的硅酸盐，像花岗石里的正长石（ KAlSi3O8）在空气中长期风化，进行复杂的变化后，能生成的物质是 （ ） A黏土、砂和无机盐 B高岭土、硅酸盐和氯化钾 C滑石粉、刚玉和硝酸钾 D石灰石、沸石和硅酸钾 4、为了延长食品保
9、质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应该放入 的化学物质是 （ ） A硅胶、硫酸亚铁 B食盐、硫酸亚铁 C生石灰、食盐 D无水硫酸铜、蔗糖 5、已知高岭土的组成表示为 Al2Si2Ox(OH)y其中 x、 y的数值分别是（ ） A 7、 2 B 5、 4 C 6、 3 D 3、 6 6、下列不属于硅酸盐材料的是 （ ） A水泥 B陶瓷 C砖瓦 D刚玉 7、下列说法正确的是 （ ） 普通玻璃呈淡绿色是由于含 Fe3 ；坩埚、蒸发皿都属于陶瓷制品； “唐三彩”是一种玻璃制品；高温下 CaSiO3比CaCO3稳定。 A B C D 8、普通玻璃中含 13%的 Na2O、 11.7%的 C
10、aO、 75.3%的 SiO2，用氧化物的形式表示普通玻璃组成的化学式是 （ ） A Na2O 2CaO 6SiO2 B 2Na2O CaO 6SiO2 C Na2O CaO 6SiO2 D Na2O 2CaO SiO2 9、在普通玻璃 的原料中，要得到蓝色玻璃，应加入 （ ） A Cu2O B Co2O3 C Fe2O3 D胆矾 10、玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是 （ ） A烧碱 B纯碱 C氢氟酸 D盐酸 11、熔融烧碱应选用的器皿是 （ ） A石英坩埚 B普通玻璃坩埚 C生铁坩埚 D陶瓷坩埚 隐藏提示 1、 C Be 为 A 族元素，根
11、据化合物化合价代数和为零的原则有：（2） n（ 3） 2（ 4） 6（ 2） 18=0， n=3，故选 C。 2、 C 二氧化硅可与氢氟酸反应： SiO2 4HF=SiF4 2H2O。 3、 A 依照反应前后元素种类不变，采用排除法： B 选项中有氯， C选项中有氮， D 选项中有钙，均不合理。 4、 A 硅胶可作干燥剂，吸水防潮；硫酸亚铁可除去包装袋中的氧气，防止富脂食品氧化变质。 5、 B 根据化合价规则： Al 为 3 价， Si 为 4 价， O为 2价， OH为 1价，则有： 2（ 3） 2（ 4） x（ 2） y（ 1） =0，化简得： 2x y=14，只有 B 选项符合此不定方程
12、。 6、 D 刚玉的成分是 Al2O3。 7、 D 普通玻璃呈淡绿色是由于含 Fe2 ；“唐三彩”是一种陶瓷工艺品；由 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2可知，高温下 CaSiO3比 CaCO3稳定，可见正确，选 D。 8、 C 玻璃中 n（ Na2O） n（ CaO） n（ SiO2） = 。） 9、 B 加入 Co2O3得蓝色玻璃，俗称“钴玻璃”；而加入 Cu2O 得红色玻璃。 10、 C 氢氟酸能和 SiO2反应： SiO2 4HF=SiF4 2H2O，利用这个反应可以进行玻璃雕花等；烧碱虽然也能和 SiO2反应： SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O，但该反应速率 较慢
13、，不适宜于进行玻璃雕刻；故选 C。 11、 C 提示：石英、普通玻璃、陶瓷中均含有 SiO2，高温下，烧碱可与 SiO2反应： SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O.而铁在高温下也不与 NaOH反应。 12、下图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子个数之比为 _。原硅酸根离子 的结构可表示为二聚硅酸根离子 中，只有硅氧键，它的结构可表示为 _。 隐藏答案 答案： 1 2； 提示： 从石英晶体的平面示意图可以看出：每个网眼由 4个 Si 原子和 4个O原子围成，但每个 Si 原子为 4个网眼共有，而每个 O原子由 2 个网眼共有，故： 。二聚硅酸为 2分子原硅酸（ H4SiO4）脱去 1分子 H2O形成：，则二聚硅酸根的结构式应为： 。 13、如图所示，已知单质 E可作半导体材料；化合物 F是不能生成盐的氧化物；化合物 I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物 A起反应。
