第三节　玻璃、陶瓷和水泥多媒体教学设计及其点评

玻璃，水泥，陶瓷

【大纲要求】

碳族元素简介（B）;硅和二氧化硅(B); 硅酸盐工业(水泥、玻璃)简介（A）无机非金属材料（A）

【知识结构】

一、碳族元素

1、碳族元素的名称、符号 2、原子结构

相同点：原子最外层电子数均为 不同点：

、

及

从上到下依次增大 3、在周期表中的位置：第

族 位置特点：处于易得和易失电子的主族元素之间；既不

， 也不

，易形成共价化合物。

4、元素单质化学性质的比较 ⑴

非金属性逐渐

，金属性逐渐

（碳是非金属；硅是非金属但貌似金属；锗的金属性强于非金属性；

锡、铅是金属。）

⑵

主要化合价：

（铅

价稳定，其它

价稳定）

⑶

最高价氧化物的水化物酸性逐渐 ⑷气态氢化物稳定性依次 5、元素单质的物理性质比较

⑴熔沸点：

； ⑵密度依次

（金刚石大于硅晶体）

⑶导电性： 6、碳和硅在自然界存在：

。

[巩固练习] 1、第三周期中原子半径最大的金属元素是______；元素的最高价氧化物所对应的酸，酸性最强的是______(写化学式)；单质中熔点最高的是______，最低的是_______。

二、碳及其重要化合物

1、同素异形体：金刚石

、石墨、无定形碳、C60等

2、碳的物理性质

金刚石：无

色

固

体、

熔沸点

、硬度

、导电性

。 石

墨：

灰黑色固体、熔沸点

、硬度

、

导电性

。 3、碳的化学性质

（1）

稳定性：常温下 （2）还原性：

。

4、碳的化合物性质

（1） CO：

①物理性质：

色

味气体、比空气略轻、

溶于水、有毒

②化学性质： 还原性：

。

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（2） CO2： ①物理性质： ②化学性质： a、与水反应 b、与碱反应 c、与其它物质 ③实验室制法： ④用途： （3）

碳酸：

不稳定性： 弱酸性： （4）碳酸盐：

①

正盐：除K+、Na+、NH4+外均不溶，

与HCl、Ca(OH)2 、CO2+H2O反应

②酸式盐：NaHCO3 Ca(HCO3)2 均溶于水，与HCl、Ca(OH)2 、NaOH反应

③

碱式盐：Cu2(OH)2CO3 ④CO3 2-的检验

。 [巩固练习] 1、元素A的原子核内质子数与中子数相等．A2+核外电子排布与氩原子相同；元素B的核外共有6个电子，核内质子数与中子数也相等．回答

①A元素在元素周期表位置是________周期，________族；B元素的原子结构简图为________．

②A元素最高价氧化物的电子式为________，它是________晶体．B元素最高价氧化物的电子式为________________，它是________分子，固体时是________晶体，将此氧化物(气体)通入A元素最高氧化物对应水化物溶液中，可观察到________，反应的化学方程式为________，若继续通入过量气体，则可观察到________________________，化学方程式为________________________．

三、硅 1、硅的物理性质

晶体硅：

色、有

光泽的固体；

熔沸点

、硬度

（与金刚石比较）； 溶于水；是

材料

2、硅的化学性质

在常温下稳定，化学性质不活泼

常温下与 F2反应：

常温下与 HF溶液反应：

常温下与 NaOH溶液反应：

3、硅的工业制法：

该反应中，氧化剂是

，还原剂是

。

粗硅提纯： 4、硅的用途 [巩固练习] 1、硅元素在地壳中含量占第_______位，仅次于_______元素．在单质硅中，每个硅原子通过_______个__________键与_______个硅原子相结合．常温下硅的化学性质_______活泼，跟水、氧气和酸(除HF外)等均_______作用．在加热条件下，硅能与许多非金属反应，例如第2页

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在高温下硅能燃烧，同时放出大量热，化学反应方程式为_____________________．

四、二氧化硅

1、分类： 2、物理性质： 3、化学性质：

⑴

与氢氟酸： ⑵与强碱溶液： ⑶

与碱性氧化物： ⑷

与某些碳酸盐： 4、用途： [巩固练习] 1、在二氧化硅晶体中，每个硅原子通过_________个________键结合________个氧原子；每个氧原子通过_____个__________键结合(填极性键或非极性键)________个硅原子。

五、硅酸

1、用水玻璃制取的反应： 2、性质：

⑴

不稳定性： ⑵

弱酸性： [巩固练习] 1、将盛放Na2SiO3溶液的容器敞口放置在空气中，溶液中会有____________生成，反应方程式为________________________．通过这个反应说明硅酸的酸性比碳酸____ ___ 。

六、硅酸盐

1、表示方法：用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示。

硅酸钠：Na2SiO3 高岭石： Al2(Si2O5)(OH)4 正长石：KAlSi3O8 2、常见的硅酸盐 ⑴ Na2SiO3 ：易溶于水，其水溶液无色，俗称水玻璃。

⑵

粘土

：

成份为硅酸盐，具有

性。 [巩固练习] 1、三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用

后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8•nH2O改写成氧化物的形式为

，

它中和胃酸（HCl）的化学方程式是

。

七、水泥 1、

原料： 2、主要设备： 3、反应原理： 4、主要成分： 5、反应条件： 6、种类： 7、特性： 第3页

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石膏的作用：

八、陶瓷 1、特性：抗氧化性、抗酸碱腐蚀，耐高温、绝缘体 2、原料： [巩固练习] 将土样和纯碱混匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。1、某科研小组用高岭土(主要成分是Al2O3•2SiO2•2H2O并含少量CaO、Fe2O3)研制新型净水剂(铝的化合物)，其实验步骤如下：

(1)写出熔融时主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al2O3与纯碱的反应和SiO2与纯碱的反应相似) ．

(2)最后的沉淀物是

，生成该沉淀的离子方程式是 (3)实验室中常用瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验应选用的坩埚为

。

九、玻璃 1、原料： 2、主要设备： 3、反应原理： 4、主要成分： 5、反应条件： 6、种类： 7、特性： 8、普通玻璃、特种玻璃的性质与用途比较表：

种类

特性

用途

普通玻璃

窗玻璃、玻璃瓶等

石英玻璃

化学仪器、高压水银灯、紫外灯等的外壳 光学玻璃

眼镜片、照相机、显微镜、望远镜及凹凸透镜等 玻璃纤维

太空飞行员的衣服

钢化玻璃

运动器材、汽车、火车窗玻璃

有色玻璃

工艺品、窗玻璃

[巩固练习]

，1、制造普通水泥的原料是_____ __，制造普通玻璃的主要原料是____ __，它们在玻璃炉里发生的主要化学反应是

。在原料里，_________用料较多，所以普通玻璃是_________，_________和___________熔化在一起所得到的物质。

十、新型无机非金属材料

1、材料发展史可分三个阶段： （1）、使用天然材料（兽皮、石块、树木） 第4页

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（2）、使用金属材料（由天然矿石冶炼） （3）、使用新型材料（

新型金属材料、新型陶瓷材料

、新型高分子材料

和纳米材料）

2、

无机非金属材料的分类：

（1）、传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料

（2）、新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等

3、新型无机非金属材料的特性及用途：

特性

用途

（1）耐高温、强度高

制汽轮机叶片、轴承、永久性模具等

（2）具有电学特性

作绝缘体、半导体、导体、超导体等

（3）具有光学特性

用于医疗、信息处理、通讯等

（4）具有生物功能

用于人造牙齿、人造骨骼等

4、新型陶瓷材料：

（1）工程结构陶瓷：

①

高强度陶瓷氧化锆 ②

高温陶瓷( Al2O3和Si3N4 ) ③超硬材料( SiC和BN) （2）功能陶瓷材料：

①

敏感陶瓷：可分别称作热敏、温敏、光敏、压敏、气敏及离子敏感陶瓷。

②

超导陶瓷：超导是指金属或氧化物当它的温度降到某一温度值（临界温度T℃）时，其电阻突然消失为零( 如Ba2YCu3O7-x )。

5、光导纤维：

（1）、光导纤维的特点： （2）、光导纤维的应用 [巩固练习] 1、

氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。

⑴根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是

（填序号）

A、制气轮机叶片 B、制有色玻璃

C、制永久性模具 D、制造柴油机

⑵写出氮原子的结构示意图

，根据元素周期律知识，写出氮化硅的化学式

。

⑶氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其它无机酸反应。试推测

该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式

。

⑷现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，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

。

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