人教版高中化学选修2第14课时《传统硅酸盐材料》导学案4课时传统硅酸盐材料学案【学习目标】1.了解硅酸盐工业及一些产品。
2.掌握制造水泥、玻璃的主要原料、主要成分及制玻璃的反应原理。
3.了解几种玻璃的性能及用途。
4.了解陶瓷的制作过程及用途。
【重点难点】几种传统硅酸盐材料的制造过程或生产原理和主要成分课前预习【情景材料】人类建筑的变迁：阴冷潮湿的洞穴→破败不堪的茅草屋→简陋粗糙的石屋→水泥、钢筋建的砖瓦房。
其中的陶瓷、水泥、普通玻璃是材料家族中一大类材料---无机非金属材料，由于陶瓷、水泥、普通玻璃的主要成分是硅酸盐，因此称此无机非金属材料为硅酸盐材料。
我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。
陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。
瓷器是中华文明的象征。
在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“”都以“CHINA”这同一种字母拼音表示。
【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：一、传统硅酸盐材料1．传统硅酸盐工业(1)概念：以为原料，经加热制成产品的工业叫做硅酸盐工业。
如制造、、等产品的工业。
(2)特点：强，高，熔点高，溶于水，绝缘，耐腐蚀等。
2．陶瓷(1)制造陶瓷的主要原料：。
(2)制造陶瓷的一般过程：、、、、、成品陶瓷器。
(3)种类(根据原料、烧制温度划分)：、、。
3．玻璃(1)主要生产原料：、、。
(2)反应原理(用化学反应方程式表示)：；。
(3)主要工序：、、和。
(4)普通玻璃的成分：、和SiO2熔合在一起而形成的玻璃态物质。
，即得钢化玻璃。
钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大4～6倍，不易破碎，破碎时，不易伤人。
4．水泥(普通硅酸盐水泥)(1)主要生产原料：和。
(2)普通水泥的成分：、、和等。
(3)生产过程：(4)特性：水硬性。
即可以在硬化。
预习内容答案一、1.硅酸盐或硅的氧化物硅酸盐陶瓷、玻璃、水泥稳定性硬度难2．黏土混合成型干燥烧结冷却土器、炻器、瓷器3.石英砂石灰石纯碱 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑热熔澄清成型缓冷 Na2SiO3 CaSiO3把普通玻璃放入电炉里加热，使它软化，然后急速冷却没有尖锐的棱角4.石灰石黏土硅酸三钙酸二钙铝酸三钙铁铝酸钙石灰石、黏土生料，熟料空气和水中堂中互动【问题探究1】硅酸盐组成复杂表达形式通常有哪几种？【教师点拨】参考必修1课本P77的资料卡片硅酸盐组成的表示。
分析解答:硅酸盐的两种书写方式由于硅酸盐的种类多，结构复杂，表示它们的组成较复杂，除简单的硅酸盐如Na2SiO3等用盐的形式表示外，绝大多数常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示。
把硅酸盐由盐的书写形式改写为氧化物的形式的方法是：x MO·n SiO2·m H2O[如果有(OH)n 时]，其中MO表示金属氧化物，x、n、m均由组成中有关原子的个数决定。
复杂硅酸盐改写成氧化物的顺序为碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水，一定要记住改写的顺序。
【即学即练1】某些含结晶水的铝硅酸盐失水后成为多孔的晶体，这些孔穴能让气体和液体中直径比孔道小的分子通过，而将大分子留在外面，起着“筛分”的作用，因此有“分子筛”之称，某沸石分子筛，其主要成分为Na2H8Al x Si2O12，它可以用氧化物形式来表示，其中正确的是()A. 2Na2O·Al2O3·4SiO2·4H2OB. Na2O·Al2O3·2SiO2·4H2OC. Na2O·Al2O3·SiO2·H2OD. 2Na2O·Al2O3·2SiO2·4H2O1.B【解析】根据正负化合价的代数和为零，可得x=2，故改写成氧化物的形式应为Na2O·Al2O3·2SiO2·4H2O。
【问题探究2】传统硅酸盐材料为为什么具备稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。
【教师点拨】从物质结构来分析。
分析解答：传统硅酸盐产品以黏土、石英、钾长石和钠长石为原料。
原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧结构的特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等。
【即学即练2】在下列粒子中，其形状不是正四面体的是( )A ．P 4B ．[SiO 4]4－C ．CH 4D ．CH 3Cl2.D 【解析】 P 4、[SiO 4]4－和CH 4的形状都是正四面体，CH 3Cl 的形状不是正四面体。
【问题探究3】常见的传统硅酸盐材料有哪几种？【教师点拨】阅读教材P48-51找到答案分析解答：常见的几种硅酸盐材料：【即学即练3】过量的泥沙、纯碱、生石灰熔化后生成( )①水泥 ②玻璃 ③瓷器 ④混凝土 ⑤一种硅酸盐产品A.①和④B.②和⑤C.③D.②3.B 【解析】总结水泥的主要成分是2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2和3CaO·Al 2O 3，其生产原料为黏土、石灰石。
混凝土是水泥、碎石和沙子的混合物。
陶瓷属于硅酸盐产品，其主要原料是黏土。
泥沙的主要成分是SiO 2，与纯碱、生石灰在高温下发生如下反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3，而Na 2SiO 3、CaSiO 3与SiO 2的熔合物即玻璃，且玻璃是一种硅酸盐产品，故答案为B 。
【问题探究4】少量玻璃粉末放入试管中，向其中加入少量蒸馏水，振荡，加入1—2滴酚酞汰浓液，观察现象。
思考为什么会出现这种现象？【教师点拨】从玻璃的成分出发，看物质的电离情况与是否水解？分析解答：玻璃粉末溶液呈碱性，遇到酚酞呈淡红色或红色。
【即学即练4】将足量的CO 2气体通入下列澄清溶液中，最终为澄清的是（ ）A.苯酚钠溶液B.氯化钙溶液C.水玻璃D.饱和Na 2CO 3溶液4.B【解析】碳酸的酸性强于苯酚的，且常温下苯酚不溶于水，CO2气体通入苯酚钠溶液，生成苯酚，出现浑浊，A错；CO2通入CaCl2溶液中，不能生成CO32-离子，没有沉淀生成，B是澄清的；碳酸的酸性强于硅酸的，且硅酸不溶于水，CO2通入Na2SiO3溶液中有沉淀硅酸生成，C是浑浊的；过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中，发生Na2CO3+CO2+H2O=2 NaHCO3，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，饱和溶液中有NaHCO3晶体析出，D是浑浊的；答案为B。
练案A组（课堂反馈满分50分）一、选择题（每小题5分，共35分）1.月球上有丰富的绿柱石（绿宝石）矿藏，其主要化学成分为Be n Al2[Si6O18]也可用氧化物形式表示为nBeO·Al2O3·6SiO2，其n值为（）A．1 B.2 C.3 D.41.C【解析】本题考查了硅酸盐组成的表示方法。
根据元素化合价代数和为0得：4+2x+4y=22×2+2，只有B符合题意。
方法一：Be n Al2[Si6O18]化学式化合价代数和为零可求得n=3。
方法二：Be n Al2[Si6O18]与nBeO·Al2O3·6SiO2为同种物质的化学式的不同写法，根据氧原子守恒，也可求得n=3。
2.假设原子晶体SiO2中Si原子被Al原子取代，不足的价数由K原子补充，当有25%的硅原子被铝原子取代时，可形成正长石。
则正长石的化学组成为()A. KAlSiO4B. KAlSi2O5C. KAlSi3O8D. KAlSi4O102.C【解析】根据题目条件因二氧化硅中有25%的硅原子被铝原子取代，不足的由钾原子补充，故对应的各粒子的物质的量之比为n(K)∶n(Al)∶n(Si)∶n(O)=0.25∶0.25∶0.75∶2=1∶1∶3∶8，所以对应的化学式为KAlSi3O8。
3.下列说法中，正确的是()A.制陶的主要原料是石英砂B.制作陶器一般分为制泥、成型、干燥、烧成等步骤C.制陶过程中温度越高越好，这样制得的陶器牢固D.在氧化气氛中烧制得灰陶，在还原气氛中得红陶3.B【解析】制陶的原料是黏土，故A错误。
制陶过程中温度不能太高，太高会使陶器变形，故C错误。
在氧化气氛中，铁元素以Fe2O3的形式存在，得红陶，在还原气氛中，铁元素以FeO的形式存在，得灰陶，故D错误。
4.根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是()①以含硅物质作为原料②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反应原理是复杂的物理和化学变化A.①③B.①②③C.①②③④D.①③④4.C【解析】陶瓷在生产过程中使用含硅酸盐的原料，在高温条件下发生的是复杂的物理(熔化)、化学变化(硅酸盐参与的反应)，产品的主要成分是硅酸盐。
5.金属陶瓷是一种广泛应用于高科技的复合材料，合成方法是将陶瓷(主要成分为Al2O3、ZnO2等耐高温材料)和黏结金属(主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属)研磨混匀成型后，高温烧结使金属仍然以单质的形式存在于金属陶瓷之中，据此判断合成工艺必须()A．在氧气中合成 B.在HCl气氛中合成C．在氮气气氛中合成 D．在空气中合成5.C【解析】由题给信息“高温烧结使金属仍然以单质的形式存在”知C正确，其他三个选项所列举的反应条件均会使黏结金属以化合物的形式存在，如在高温下氧气与金属反应生成氧化物、在HCl气氛中金属变成氯化物。
6.下述六种工业生产，其中必需用到石灰石作为原料的是( )①用海水为原料提取镁；②制硅酸盐水泥；③制普通玻璃；④冶炼生铁；⑤制漂白粉；⑥接触法制硫酸，A.①②③④⑤B. ②③④⑤⑥C. ①②③⑤⑥D. ①②③④⑤⑥6.A【解析】制水泥的原料是：石灰石、粘土；玻璃的原料：石灰石、石英、纯碱。
接触法制硫酸的原料是黄铁矿和空气，在接触法制硫酸中不用石灰石，而其余五种生产均用到。
7.选项材料主要化学成分A 刚玉、金刚石三氧化二铝B 大理石、石灰石碳酸钙C 普通水泥、普通玻璃硅酸盐D 沙子、石英二氧化硅7.A【解析】 A二、填空题（共15分）8.(6分) 矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所措的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。
例如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此后反应的离子方程式为：2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O==2K++2HCO3—+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4.（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形成①KAlSi3O8_____________ ②Al2Si2O5(OH)4______________（2）上述反应能够发生的原因是____________________________________________。