第03讲 无机非金属材料（解析版）.docx

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1、硅酸盐及其结构硅酸盐的结构硅酸盐的特性常见的硅酸盐材料陶连普通玻璃普通水泥硅的存在与性质 二氧化硅的性质硅和二氧化硅第03讲无机非金属材料目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备 重点记忆：关键点快速记忆，提升能力Q 小试牛刀：考点剖析+过关检测，合理应用氨与酸反应 新型陶瓷(氨的还原性 氨与水的反应富勒烯碳纳米材料，碳纳米管石墨烯0课时1无机非金属材料一、传统无机非金属材料一一硅酸盐材料L硅酸盐及其结构(1)硅酸盐的概念硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存 在。(2)硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成

2、了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合生个O, Si在中心，Q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Q相互连接，每个Q为两个四面体所共有，与I个Si相结 合。(3)硅酸盐的特性硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐 蚀等特点。2 .常见的硅酸盐材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土纯碱、石灰石、石英砂主要原料：石灰石、黏土辅助原料：适量的石膏设备玻璃窑水泥回转窑主要成分成分复杂硅酸钠(Na2Si3)硅酸钙(CaSiO3) 二氧化硅(SiO2)硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅 酸二钙(2CaO502)、铝酸 三钙(3CaOAI2

3、O3)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3.硅酸钠(俗名泡花碱)(1)硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃,具有黏结力强、耐高温等特性,常用作黏合剂和防火剂。(2)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式是SioM+ 2H+=H2Si3人(3)少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是SiOM+ C2+H2=H2Si31 + CM

4、二、新型无机非金属材料L硅和二氧化硅(1)硅的存在与性质硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在； 单质硅是应用最为广泛的半导体材料；高温下，硅能与氧气反应生成Sio2,与氯气反应生成SiCl4。(2)二氧化硅的性质二氧化硅硬度大、熔点高，不溶于水；酸性氧化物：SiO2+ZNaOH=Na2SiOa+H2O ；具有氧化性：SiO2+2C-=Si+2C0;特性：SiO2+4HF=SiF4 + 2H2O 02 .新型陶瓷(1)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在成分上有很大的变化,在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的 特性和功能。(2)常见新型陶瓷及其用途(连线)A.高温结构陶瓷B.压电陶瓷C.透明陶瓷

5、/D.超导陶瓷/O用于高压钠灯、激光器、高温探测窗.主要用于电力、交通、医疗等领域用于滤声器、扬声器、超声波探伤器,用于火箭、汽车发动机和耐高温材料(3)高温结构陶瓷碳化硅(SiC)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。3 .碳纳米材料(1)富勒烯是由皿土构成的一系列笼形分子的总称，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是C速。(2)碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。比表面积大，具有高强度和优良的电学 性能。(3)石墨烯是只有一个碳原土直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高

6、，具有很高的 强度。一、工业制备高纯硅的原理kH门 1 800-2000 I300 1 100 一+|I石央砂I -焦炭- El U ft圭I(1)工业制备高纯硅反应的化学方程式：Gcc I CC 1 800-2 000 . CCC ASlO2+20S+2C0 t ；Q CP Si+3HCl=SiHCl3+H2 ；1 1 0Q SiHel3+H2=Si+3HCl0(2)上述反应共同的反应类型是氧化还原反应(或置换反应)，反应中焦炭的作用是还原剂，反应中氢 气的作用是还原剂。A考点剖析考点一：传统无机非金属材料1. （2023上.辽宁高一统考）下列属于传统无机非金属材料的是A.单晶硅B.石墨烯C

7、.普通玻璃D.二氧化硅【答案】C【解析】传统无机非金属材料包括普通玻璃，陶瓷，水泥；答案选C。考点二：新型无机非金属材料2. （2023下.河南开封.高一校联考期末）新型材料广泛用于我国载人航天器，下列不属于新型无机非金属 材料的是A.氧化铝陶瓷 B.高纯单晶硅 C.石墨烯D.玻璃【答案】D【解析】氧化铝陶瓷、高纯单晶硅、石墨烯都属于新型无机非金属材料，玻璃属于硅酸盐材料，硅酸盐材 料属于传统的无机非金属材料，故D符合题意。综上所述，答案为D。考点三：硅的性质极其用途3. （2023上辽宁葫芦岛高一联考）最近，华为Mate60Pro上市，其搭载的新型麒麟9000s芯片，突破了美 国的芯片封锁，

8、实现了智能手机5G芯片国产化。下列有关说法正确的是A.硅是芯片的主要成分之一，晶体硅是一种性能优良的半导体材料，它属于非电解质B.晶体硅和无定形硅是硅元素的同素异形体，二者化学性质完全不同C.光刻胶是制造芯片的关键材料，金属氧化物纳米颗粒光刻胶由金属氧化物纳米簇和溶剂等组成，是一种 胶体高温D.工业粗硅的冶炼方法为SiO2+2CSi+2Ce）T，在该反应中SiO2作还原剂【答案】C【解析】A.硅是单质，既不属于电解质也不属于非电解质，A错误；B.同素异形体化学性质相似，B错误；C.分散质的粒子直径I-IOOnm,属于胶体，C正确；D. SiCh中Si元素化合价降低，得电子，作氧化剂，D错误；故

9、选C。考点四：二氧化硅的性质极其用途4. （2023下四川南充高一校考期中）二氧化硅（Sio2）又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。下列说 法正确的是A.同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B. SiO2既能与HF反应，又能与NaoH反应，属于两性氧化物高温C.制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2Cc）T高温D.因为CaCO3 + SiO2CaSiO3+CO2T,所以硅酸的酸性比碳酸强【答案】C【解析】A.二氧化碳是分子晶体，二氧化硅是共价晶体，A错误；B.二氧化硅能和强碱反应，反应方程式为SiO2+2NaoH=Na2SiO3+H2O;虽然也能和特殊的酸氢氟

10、酸反应,反应方程式为：Si2+4HF=SiF4+2H2O,但二氧化硅是酸性氧化物，B错误；高温C.制备粗硅的化学方程式为Sio2+2CSi+2CoT，C正确；D.反应只有在高温条件下才能进行，由于CCh是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但并不 能说明硅酸的酸性比碳酸强，D错误； 故选C。过关检测1. （2023下.河南平顶山.高一统考期末）下列物品的主要成分为硅酸盐的是物品4VPQ 岑选项A.电脑B.水缸C.电动车D.红灯笼【答案】B【解析】A.电脑锌片主要是硅单质，故不选A;B.水缸主要为陶瓷，陶瓷的主要成分为硅酸盐，故选B；C.电动车的主要材质为塑料，故不选C；D.红灯笼主要材

11、质主要是纸张，成分为纤维素，故不选D。故选B。2. （2023下.湖南张家界.高一张家界市民族中学校考）下列不是传统的无机非金属材料的是A.玻璃B.水泥C.碳纳米管D.陶瓷【答案】C【解析】传统无机非金属材料是指主要成分为硅酸盐的无机非金属材料，包括：玻璃、陶瓷、水泥等，碳 纳米管不属于传统无机非金属材料，属于新型无机非金属材料，故选C。3. （2023上江苏盐城高一统考期中）已知Sio2+2NaOH = Na2SiO3+H2O, Si。?属于A.酸B.酸性氧化物C.碱D.盐【答案】B【解析】Si2能与碱反应生成盐和水，Si2属于酸性氧化物，故选B。4. （2023下湖北武汉高一湖北省武昌实验

12、中学校考）下列说法正确的是A.高纯硅可用于制作光感电池B.二氧化硅导电能力强，可用于制造光导纤维C.盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶可以使用玻璃塞D.利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品运用了 Si。?是两性氧化物的化学原理【答案】A【解析】A.高纯硅是太阳能电池材料，可用于制作光感电池，A正确；B.二氧化硅不能导电，B错误；C. Na2SiO3溶液具有粘性，盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，C错误；D. Si。?是酸性氧化物，利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品运用了 Si。?和氢氟酸反应的性质，D错误； 故选Ao5. （2023下.广东东莞高一校考期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有

13、关物质的说法正确的 是A.太阳能电池板广泛应用在航天器上，其材料是晶体硅B.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料C.半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅D.中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金，属于新型无机非金属材料【答案】A【解析】A.晶体硅是良好的半导体材料，常用于制作太阳能电池板，故A正确；B.石墨烯是碳元素形成的单质，属于新型无机非金属材料，不是硅酸盐材料，故B错误；C.计算机芯片的材料是硅，不是二氧化硅，故C错误；D.特种镁合金是性能优良的金属材料，不属于新型无机非金属材料，故D错误；故选Ao6. （2023下.重庆江津.高一校考期中）下列物质

14、中对应的用途不正确的是A.单质硅-半导体材料B.二氧化硅-光导纤维C.硅酸钠-光电池原料D.硅酸凝胶-作干燥剂【答案】C【解析】A.单质硅可用作半导体材料，A正确；B.光导纤维的主要成分为二氧化硅，B正确；C. Si是制造光电池的原料而不是硅酸钠，C错误；D.硅酸凝胶具有强吸附性，可用来制作干燥剂，D正确； 故选C。7. （2023下.四川自贡.高一统考期末）近年来，我国在航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就，科 学技术的进步离不开化学。下列说法正确的是A.航天飞船使用的高温结构陶瓷，属于硅酸盐材料8. 太阳能电池的材料是二氧化硅C.碳纳米管属于新型无机非金属材料D.用于通信的光导纤维，是用高纯硅制造的【答案】C【解析】A.航天飞船使用的高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料，不是硅酸盐材料，故A错误；B.太阳能电池的材料是硅单质，故B错误；C.碳纳米管属于新型无机非金属材料，故C正确；D.用于通信的光导纤维，是用二氧化硅制造的，故D错误； 故选C。8. （2023下.山东临沂.高一统考期末）能正确表示下列反应的离子方程式为A.氯化铜溶液中通入硫化氢：Cu2+S2- =CuS8 .硅酸钠溶液中通入二氧化碳：SiO- +CO2 +H2O=HSiO; +HCO；C.过量二氧化碳通入饱和碳酸钠溶液中：2Na+