第三节无机非金属材料知识梳理与同步练习.docx

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1、第三节无机非金属材料知识梳理人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氯等元素,具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的光学、电学等性能。一.硅酸盐材料传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。1 .硅酸盐的结构、特点2.陶瓷产品主要原料制备过程生产应用陶瓷黏土原料经高温烧结而成建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等3.玻璃和水泥产品主要原料主要设备主要成分用途普通纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2Si3建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃CaSiO3、SiOz高强度复合材料等水泥石灰石、黏土水泥回I转窑硅酸盐和沙子、碎石、水等混

2、合可以得到混凝土,大量用于建筑和水利工程二.新型无机非金属材料1硅和二氧化硅（1）硅元素的存在硅在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧，在地壳中含量居第二.位。硅是种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以化合态态形式存在。_二氧化硅是硅最重要的化合物。硅原子和碳原子最外层电子数为4个，它们既难失去电子，也难涉及的化学方程式:18002000iC S32C-Si+2C0300*CSi+3HC1SiHC1+F11100CSiHC1+出Si+3HC1硅的用途：良好的半导体材料；太阳能电池；计算机芯片。(3)二氧化硅(SiO2)SiOz是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为约占地壳

3、质量的12%,天然SiOz存在形态有结晶形和无定型形两大类。石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是一SiO2。二氧化硅中每个Si周围结合上个0,Si在中心，0在4个顶角；许多个这样的四面体又通过顶角的Q相连，每个0与2个Si相结合,二氧化硅晶体中Si和0按1:2的比例组成立体网状结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电,不溶于水，化学性质稳定。【拓展】SiOz的化学性质：不与水、一般的酸反应 具有酸性氧化物的通性分别写出SiOz与CaO、NaOH、溶液反应的化学方程式：Si(+CaO直遢CaSi(；Si0?+ZNaOH=MazSiOj-O；与NaOh反应：固体高温条件下SiQ

4、2+Na2C03遮K2SiO3+CO2f特性：与氢氟酸反应，化学方程式为：Si2+4HF=SiEJ+2上0二氧化硅的用途：沙子是基本的建筑材料。纯净的SiO?是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。实验室中使用的石英用烟.水晶利玛瑙制作饰物和工艺品。【思考】实验室盛装NaoH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？(提示：玻璃中含有SiO2)氢氧化钠与二氧化硅反应生成硅酸钠，使瓶口黏结无法打开2 .新型陶瓷新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂,碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金随的结构

5、，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。其它新型陶瓷材料类别主要特性示例用途富温结构陶瓷能承受高温，强度高氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等压电陶瓷具有电学特性钛酸钏陶瓷声呐系统、气象探测等透明陶瓷具有光学特性氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷高压钠灯、激光器和高温探测窗等超导陶瓷具有超导性超导陶瓷电力、交通、医疗等3 .碳纳米材料(1)富勒烯：由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为主。碳纳米管：由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。(3

6、)石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、热导率高,具有很高的强度,应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料。4 .特殊功能的含硅材料：含4%硅的硅钢具有导磁性,主要用作变压器的铁芯；人工合成的硅橡胶是最好的既耐高温又耐低温的橡胶,用于火箭、W机、导弹的零件和绝缘材料；人工制造的分子筛，主要用作吸附剂和催化剂第三节无机非金属材料同步练习1 .地壳中含量最多的非金属元素是（）.MB.碳C.硅D.铝2 .在SiOi晶体内部，每个Si与4个0分别形成4个单键，则与每个。形成单键的Si的数目是A. 1B.2C,3D.43 .“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描

7、绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是（）A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐4 .天工开物记载：“凡堀泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉（主要为青色），与造砖同法”。下列说法错误的是（）A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐B. “燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料5.下列有关硅及其化合物的叙述中，正确的是（）A.

8、硅是光导纤维的主要成分B.硅是构成岩石与许多矿物的基本元素C. Si2是酸性氧化物,不与任何酸发生反应D.可以通过SiOz与水反应一步制得硅酸6 .2023年12月17日，我国“嫦娥五号”返回器携带月球样品安全着陆，探月工程圆满成功。“嫦娥”五号探测器采用太阳能电池板提供能量，制造太阳能电池板的核心材料是.二氧化硅B.硅C.钛合金D.铝合金7 .下列关于碳和硅的比较，正确的是（）.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态8 .碳和硅的最高化合价都是+4价C.硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位D.硅与碳一样均含有两种常见价态的氧化物一一SiO和Sio29 .能证明碳酸的酸性比硅酸

9、的强的依据是（）A.Co2是气体，Si。？是固体1温B.高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+C02C.Co2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水D.将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成9 .我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的项空白。下列对硅及其化合物的有关叙述正确的是（）A.二氧化硅既能与烧碱溶液反应又能与氢叙酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物B.晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应C.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格极高D.晶体硅和金刚石的硬度都很大10 .下列物质中，属于酸性氧化物

10、且跟水不能形成酸的是（）A.CO2B.SiO2C.SO2D.Fe2O311 .下列说法正确的是（）A.Si2熔点高硬度大，因此可用于制光导纤维B.向NazSiO?溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+HCI（aq）高温C.SiO2SiC14Si,该物质间转化能实现D.高纯硅可用于制作光感电池12 .据参考消息报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列说法你认为不妥的是（）.硅便于运输、贮存，从安全的角度考虑，硅是较安全的燃料B.自然界中存在大量的单质硅C.硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易

11、有效控制D.自然界中Si易开采13 .为了探究HC1、H2CO3和HzSiOs的酸性强弱，某学生设计了如图所示的实验装置，希望通过一次实验达到实验目的，下列说法不正确的是（）A.锥形瓶中可以盛放Na2CO3B.装置B中的目的是除去挥发的HCIC.装置C的目的是尾气处理D.该装置可以得出HC1、H2CO3.H2SiO3的酸性强弱顺序14 .SiOz是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是A.图中所有反应都不属于氧化还原反应B.硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维C.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高D.可用盐酸除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的碳酸钙15 .硅

12、是组成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B.碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C.光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiD.氮化硅（SisM）、氧化铝（MO。、碳化硅（SiC）和二氧化倍（Zro2）都可用作制高温结构陶瓷的材料16 .高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称半导体材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命。这种材料可以按所给路线制备：Si。1粗硅一SiHS“瞿9Si（纯）（1）写出步骤的化学方程式：O步骤经过冷凝得到的SiHCI3（沸点为33.0）中

13、含有少量的SiC1（沸点为57.6C）和设1（沸点为一84.7）,提纯SiHCh的主要化学操作的名称是;SiHC13和SiC1一样遇水可发生剧烈水解，已知SiHC1水解会生成两种气态产物，请写出其水解的化学方程式：。（3）请写出二氧化硅与氢氯酸反应的化学方程式：o17 .硅是重要的半导体材料。近日，我国宣布突破了碳基半导体材料制备的瓶颈，有望替代目前的硅材料，支持高端芯片的国产化。X48.60硅26.30%Y7.73%Z4.75%钙3.45%M274%(I)X的名称为.硅元素在自然界以一(填游离态或“化合态”)形式存(I)Si在元素周期表中的位置是(2)制作芯片需要高纯度的硅，高纯硅中Si原子

14、之间的相互作用是_(填“离子键”或“共价键”)。(3)非金属性Si弱于P,用原子结构解释原因：一一,得电子能力Si小于P。(4)下列关于C和Si及其化合物的推断中，正确的是(填序号)。C的最高正化合价与Si的最高正化合价相同SiO2具有还原性最高价氧化物对应水化物的酸性：H2C03H2Si0318.下图是地壳中含量较大的九种元素分布图，图中X、Y、Z分别表示不同元素。仰2.47%-4H2.00-P氢0.76%其它1.20%-回答下列问题:在。(2)Y的氧化物属于氧化物，硅的氧化物属于氧化物(填“酸性”、”两性”或“碱性”)。(3)常用ZCk溶液作为刻制印刷电路时的“腐蚀液，该反应的离子方程式为_，区别ZCh溶液和Z(OH)3胶体的方法是O(4)由粗硅制备硅烷(SiHj的基本流程如下图所示(反应条件均省略)：粗喘NH4Q反应IVI一SiH4卜-NH,-MgC121-*HQ已知：反应I、II的化学方程式分别为Si+3HC1=SiHCh+A,SiHC13+B=Si+3HC1（均已配平）。A的化学式为。反应1、II、II1中，有一个属于氯化还原反应。反应IV中生成的SiHi和N1两种气体的物质的量之比为O第三节无机非金属材料同步练习答