硅酸鹽工業(yè)及無非金屬材

硅酸鹽工業(yè)及無非金屬材第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括為人類社會所需要并能用于制造有用器物的物質(zhì)。并不是所有的物質(zhì)都可以稱為材料。人類制造的第一種材料是陶瓷。無機(jī)非金屬材料

傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料

新型無機(jī)非金屬材料

金屬材料高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維材料以含

物質(zhì)為原料，經(jīng)加熱制得

產(chǎn)品。如制造

、

、

等。一、硅酸鹽材料硅硅酸鹽陶瓷水泥玻璃概述：第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日1、主要原料：3、生產(chǎn)過程：

輔助原料：石膏—作用是：5、主要成分：6、主要性能：7、主要用途：

2、主要設(shè)備：4、反應(yīng)原理：（一）水泥：粘土和石灰石調(diào)節(jié)水泥硬化速度水泥回轉(zhuǎn)窯生料研磨，高溫煅燒得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸鹽水泥。

復(fù)雜的物理、化學(xué)變化硅酸三鈣(3CaO?SiO2)、

硅酸二鈣(2CaO?SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO?Al2O3)等水硬性（與膠體凝聚有關(guān)）建筑、修路。

如：水泥砂漿、混凝土、鋼筋混凝土。第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日（二）玻璃1、原

料：2、主要設(shè)備：3、生產(chǎn)過程：5、主要成分：6、主要性能：4、反應(yīng)原理：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高溫

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

（Na2O?CaO?6SiO2）純堿、石灰石和石英玻璃窯原料粉碎，玻璃熔爐中強(qiáng)熱，成型冷卻復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日7、幾種特殊玻璃⑴石英玻璃：膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光用途：化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等。⑵光學(xué)玻璃：透光性能好、有折光和色散性(鉛玻璃)用途：眼鏡片；望遠(yuǎn)鐿用凹凸透鏡等光學(xué)儀器⑶有色玻璃：金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)特征顏色(固溶膠)。藍(lán)色(Co2O3)

紅色(Cu2O)淡綠色

(Fe2+)⑷鋼化玻璃：玻璃在電爐里加熱軟化，再急速冷卻得鋼化玻璃。第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂，破碎時(shí)無尖銳棱角不易傷人。用途：運(yùn)動器材；微波通訊器材；玻璃在熔化狀態(tài)下抽成絲成為玻璃纖維，玻璃纖維用合成樹脂一層層膠合壓制成一定形狀，并在加壓下加熱固化，形成玻璃鋼，強(qiáng)度大如鋼，比鋼輕。玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀等。注意：有機(jī)玻璃、水玻璃都不是玻璃。⑸車窗玻璃玻璃纖維和玻璃鋼第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日（三）陶瓷1、主要原料：2、傳統(tǒng)生產(chǎn)過程：6、主要用途：3、反應(yīng)原理：4、主要成分：5、主要特性：混和、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻粘土復(fù)雜的物理、化學(xué)變化硅酸鹽抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點(diǎn)。餐具、磚瓦、化學(xué)儀器、電絕緣器、工藝品等。第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料①優(yōu)點(diǎn)：

②弱點(diǎn)：

(2)新型無機(jī)非金屬材料的特性抗腐蝕、耐高溫等。質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊等。1．能承受高溫，強(qiáng)度高。

2．具有電學(xué)特性。

3．具有光學(xué)特性。4．具有生物功能。二、新型無機(jī)非金屬材料第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日高溫結(jié)構(gòu)陶瓷①結(jié)構(gòu)材料：是指利用強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械性能制成的各種材料，如金屬單質(zhì)及合金等.②高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的性能：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷既具有傳統(tǒng)意義上的陶瓷優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了金屬材料的缺點(diǎn)，其特點(diǎn)是：能經(jīng)受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)等.③高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的品種：已得到廣泛使用的有氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。④用途：Al2O3陶瓷(人造剛玉)用作耐火材料、球磨機(jī)、高壓鈉燈管等。（3）常見新型無機(jī)非金屬材料第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日光導(dǎo)纖維①光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維。②導(dǎo)光原理是利用光纖維材料具有較大的折射率，光可在其中傳導(dǎo)而很少損耗的性質(zhì)。③通信優(yōu)點(diǎn)有光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高，能防竊聽。光纜的質(zhì)量小而且細(xì)，不怕腐蝕，鋪設(shè)也很方便等。④用途：光纖廣泛用于通訊業(yè)、醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙控、照明等。第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日閱讀：人造寶石紅寶石和藍(lán)寶石的主要成分都是Al2O3（剛玉）。紅寶石呈現(xiàn)紅色是由于其中混有少量含鉻化合物；而藍(lán)寶石呈藍(lán)色則是由于其中混有少量含鈦化合物。

1900年，科學(xué)家曾用氧化鋁熔融后加入少量氧化鉻的方法，制出了質(zhì)量為2g-4g的紅寶石?，F(xiàn)在，已經(jīng)能制造出大到10g的紅寶石和藍(lán)寶石。第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日課堂練習(xí)1.試寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：氮化硅碳化硅碳化硼2.下列屬于新型無機(jī)非金屬材料的是（）屬于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的是（）

A.普通玻璃B.硅酸鹽陶瓷C.氮化硅陶瓷D.光導(dǎo)纖維E.青磚和琉璃瓦Si3N4SiCB4C3CDABE3、制造光導(dǎo)纖維的原料是（）

A、碳酸鈣 B、硅酸鈉

C、普通纖維 D、二氧化硅D第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日1、下列敘述中正確的是（）A、SiO2屬于無機(jī)非金屬材料B、金屬不能作為結(jié)構(gòu)材料C、玻璃是一種新型的非金屬材料D、C60也是一種材料AD第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日4、氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大，熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)獲得。①根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是

。

A、制汽輪機(jī)葉片B、制有色玻璃

C、制永久性模具D、制柴油機(jī)②寫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖

，根據(jù)元素周期律知識，寫出氮化硅的化學(xué)式

。③氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除HF外，它不跟其它無機(jī)酸反應(yīng)，試推測該陶瓷被HF腐蝕的化學(xué)方程式

。④現(xiàn)用SiCl4和N2在H2氣氛保護(hù)下，加強(qiáng)熱反應(yīng)，可得高純度的氮化硅，反應(yīng)式為

。A、C、DSi3N4

Si3N4+12HF=3SiF4+4NH3

3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日(2010臨川)綠柱石又稱綠寶石，其主要成分為BenAl2(Si6O18)，也可以用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示，則n為(

)

A．1

B．2

C．3

D．4

【答案】C(2010南昌)現(xiàn)有下列五個(gè)轉(zhuǎn)化：①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Ca3(PO4)2→Ca(H2PO4)2。其中不可能通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是(

)

A．①②B．③④C．②③④D．②③④⑤

【解析】SiO2Na2SiO3；CuSO4CuCl2；Ca3(PO4)2Ca(H2PO4)2；但SiO2不與水反應(yīng)，需經(jīng)兩步轉(zhuǎn)化為H2SiO3：SiO2SiO32－H2SiO3；CuO也不與水反應(yīng)，需先加入H＋轉(zhuǎn)化為Cu2＋，再加OH－才能轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2。

【答案】B第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日

(2010江西)工業(yè)上常用SiO2與C在高溫下發(fā)生反應(yīng)制粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1。下列說法中正確的是(

)A．SiC是一種新型無機(jī)非金屬材料，任何條件下都不可能在空氣中燃燒B．制造粗硅時(shí)的反應(yīng)為2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑C．Si和SiO2的混合物能用NaOH溶液將其分離D．純凈的SiO2只能用于制造光導(dǎo)纖維【解析】SiC在高溫下能在空氣中燃燒生成SiO2和CO2，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；Si和SiO2均能與NaOH溶液反應(yīng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；純凈的SiO2可用于制造光學(xué)玻璃等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日

(2010銀川)某無色溶液能與硅作用生成H2，則溶液中不可能大量共存的離子組是(

)

A．H＋、Ba2＋、Mg2＋、Cl－

B．Cl－、Cu2＋、Mg2＋、NO3－

C．NO3－、SO42－、K＋、Na＋

D．NO3－、OH－、Ba2＋、Cl－

【解析】能與硅作用生成H2，溶液一定呈堿性，故確定A項(xiàng)符合題意。

【答案】A

(2010武昌)將足量CO2氣體通入水玻璃中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分燃燒，最后所得的固體物質(zhì)是(

)

A．Na2CO3、Na2SiO3 B．Na2CO3、SiO2

C．SiO2 D．Na2SiO3

【答案】D第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日

(2010?？?圖中的每一方格表示相關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物。其中B是一種單質(zhì)，其余物質(zhì)也都是含B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C對應(yīng)的酸，B的結(jié)構(gòu)類似金剛石，D為B的氧化物(其他不含B元素的產(chǎn)物以及各步反應(yīng)添加的必要試劑和反應(yīng)條件已被略去)，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)A、D、E的化學(xué)式分別為______、______、______。(2)A和B的相互轉(zhuǎn)化在工業(yè)上有什么實(shí)際意義？________________________________。(3)寫出D→C反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________。(4)寫出E→D反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________。SiCl4SiO2H2SiO3粗硅提純SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日

【解析】本題的突破口是“B是一種單質(zhì)”且“B的結(jié)構(gòu)類似金剛石”，據(jù)此容易推斷出B是晶體硅。由此可以得出其他答案。

【答案】(1)SiCl4；SiO2；H2SiO3

(2)粗硅提純

(3)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O

(4)H2SiO3SiO2＋H2O第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日

(2010江西)現(xiàn)有A、B、C、D四種短周期非金屬元素，它們的原子最外層電子數(shù)之和為19。在它們的化合物中，主要化合價(jià)不止一種，但有一種相同的化合價(jià)。它們的一些物理常數(shù)如下：

(1)A元素在元素周期表中的位置為_________________。

(2)在常溫下，B與C的最高價(jià)氧化物分別為氣態(tài)和固態(tài)，原因是______________。

(3)含D元素的兩種常見共價(jià)化合物發(fā)生化合反應(yīng)可生成一種離子化合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。

(4)A、B、C、D均形成分子中含18個(gè)電子的氫化物，這些氫化物的分子式為________________(寫出3種即可)。元素ABCD原子半徑/nm0.1020.0770.1170.075單質(zhì)沸點(diǎn)/℃444.648272355－195.8第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日

【解析】根據(jù)題給數(shù)據(jù)，B、C沸點(diǎn)很高，為原子晶體，根據(jù)原子半徑的大小關(guān)系，B為碳，C為硅；A、D為分子晶體，根據(jù)A、B、C、D的最外層電子數(shù)之和為19，A、D的最外層電子數(shù)之和應(yīng)為11，只能為5和6，D的兩種常見化合物發(fā)生化合反應(yīng)生成離子化合物，D為N，A為S，四種元素形成的18電子微粒有H2S、SiH4、C2H6、N2H4。

【答案】(1)第三周期ⅥA族

(2)CO2屬于分子晶體而SiO2屬于原子晶體

(3)NH3＋HNO3＝NH4NO3

(4)H2S、SiH4、C2H6、N2H4(寫出3種即可)第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日

1.2010年上海世博會打造節(jié)能典范。下列對中國館——“東方之冠”頂上的觀景臺使用的太陽能薄膜的主要成分推斷合理的是(

)A．鋁合金B(yǎng)．硅C．二氧化硅D．硅酸鹽

【答案】B

2．下列離子方程式書寫正確的是(

)A．水玻璃中通入過量的二氧化碳：

Na2SiO3＋CO2＋H2O＝2Na＋＋CO32－＋H2SiO3↓B．澄清石灰水中通入過量CO2：

Ca(OH)2＋CO2＝Ca2＋＋2HCO3－C．二氧化硅溶于氫氟酸中：

SiO2＋4H＋＋4F－＝SiF4↑＋2H2OD．二氧化硅溶燒堿：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O

【答案】D第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日

3．已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性；Mg和Na的化學(xué)性質(zhì)也具有一定的相似性。

Ⅰ．用上圖所示裝置進(jìn)行Mg和SO2的實(shí)驗(yàn)，其中A是制備SO2的發(fā)生裝置。(1)選擇制取SO2的合適試劑______(填序號)。①10%的H2SO4溶液②80%的H2SO4溶液③Na2SO3固體④CaSO3固體(2)寫出裝置B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________.裝置C中NaOH溶液的作用是____________.②③3Mg＋SO22MgO＋MgS吸收多余的SO2，防止污染環(huán)境第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日(3)請畫出制備SO2的發(fā)生裝置并注明主要儀器的名稱，固定裝置省略不畫。(4)你認(rèn)為該裝置的不足之處在哪里？______________。

(4)裝置A和B之間沒有連接一干燥裝置；裝置C未與大氣相通；在鎂下方未墊一不銹鋼片，鎂會與玻璃管發(fā)生反應(yīng)；未設(shè)計(jì)一防倒吸裝置第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日Ⅱ．某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)室制Si”的研究，他們以教材為基礎(chǔ),查閱資料得到以下可供參考的信息：①工業(yè)上在高溫時(shí)用C還原SiO2可制得Si②Mg在點(diǎn)燃的條件下即可與SiO2反應(yīng)③金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽與SiH4④Si和SiO2均不與稀H2SO4反應(yīng)⑤SiH4在空氣中自燃。他們在研究報(bào)告中有如下記載“……選用合適的物質(zhì)在適宜的條件下充分反應(yīng)；再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾、洗滌、干燥;最后稱量……在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí),發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花,其產(chǎn)率也只有預(yù)期值的63%左右。”(5)該小組“實(shí)驗(yàn)室制Si”的化學(xué)方程式是____________。(6)你估計(jì)“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”的原因是____________________________________。第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日

【答案】(1)②③

(2)3Mg＋SO22MgO＋MgS(或2Mg＋SO22MgO＋S，Mg＋S＝MgS)；吸收多余的SO2，防止污染環(huán)境

(3)如圖所示

(4)裝置A和B之間沒有連接一干燥裝置；裝置C未與大氣相通；在鎂下方未墊一不銹鋼片，鎂會與玻璃管發(fā)生反應(yīng)；未設(shè)計(jì)一防倒吸裝置(5)2Mg＋SiO22MgO＋Si(6)金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成SiH4可自燃(或用化學(xué)方程式表示：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si＋2H2SO4＝2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2＝SiO2＋2H2O)第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日

下列關(guān)于SiO2的敘述中正確的是(

)①SiO2能與水反應(yīng)生成硅酸②SiO2對應(yīng)的水化物是可溶性弱酸③硅原子和碳原子的價(jià)電子數(shù)相同，SiO2和CO2分子結(jié)構(gòu)也相同④SiO2既能與氫氧化鈉反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng)，故SiO2是兩性氧化物⑤SiO2中硅元素為＋4價(jià)，故SiO2有氧化性⑥在SiO2中每個(gè)硅原子結(jié)合2個(gè)氧原子

A．①③⑤

B．①④⑥

C．只有③

D．只有⑤

【答案】D第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日

(2009高考)A、B、C、D、E、F、G、H、I九種物質(zhì)有如下所示反應(yīng)關(guān)系：已知：a．單質(zhì)E可作為半導(dǎo)體材料；b．化合物F是不能生成鹽的氧化物；c．化合物I溶于水呈酸性，它能跟氧化物A起反應(yīng)。據(jù)此，請回答下列問題：

(1)化合物F是________________。

(2)化合物I是________________。

(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式是_______。

(4)反應(yīng)④的化學(xué)方程式是______。第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日

【解析】由“單質(zhì)E可作為半導(dǎo)體材料”可猜想E為硅，則A為SiO2，A與B反應(yīng)生成的F為CO，CO是不成鹽氧化物，則A為SiO2，B為碳；碳與氧化物C反應(yīng)生成CO，則C是H2O，G是H2；G與H生成H2O，則H是O2；與H2O反應(yīng)生成O2的有K、Na、F2，但滿足I能溶于水呈酸性且與SiO2反應(yīng)的只有F2。

【答案】(1)CO(或一氧化碳)

(2)HF(或氟化氫)

(3)C＋H2OCO＋H2

(4)2F2＋2H2O＝4HF＋O2第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日

(2010濟(jì)南)A、B廣泛存在于自然界中，二者都是構(gòu)成巖石的主要成分，俗名分別是硅石、石灰石；X、Y、Z都是無色可燃性氣體，D為黑色固體單質(zhì)。它們在一定條件下能實(shí)現(xiàn)下圖所示的變化：

(1)如果Z是能使溴水褪色的有機(jī)化合物，則X為____，Y為________，Z為________。(填化學(xué)式)(2)寫出反應(yīng)①和②的離子方程式：反應(yīng)①___________；反應(yīng)②___________?！敬鸢浮?1)