5.3無機(jī)非金屬材料學(xué)案（原卷版）-《考點(diǎn)逐擊》2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版

5.3無機(jī)非金屬材料（學(xué)案）一、硅酸鹽材料（一）無機(jī)非金屬材料1.元素組成：無機(jī)非金屬材料一般含有元素2.特點(diǎn)：具有耐、、等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能3.物質(zhì)組成：傳統(tǒng)的多為硅酸鹽材料，如：制作餐具的陶瓷、窗戶上的玻璃、建筑用的水泥（二）硅酸鹽材料1.常見的硅酸鹽材料硅酸鹽產(chǎn)品水泥玻璃陶瓷主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯——（1）主要原料（2）反應(yīng)原理復(fù)雜的物理化學(xué)變化復(fù)雜的物理化學(xué)變化（3）主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2O·CaO·6SiO2硅酸鹽特性水硬性(跟水摻和攪拌后容易凝固變硬)非晶體，無固定熔點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)軟化可制成各種形狀抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣用途建筑和水利工程建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、高強(qiáng)度復(fù)合材料等建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等生產(chǎn)條件高溫注意：由原料和玻璃的成分及反應(yīng)條件“熔融”，可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up9(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up9(高溫))CaSiO3＋CO2↑。2.硅酸鹽 (1)概念：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分(2)性質(zhì)：硅酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)，多數(shù)于水(3)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)：在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接。其結(jié)構(gòu)示意圖如下(4)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成表示順序是：，但化學(xué)式前面的系數(shù)不能為分?jǐn)?shù)二、新型無機(jī)非金屬材料1、硅和二氧化硅(1)硅元素的存在與結(jié)構(gòu)存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第位(2)高純硅的制備其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為①②③（3）硅與二氧化硅的主要用途①高純硅廣泛用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。利用其半導(dǎo)體性能可以制造和等。②SiO2用于生產(chǎn)。2．新型陶瓷新型材料成分性能主要應(yīng)用碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅、氮化硅、金屬氧化物耐高溫、抗氧化、耐磨蝕用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等鈦酸鹽、鋯酸鹽等能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷；氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷具有優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫、絕緣性好用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等—臨界溫度下具有超導(dǎo)性用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域3.碳納米材料序號(hào)名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用（1）富勒烯由原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱代表物開啟碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代（2）碳納米管由片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑用于生產(chǎn)、、等（3）石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨應(yīng)用于、、等1．（2023下·吉林長(zhǎng)春·高一東北師大附中校考期末）下列有關(guān)無機(jī)非金屬材料的說法不正確的是A．高純度的硅是制半導(dǎo)體的重要材料B．古代燒制出“明如鏡、聲如磬”的瓷器，其主要原料為黏土C．現(xiàn)代信息社會(huì)用于傳遞信號(hào)的光纖的主要成分為硅D．北京奧運(yùn)會(huì)禮儀服內(nèi)膽添加了第二代石墨烯發(fā)熱材料，石墨烯屬于新型無機(jī)非金屬材料2．（2023下·湖南邵陽）下列有關(guān)無機(jī)非金屬材料的描述不正確的是A．SiO2可用于制造太陽能光伏電池B．芯片的主要成分是硅C．普通玻璃是以純堿、石灰石和石英為原料制成的D．碳納米管屬于新型無機(jī)非金屬材料3．（2023·山西太原）硅酸鹽材料歷史悠久，用途廣泛，下列物質(zhì)中不屬于硅酸鹽材料的是A．玻璃 B．陶瓷 C．水晶 D．水泥4．（2024·浙江）下列關(guān)于硅材料的說法正確的是A．瑪瑙的主要成分是硅酸鹽B．制普通玻璃的原料是石灰石、純堿和石英砂C．電腦芯片的主要成分是二氧化硅D．水晶項(xiàng)鏈、玻璃、水泥和陶瓷都是硅酸鹽制品5．（2023·浙江·高一階段練習(xí)）下列不屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的是A．石英 B．水泥 C．玻璃 D．陶瓷6．（2023上·高一課時(shí)練習(xí)）傳統(tǒng)欽州坭興陶制備工藝主要包括以下幾個(gè)步驟：制備坯料→坯體成型→修整坯體→坯體干燥→裝飾坯體→燒制坯體→拋光打磨。下列制陶過程中，涉及化學(xué)變化的是A．坯體成型 B．坯體干燥C．燒制坯體 D．拋光打磨7．（2023下·河南開封·高一校聯(lián)考期末）新型材料廣泛用于我國(guó)載人航天器，下列不屬于新型無機(jī)非金屬材料的是A．氧化鋁陶瓷 B．高純單晶硅 C．石墨烯 D．玻璃8．（2022下·黑龍江哈爾濱·高一哈爾濱三中?？茧A段練習(xí)）下列屬于新型無機(jī)非金屬材料的是A．光學(xué)玻璃 B．水泥C．陶瓷衛(wèi)生潔具 D．碳納米管9．（2023上·寧夏銀川·高一銀川唐徠回民中學(xué)校考期中）單晶硅是制作電子集成電路的基礎(chǔ)材料。用化學(xué)方法可制得高純度硅，其化學(xué)方程式為：①②③下列有關(guān)上述反應(yīng)的說法以及由上述反應(yīng)得到的結(jié)論不正確的是A．三個(gè)反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng) B．反應(yīng)①和③是置換反應(yīng)C．反應(yīng)②為硅重新被氧化的過程 D．H2的還原性強(qiáng)于HCl10．（2023下·河南安陽·高一統(tǒng)考期末）“中國(guó)芯”的發(fā)展離不開高純硅。從石英砂(主要成分為SiO2)制取高純硅涉及的主要反應(yīng)用流程圖表示如下：其中涉及的主要反應(yīng)：①SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑，②2Si+3HClSiHCl3+H2，③SiHCl3+H2Si(高純硅)+3HCl，下列說法正確的是A．上述反應(yīng)①②③均為置換反應(yīng)B．反應(yīng)①中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1C．上述流程中可以循環(huán)的物質(zhì)只有H2D．反應(yīng)②③互為可逆反應(yīng)11．（2023下·四川德陽·高一什邡中學(xué)?？茧A段練習(xí)）“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法中正確的是A．玻璃的主要成分為、和B．生產(chǎn)陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D．石英砂和黏土的主要成分均為硅酸鹽12．（2023下·江西南昌·高一南昌十中校考階段練習(xí)）純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是A．X可用作木材防火劑 B．步驟I的反應(yīng)說明是酸性氧化物C．步驟II中的稀硫酸可用來代替 D．步驟III若在實(shí)驗(yàn)室完成，一般在蒸發(fā)皿中進(jìn)行13．（2023·江西上饒）下列有關(guān)硅及其化合物的性質(zhì)及用途，正確的是A．沙子的主要成分為硅，黏土的主要成分為二氧化硅B．硅單質(zhì)常用于制作光導(dǎo)纖維C．SiO2+2CSi+2CO↑D．水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)14．（2023·陜西咸陽）中國(guó)高鐵對(duì)實(shí)現(xiàn)“一帶一路”的戰(zhàn)略構(gòu)想有重要的作用。(1)建設(shè)高鐵軌道需要大量的水泥，生產(chǎn)水泥的主要原材料是。(2)高鐵上的信息傳輸系統(tǒng)使用了光導(dǎo)纖維，其主要成分是；乘務(wù)員使用的無線通話機(jī)的芯片材料所含元素在元素周期中的位置。(3)高鐵上安裝有許多玻璃，氫氟酸可以處理玻璃表面的微裂紋，氫氟酸與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)的化學(xué)方程式。(4)高鐵上的衛(wèi)生間沒有任何異味，是由于所使用的馬桶、地漏和洗手盆下水口都是納米硅膠的高科技產(chǎn)品，向硅酸鈉溶液中加入稀鹽酸可產(chǎn)生硅酸膠體，該反應(yīng)的離子方程式。(5)硅酸鹽材料具有硬度高、難溶于水、耐高溫等特點(diǎn)。硅酸鹽中常含有Al、K等元素，如鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石等，用氧化物形式表示為。15．（2023下·高一課時(shí)練習(xí)）高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下：(1)工業(yè)上用石英砂和過量焦炭在電弧爐中高溫加熱生成粗硅，當(dāng)有1molC參與反應(yīng)時(shí)，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是。(2)還原爐中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為。(3)上述工藝生產(chǎn)中循環(huán)使用的物質(zhì)除Si、SiHCl3外，還有。(4)工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(5)工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反應(yīng)制備硅酸凝膠，進(jìn)一步脫水處理可得到硅膠，寫出水玻璃和鹽酸反應(yīng)的離子方程式：。(6)關(guān)于硅及其相關(guān)化合物的敘述正確的是。A．