第5講無(wú)機(jī)非金屬材料（學(xué)生版）-2023-2024學(xué)年高一化學(xué)輔導(dǎo)（人教版2019）

第5講無(wú)機(jī)非金屬材料【內(nèi)容導(dǎo)航】1．硅酸鹽材料2．新型無(wú)機(jī)非金屬材料3．硅及其化合物一、硅酸鹽材料1．無(wú)機(jī)非金屬材料從組成上看，許多無(wú)機(jī)非金屬材料多含________等元素，具有________、________、________等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。2．硅酸鹽及其結(jié)構(gòu)(1)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧________結(jié)構(gòu)，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角，每個(gè)Si結(jié)合____個(gè)O，每個(gè)O結(jié)合______個(gè)Si。(2)硅酸鹽的特性硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度______、_____溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。(3)硅酸鹽氧化物形式的改寫①氧化物的排列順序：________金屬氧化物→________金屬氧化物→二氧化硅→水，氧化物之間以“·”隔開。②各元素原子總個(gè)數(shù)比值符合原來(lái)的________，若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為________。3．硅酸鹽材料(1)陶瓷①主要原料：________。②應(yīng)用：生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。(2)玻璃①原料：________、________和石英砂(主要成分是________)。②主要成分：________________________________。③應(yīng)用：用于生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維。(3)水泥①原料：黏土、________為主要原料，________調(diào)節(jié)硬化速率。②應(yīng)用：制造混凝土——水泥、沙子、碎石和水的化合物?！菊n堂探究】世博會(huì)中國(guó)館——“東方之冠”由鋼筋混凝土、7000多塊鋁板和1200多塊玻璃等建成。(1)生產(chǎn)硅酸鹽產(chǎn)品水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是__________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)方程式為____________________________________________________。(2)硅酸鹽通?？梢杂枚趸韬徒饘傺趸锏慕M合形式表示其組成，例如：硅酸鈉(Na2SiO3)：Na2O·SiO2，長(zhǎng)石(KAlSi3O8)：________________，鈉長(zhǎng)石(NaAlSi3O8)：________________。(3)博物館陳列著大量明清磚瓦和精美瓷器(婺州窯)，婺州窯瓷器胎體的原料為高嶺土[AlnSi2O5(OH)4]。下列說(shuō)法正確的是________(填字母)。A．古代的陶瓷、磚瓦都是硅酸鹽產(chǎn)品B．高嶺土為含水的鋁硅酸鹽C．n＝3D．我國(guó)在新石器時(shí)代已能燒制陶器【即學(xué)即練1】下列關(guān)于硅酸鹽材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅C．陶瓷的主要原料是黏土D．硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料【即學(xué)即練2】陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色，來(lái)自氧化鐵B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽D．陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)【即學(xué)即練3】宋代五大名窯分別為：鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬(wàn)彩”的神奇窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說(shuō)法不正確的是()A．窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化B．氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料C．高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物D．陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來(lái)盛裝氫氟酸二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料1．硅和二氧化硅(1)硅的存在與結(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eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(1800～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1100℃))eq\x(高純硅)①②③其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為①________________________________②________________________________③________________________________(3)硅和二氧化硅的用途①高純硅廣泛用于________技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。②SiO2用于生產(chǎn)_____________。2．新型陶瓷(1)組成：不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系。(2)特性和功能：在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。(3)常見的類型：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷。3．碳納米材料概念性能用途富勒烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，如C60—制碳納米材料碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度在光電器件、超級(jí)電容器、電池、復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究在不斷深入【即學(xué)即練1】碳納米管是繼足球烯(C60)以后發(fā)現(xiàn)的又一種碳單質(zhì)，以下有關(guān)碳納米管與足球烯(C60)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．它們的物理性質(zhì)有較大差異B．在常溫下它們的化學(xué)性質(zhì)都穩(wěn)定C．它們是不同的碳單質(zhì)D．它們分別完全燃燒后生成物不同【即學(xué)即練2】根據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機(jī)使用了多種防熱材料。例如，機(jī)身和機(jī)翼下表面使用高溫陶瓷瓦。下列對(duì)新型陶瓷材料的有關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，可以作為高級(jí)耐火材料B．氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它用于制造陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的受熱面D．新型無(wú)機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但是強(qiáng)度比較差【即學(xué)即練3】下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以用來(lái)生產(chǎn)芯片和硅太陽(yáng)能電池等B．生產(chǎn)光導(dǎo)纖維的原料是二氧化硅C．金剛砂和金剛石結(jié)構(gòu)類似，互為同素異形體D．富勒烯和石墨烯完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳【即學(xué)即練4】下列關(guān)于無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法中不正確的是()A．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B．新型無(wú)機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，具有極大強(qiáng)度C．高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)D．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽三、硅及其化合物1．單質(zhì)硅(1)硅的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)晶體硅是________色、有________光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于________，熔沸點(diǎn)很高、硬度大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的________材料。(2)硅的化學(xué)性質(zhì)①常溫下能與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿等反應(yīng)。________________________________________________________________________________________________________________________②加熱時(shí)能與氧氣、氯氣、碳等反應(yīng)。______________________________________________________________________________2．二氧化硅(1)SiO2的結(jié)構(gòu)二氧化硅晶體由__________形成的具有__________結(jié)構(gòu)的晶體。(2)SiO2的性質(zhì)①酸性氧化物（與NaOH溶液反應(yīng)）：________________________________________。②高溫下，Na2CO3與SiO2反應(yīng)制玻璃：________________________________________、________________________________________。③與氫氟酸反應(yīng)(特殊)：________________________________________。3．硅酸和硅酸鹽(1)硅酸硅酸是_____溶于水的_____酸，酸性比碳酸弱：________________________________________。(2)硅酸鹽的組成硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，例如：硅酸鈉(Na2SiO3)：Na2O·SiO2、長(zhǎng)石(KAlSi3O8)：K2O·Al2O3·6SiO2。硅酸鈉的水溶液俗稱________?！窘涣饔懻摗?1)在實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液時(shí)，試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞的原因是SiO2是_______氧化物，能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。(2)生產(chǎn)磨砂玻璃時(shí)可以用氫氟酸溶蝕玻璃，是因?yàn)闅浞崛芤嚎膳cSiO2反應(yīng)，其化學(xué)方程式為：______________________________。(3)有同學(xué)由此得出來(lái)SiO2是兩性氧化物，你認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)對(duì)嗎？【即學(xué)即練1】下列有關(guān)硅的說(shuō)法不正確的是()A．硅是人類將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B．硅的導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D．加熱到一定程度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)【即學(xué)即練2】下列關(guān)于二氧化硅的敘述正確的是()A．光導(dǎo)纖維主要成分是SiO2，故SiO2可以導(dǎo)電B．能跟強(qiáng)堿反應(yīng)，但不能與水反應(yīng)C．SiO2的熔、沸點(diǎn)較低D．既不是酸性氧化物，又不是堿性氧化物【即學(xué)即練3】用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒，說(shuō)明Na2SiO3可用作____________。Na2SiO3可通過(guò)SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝第5講無(wú)機(jī)非金屬材料課堂檢測(cè)姓名：__________1．據(jù)報(bào)道我國(guó)科學(xué)家最近研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．它耐高溫、抗氧化B．它比鋼鐵輕，但質(zhì)地較脆C．它沒有固定熔點(diǎn)D．它是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料2．下列試劑中，能用帶玻璃塞的試劑瓶貯存的是()A．氫氟酸B．氫氧化鈉溶液C．鹽酸 D．水玻璃3．下列說(shuō)法不正確的是()A．新型無(wú)機(jī)非金屬材料主要包括高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等B．新型無(wú)機(jī)非金屬材料具有特殊的結(jié)構(gòu)和性能C．高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)D．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽4．下列反應(yīng)不能一步完成的是()A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3C．Na2SiO3→H2SiO3 D．H2SiO3→SiO25．用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中正確的是()A．鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示為CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．鎂橄欖石Mg2SiO4表示為MgO·SiO2C．正長(zhǎng)石KAlSi3O8表示為K2O·Al2O3·3SiO2D．高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4表示為Al2O3·SiO2·2H2O6．除去二氧化硅中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解②加水煮沸③過(guò)濾④加稀鹽酸⑤加稀硫酸，正確的操作順序是()A．①③B．④③C．⑤③D．②③7．單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料，可由X通過(guò)如下圖所示的路線制備。其中X為Z的氧化物；Y為氫化物，分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似。回答下列問題：eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(Mg),\s\do5(加熱))eq\x(Mg2Z)eq\o(→,\s\up7(鹽酸))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(加熱))eq\x(Z)(1)能與X發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________；由X制備Mg2Z的化學(xué)方程式為_______________________。(2)由Mg2Z生成Y的化學(xué)方程式為_____________________________________________，Y分子的電子式為______________。第5講無(wú)機(jī)非金屬材料同步練習(xí)A組基礎(chǔ)鞏固1．“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)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(shuō)法中正確的是()A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽2．下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法正確的是()A．硅在自然界中以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在B．硅晶體是良好的半導(dǎo)體，可用于制造光導(dǎo)纖維C．木材浸過(guò)水玻璃后，不易著火D．SiO2是酸性氧化物，不與任何酸發(fā)生反應(yīng)3．下列關(guān)于硅酸及其鹽的敘述不正確的是()A．硅酸是一種弱酸，可由其酸性氧化物SiO2與水化合而制得B．硅酸鹽是構(gòu)成地殼中巖石的主要成分，黏土的主要成分是硅酸鹽C．硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，具有黏合性D．高嶺石的化學(xué)式為Al2Si2O5(OH)4，可以表示為Al2O3·2SiO2·2H2O4．下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．SO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生膠狀沉淀，證明酸性H2SO3>H2SiO3B．可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液C．HF能與SiO2反應(yīng)，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記D．石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅5．下列說(shuō)法不正確的是()A．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4D．石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能6．關(guān)于下列反應(yīng)的敘述正確的是()A．由SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑可推知硅的非金屬性比碳強(qiáng)B．由CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)C．由Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓可推知碳的非金屬性比硅強(qiáng)D．H2CO3比H2SiO3受熱易分解可推知H2SiO3的酸性比H2CO3強(qiáng)7．常溫下，下列各組物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)的是()①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①②④B．③④⑥C．②⑤⑥ D．②④⑥8．證明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正確方法是()A．加入過(guò)量的鹽酸，觀察是否有氣泡冒出B．加入過(guò)量的燒堿溶液，觀察是否有固體溶解C．加熱至高溫，觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成D．先加過(guò)量的鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入氫氧化鈉溶液中看其是否溶解9．硅在無(wú)機(jī)非金屬材料中，扮演著主要角色，請(qǐng)利用相關(guān)知識(shí)回答下列問題：(1)硅有非常重要的用途，請(qǐng)寫出其中的一種：_________________。(2)古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)謎，近年來(lái)科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價(jià))，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說(shuō)法不正確的是________。A．x等于6B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2D．易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿(3)工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖如下：①在電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)需要在高溫條件下進(jìn)行，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。②SiCl4極易水解，在空氣中生成煙塵和白霧，寫出其水解的化學(xué)方程式為________________________。③在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表，分離SiCl4和其他雜質(zhì)的方法為_______________。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點(diǎn)/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.910．硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護(hù)下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點(diǎn)是1410℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如圖：①凈化N2和H2時(shí)，銅屑的作用是____________________，硅膠的作用是___________________。②X可能是________(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。B組綜合強(qiáng)化1．《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無(wú)砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽B．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦D．黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料2．高純度單晶硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。這種材料可以按下列方法制備：下列說(shuō)法正確的是()A．步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B．步驟①、②、③中每生成或反應(yīng)1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C．二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng)D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6℃)，通過(guò)蒸餾(或分餾)可提純SiHCl33．近年來(lái)美國(guó)研究人員合成了光伏電池新型硅材料——Si24。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()A．Si24是一種新型化合物B．Si24是硅的一種同素異形體C．Si24易與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣D．硅太陽(yáng)能電池供電原理與原電池相同4．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置探究焦炭還原二氧化硅。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2，其原因是________________________________。(2)裝置B的作用是______________________