化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)綜合復(fù)習(xí)第十一講硅與無(wú)機(jī)非金屬材料課件

第十一講硅與無(wú)機(jī)非金屬材料課

標(biāo)

要

點(diǎn)學(xué)

考

要

求1.三大硅酸鹽材料:陶瓷、玻璃、水泥水平12.硅及其化合物的重要性質(zhì)水平13.工業(yè)制備高純硅的方法水平14.新型無(wú)機(jī)非金屬材料的性質(zhì)和用途水平1一、硅酸鹽材料

產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備主要成分用途陶瓷黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)陶瓷窯硅酸鹽建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等玻璃純堿、石灰石、石英砂玻璃窯Na2SiO3、CaSiO3、SiO2建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維等水泥黏土、石灰石水泥回轉(zhuǎn)窯硅酸鹽建筑材料、水利工程水泥生產(chǎn)過(guò)程中常參加適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率。典例1(2021年浙江11月學(xué)考)以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A.電解熔融氯化鎂可制取金屬鎂B.電解飽和食鹽水可制取氯氣C.生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和晶體硅D.工業(yè)制硫酸的硫元素主要來(lái)源于硫黃或含硫礦石答案C解析制取活潑金屬如鈉、鎂、鋁等,工業(yè)上常用電解法冶煉?？捎秒娊馊廴诼然V制取金屬鎂,A正確;電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣,可以制取氯氣,B正確;生產(chǎn)玻璃的主要原料為石灰石、純堿和石英砂,C不正確;工業(yè)上一般以硫黃或其他含硫礦物(如黃鐵礦)為原料制備硫酸,D正確。應(yīng)選C。典例2以下有關(guān)硅酸鹽材料的說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A.普通玻璃的主要成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅B.硅酸鹽中的每個(gè)硅原子與2個(gè)氧原子結(jié)合形成2個(gè)極性共價(jià)鍵C.水玻璃可用于建筑行業(yè)的黏合劑和防火劑D.生產(chǎn)玻璃和水泥的過(guò)程中均發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化答案B解析普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,A正確;硅酸鹽中的每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子結(jié)合形成4個(gè)極性共價(jià)鍵,B不正確;硅酸鈉的水溶液俗稱(chēng)水玻璃,具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性,可用作黏合劑和防火劑,C正確;生產(chǎn)玻璃和水泥時(shí),均在高溫條件下發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化,D正確。應(yīng)選B。典例3硅是帶來(lái)人類(lèi)文明的重要元素。以下物質(zhì)的主要成分是硅酸鹽的是()A.青花瓷 B.金剛石C.光導(dǎo)纖維 D.大理石答案A解析青花瓷主要成分是硅酸鹽,A正確;金剛石主要成分是碳單質(zhì),B不正確;光導(dǎo)纖維主要成分是二氧化硅,C不正確;大理石主要成分是碳酸鈣,D不正確。應(yīng)選A。二、硅和二氧化硅1.硅(1)存在:硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物(如水晶、瑪瑙)的形式存在。(2)物理性質(zhì):硅單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,屬于半導(dǎo)體。(3)化學(xué)性質(zhì)①常溫下,硅不活潑。②在加熱或高溫條件下,硅能與O2、Cl2、HCl等物質(zhì)反響:(4)用途:高純硅廣泛應(yīng)用于制造芯片、硅太陽(yáng)能電池。(5)高純硅的制備典例4以下關(guān)于碳和硅單質(zhì)的描述中不正確的選項(xiàng)是()A.碳的一種單質(zhì)石墨可以用作導(dǎo)電材料B.碳的單質(zhì)在加熱時(shí)與O2反響可能生成兩種氧化物C.硅的單質(zhì)在加熱時(shí)能與O2、Cl2反響D.可從自然界中得到純潔的晶體硅,晶體硅可用作半導(dǎo)體材料答案D解析碳有石墨、金剛石、C60等同素異形體,其中石墨常用作導(dǎo)電材料,A項(xiàng)正確。碳與O2反響可能生成CO或CO2,B項(xiàng)正確。硅的單質(zhì)在加熱時(shí)能與O2、Cl2反響,C項(xiàng)正確。硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在,不能從自然界得到純潔的晶體硅,工業(yè)上利用氧化復(fù)原反響制取單質(zhì)硅,D項(xiàng)錯(cuò)誤。典例5(2021年浙江7月學(xué)考)高純硅廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。工業(yè)上制備高純硅的流程如圖:以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A.步驟①、②和③中的反響均為氧化復(fù)原反響B(tài).流程中的H2和HCl可循環(huán)利用C.步驟③中的H2可用焦炭代替D.由步驟②和③中的反響可知,通過(guò)調(diào)控反響溫度能改變反響進(jìn)行的方向答案C解析石英砂(主要成分為SiO2),與焦炭在1800~2000℃條件下反響生成粗硅和一氧化碳,粗硅與氯化氫在300℃條件下反響生成SiHCl3和氫氣,SiHCl3與氫氣在1100℃條件下反響生成高純硅和氯化氫,到達(dá)制備高純硅的目的,據(jù)此分析解題。典例6有科學(xué)家認(rèn)為硅是“21世紀(jì)的能源〞“未來(lái)的石油〞,以下有關(guān)硅可能成為新型能源的表達(dá)中不正確的選項(xiàng)是()A.自然界中硅元素含量豐富,主要以游離態(tài)存在B.高純硅廣泛用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域C.硅燃料便于運(yùn)輸、貯存,從平安角度考慮,硅是優(yōu)質(zhì)燃料D.硅燃燒放出熱量多,燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染小、易控制答案A解析硅在自然界主要以化合態(tài)(硅酸鹽和氧化物)的形式存在,A不正確;硅是一種良好的半導(dǎo)體材料,可用于制造芯片、硅太陽(yáng)能電池,B正確;常溫下硅是固體,運(yùn)輸、貯存方便且平安;硅燃燒生成的二氧化硅是固體,對(duì)環(huán)境污染小,C、D正確。應(yīng)選A。2.二氧化硅(1)化學(xué)性質(zhì)①不溶于水,不能與水直接反響生成硅酸。②具有酸性氧化物的通性:SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OSiO2+CaOCaSiO3③與氫氟酸反響(特性):SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(2)用途:二氧化硅用來(lái)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維,石英砂用來(lái)生產(chǎn)玻璃。實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液(如NaOH溶液)的試劑瓶應(yīng)使用橡膠塞,不能用玻璃塞。3.硅酸鈉(1)硅酸鈉易溶于水,水溶液俗稱(chēng)“水玻璃〞,具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性,可以用作黏合劑和防火劑。(2)與酸反響:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓4.硅酸(1)硅酸是一種弱酸(酸性弱于碳酸),難溶于水。(2)硅酸受熱分解:H2SiO3SiO2+H2O典例7(2021年浙江1月學(xué)考,改編)以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A.二氧化硅屬于酸性氧化物,但又能與氫氟酸反響B(tài).二氧化硅導(dǎo)電能力很強(qiáng),可用來(lái)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維C.盛放NaOH溶液的玻璃瓶,不能用玻璃塞D.水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅答案B解析二氧化硅屬于酸性氧化物,也能與氫氟酸反響:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,A正確;二氧化硅可用來(lái)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維,但它沒(méi)有導(dǎo)電性,B不正確;假設(shè)使用帶玻璃塞的試劑瓶盛放堿液,堿液能與玻璃中的二氧化硅發(fā)生反響生成硅酸鈉,會(huì)導(dǎo)致玻璃塞與瓶口內(nèi)側(cè)發(fā)生粘連而無(wú)法翻開(kāi),C正確;水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅,D正確。應(yīng)選B。典例8(2021年浙江1月學(xué)考,改編)以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A.晶體硅和二氧化硅中都含有共價(jià)鍵B.冰和干冰熔化時(shí)克服的作用力均為分子間作用力C.硫晶體和硫酸鈉晶體內(nèi)均含有離子鍵D.可用硫酸鑒別碳酸鈉、硅酸鈉和硫酸鈉答案C解析硅、氧都是非金屬元素,晶體硅中的硅硅鍵是非極性共價(jià)鍵,二氧化硅中的硅氧鍵是極性共價(jià)鍵,A正確;冰、干冰分子間只存在分子間作用力,B正確;硫晶體內(nèi)只有共價(jià)鍵,沒(méi)有離子鍵,C不正確;硫酸分別與碳酸鈉、硅酸鈉和硫酸鈉反響時(shí)的現(xiàn)象不同,可以鑒別。應(yīng)選C。典例9以下物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過(guò)一步反響完成的是()2→Si 2→CO2→H2SiO3 D.Si→SiO2答案

C三、新型陶瓷碳納米材料1.新型陶瓷碳化硅(SiC)俗稱(chēng)金剛砂,是一種常見(jiàn)的新型陶瓷。碳化硅具有硬度大、耐高溫、抗氧化等特性,可用作砂紙和砂輪的磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料和耐高溫半導(dǎo)體材料。2.碳納米材料(1)富勒烯:由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng),C60是富勒烯的代表物。(2)碳納米管:由石墨片層卷成的管狀物,具有納米尺度的直徑。碳納米管的比外表積大、有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能,可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。(3)石墨烯:只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨。石墨烯的電阻率低、熱導(dǎo)率高,且有很高的強(qiáng)度。典例10我國(guó)已經(jīng)研制出了一種陶瓷柴油機(jī),這種柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的受熱面是用一種耐高溫且不易傳熱的材料來(lái)制造的,這種材料是(

)A.普通硅酸鹽陶瓷 B.氮化硅陶瓷C.光導(dǎo)纖維

D.硅鋼答案B解析氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能,可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等。應(yīng)選B。典例11以下對(duì)石墨烯的表達(dá)不正確的選項(xiàng)是()A.石墨烯性質(zhì)穩(wěn)定,不