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1、第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料1.1.了解硅的物理性了解硅的物理性质质、化学性、化学性质质。2.2.了解二氧化硅的性了解二氧化硅的性质质,认识认识硅、二氧化硅作硅、二氧化硅作为为无机非金属材料无机非金属材料的特性及其用途。的特性及其用途。3.3.了解硅酸了解硅酸盐盐等无机非金属材料的基本等无机非金属材料的基本组组成、性能和用途。成、性能和用途。一、硅一、硅1.1.存在存在(1)(1)形形态态:在自然界中在自然界中,全部以化合全部以化合态态存在。存在。(2)(2)地壳中的含量地壳中的含量:第第_位位,仅仅次于氧。次于氧。2.2.物理性物理性质质颜颜色色状状态态导电导电性性_色色,金
2、属光金属光泽泽硬而脆的固体硬而脆的固体_2 2灰黑灰黑半半导导体体3.3.化学性化学性质质(1)(1)常温下不活常温下不活泼泼,不易与不易与氢氢气、氧气、气、氧气、_、_、_等等物物质发质发生反生反应应。(2)(2)加加热热条件下条件下,可与氧气反可与氧气反应应,请请写出反写出反应应方程式方程式:_。4.4.工工业业制法制法(1)(1)制法制法:用焦炭在用焦炭在电电炉中炉中还还原二氧化硅得粗硅。原二氧化硅得粗硅。(2)(2)原理原理:_:_。氯氯气气硫酸硫酸硝酸硝酸Si+OSi+O2 2 SiO SiO2 2SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO高温高温=5.5.用途用途(
3、1)(1)硅硅:制造晶体管、集成制造晶体管、集成电电路、硅整流器路、硅整流器和太阳能和太阳能电电池池等。等。(2)(2)硅合金硅合金:含硅含硅4%4%的的钢钢可制造可制造变压变压器器铁铁芯。芯。含硅含硅15%15%左右的左右的钢钢具有耐酸性具有耐酸性,制耐酸制耐酸设备设备。二、二氧化硅与光二、二氧化硅与光导纤维导纤维1.1.二氧化硅二氧化硅(1)(1)自然界中的存在自然界中的存在:沙子、沙子、_、_的主要成分是二氧化的主要成分是二氧化硅。硅。(2)(2)物理性物理性质质:状状态态颜颜色色熔点熔点硬度硬度溶解度溶解度_态态_色色_溶于水溶于水石英石英水晶水晶固固无无高高大大不不(3)(3)化学性
4、化学性质质:二氧化硅化学性二氧化硅化学性质质_,_,一般不与酸反一般不与酸反应应。具有酸性氧化物的性具有酸性氧化物的性质质a:a:与与氢氢氧化氧化钠钠溶液反溶液反应应反反应应方程式方程式为为_b:b:与氧化与氧化钙钙反反应应反反应应方程式方程式为为_与与氢氢氟酸反氟酸反应应a:a:反反应应方程式方程式为为_b:b:应应用用:刻刻蚀蚀玻璃玻璃不活不活泼泼SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O OSiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O高温
5、高温=2.2.光光导纤维导纤维(1)(1)主要成分主要成分:_:_。(2)(2)用途用途:用于光用于光纤纤通通讯讯、能量、能量传输传输和信息和信息处处理等方面。理等方面。SiOSiO2 2三、硅酸三、硅酸盐盐与无机非金属材料与无机非金属材料1.1.硅酸硅酸盐盐制品的特点制品的特点性性质质熔熔点点水溶性水溶性稳稳定定较较_大都大都_溶于水溶于水高高难难2.2.传统无机非金属材料传统无机非金属材料(1)(1)玻璃和水泥玻璃和水泥:玻璃玻璃水泥水泥原料原料_设备设备玻璃熔炉玻璃熔炉水泥回水泥回转转窑窑化学方化学方程式程式_ _ _ _复复杂杂的物理、化学的物理、化学变变化化纯纯碱、石灰石、石英碱、石
6、灰石、石英石灰石、黏土石灰石、黏土NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2、CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2CaSiOCaSiO3 3+CO+CO2 2高温高温=高温高温=玻璃玻璃水泥水泥主要主要成分成分_主要主要性性质质没有没有_具有水硬性具有水硬性NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 23CaO3CaOSiOSiO2 2、2CaO2CaOSiOSiO2 2、3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3固定的熔点固定的熔点(2)(2)陶瓷陶瓷:生生产产原料原料:_:_。重要性重要性质
7、质:耐酸碱侵耐酸碱侵蚀蚀。3.3.新型无机非金属材料新型无机非金属材料分分类类举举例例高温高温结结构陶瓷构陶瓷 氮化硅氮化硅(Si(Si3 3N N4 4)陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硅(SiC)(SiC)陶瓷陶瓷生物陶瓷生物陶瓷氧化氧化铝铝(Al(Al2 2O O3 3)陶瓷、氧化陶瓷、氧化锆锆(ZrO(ZrO2 2)陶瓷陶瓷压电压电陶瓷陶瓷以以钛钛酸酸钡钡(BaTiO(BaTiO3 3)和和钛钛酸酸铅铅(PbTiO(PbTiO3 3)等等为为主要成分主要成分黏土黏土【思考辨析思考辨析】1.1.判断正判断正误误(1)(1)硅是非金属硅是非金属单质单质,不能不能导电导电。()()分析分析:硅是半导体
8、材料硅是半导体材料,能导电。能导电。(2)(2)常温下常温下,硅的化学性硅的化学性质质不活不活泼泼,所以自然界中存在大量游离所以自然界中存在大量游离态态的硅。的硅。()()分析分析:硅的化学性质虽然不活泼硅的化学性质虽然不活泼,但自然界中没有游离态的硅。但自然界中没有游离态的硅。(3)(3)计计算机芯片一般用二氧化硅作材料。算机芯片一般用二氧化硅作材料。()()分析分析:二氧化硅不能导电二氧化硅不能导电,计算机芯片一般用硅作材料。计算机芯片一般用硅作材料。(4)(4)水晶属于硅酸水晶属于硅酸盐产盐产品。品。()()分析分析:水晶的主要成分为二氧化硅水晶的主要成分为二氧化硅,不是硅酸盐产品。不是
9、硅酸盐产品。(5)(5)光光导纤维导纤维能能应应用于通用于通讯讯是因是因为单质为单质硅具有硅具有导电导电性。性。()()分析分析:光导纤维的主要成分是二氧化硅光导纤维的主要成分是二氧化硅,其是一种利用光的全反其是一种利用光的全反射来传导光线的透明度极高的细丝。射来传导光线的透明度极高的细丝。2.2.问题问题思考思考(1)(1)实验实验室中盛装室中盛装氢氢氧化氧化钠钠溶液的溶液的试剂试剂瓶瓶为为什么不能用玻璃塞什么不能用玻璃塞?分析分析:氢氧化钠溶液能与二氧化硅反应生成具有黏性的硅酸钠氢氧化钠溶液能与二氧化硅反应生成具有黏性的硅酸钠溶液溶液,其可将玻璃瓶塞与瓶口粘住。其可将玻璃瓶塞与瓶口粘住。(
10、2)SiO(2)SiO2 2既可与碱反既可与碱反应应,也能与也能与氢氢氟酸反氟酸反应应,可以推知可以推知SiOSiO2 2为为两两性氧化物性氧化物吗吗?分析分析:两性氧化物指的是能同时和酸、碱反应生成盐和水的氧两性氧化物指的是能同时和酸、碱反应生成盐和水的氧化物化物,SiO,SiO2 2和氢氟酸反应生成和氢氟酸反应生成SiFSiF4 4,它不是金属元素或铵根与酸它不是金属元素或铵根与酸根组成的盐。根组成的盐。【知识链接知识链接】硅整流器硅整流器一种以晶闸管一种以晶闸管(电力电子功率器件电力电子功率器件)为基础为基础,以智能数字控制电以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。具有效率高、无机械
11、噪声和磨路为核心的电源功率控制电器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。太阳能电池太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。现阶段以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主电能的装置。现阶段以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流流,而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。水泥的水硬性水泥的水硬性水泥的水硬性是指水泥与水拌合后水泥的水硬性是指水泥与水拌合后,水泥与水产生水化反应凝
12、水泥与水产生水化反应凝结硬化结硬化,此凝结硬化的过程可以在水下或潮湿环境中进行。此凝结硬化的过程可以在水下或潮湿环境中进行。一、硅一、硅单质单质的特性的特性1.1.硅化学性硅化学性质质不活不活泼泼,但自然界中没有游离但自然界中没有游离态态的硅。的硅。2.2.非金属非金属单质单质一般一般为为非非导导体体,但但SiSi为为半半导导体。体。3.Si3.Si的的还还原性大于原性大于C,C,但但C C能在高温下能在高温下还还原出原出Si:Si:SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO。高温高温=4.4.非金属非金属单质单质跟跟强强碱溶液作用一般无碱溶液作用一般无H H2 2放出放出,但
13、但SiSi能与能与强强碱溶液碱溶液反反应应放出放出H H2 2:Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O O=NaNa2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2。5.5.非金属非金属单质单质一般不与非氧化性酸反一般不与非氧化性酸反应应,但硅能与但硅能与氢氢氟酸反氟酸反应应:Si+4HF=SiF:Si+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2。【学而后思学而后思】(1)(1)碳在自然界中有碳在自然界中有稳稳定的定的单质单质,硅没有硅没有,能否能否说说明硅的化学性明硅的化学性质质比碳活比碳活泼泼?提示提示:不能。对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳的不能。对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼
14、性不如碳的活泼性强。活泼性强。(2)(2)电电炉中制粗硅的反炉中制粗硅的反应应是是SiOSiO2 2+2C Si+2CO,+2C Si+2CO,从氧化从氧化还还原反原反应应的角度分析的角度分析,氧化氧化剂剂、还还原原剂剂分分别别是什么是什么?其物其物质质的量的量的比是多少的比是多少?提示提示:氧化剂是氧化剂是SiOSiO2 2,还原剂是还原剂是C,C,氧化剂与还原剂的物质的量之氧化剂与还原剂的物质的量之比为比为1212。高温高温=二、二氧化硅的性二、二氧化硅的性质质及其与二氧化碳的比及其与二氧化碳的比较较1.1.具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性(1)(1)与与氢氢氧化氧化钠钠溶液反溶液
15、反应应,反反应应方程式方程式为为SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O(2)(2)与碱性氧化物反与碱性氧化物反应应,反反应应方程式方程式为为SiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 32.SiO2.SiO2 2的特性的特性(1)SiO(1)SiO2 2不溶于水不溶于水,也不与水反也不与水反应应,不能直接将它与水反不能直接将它与水反应应来制来制取取H H2 2SiOSiO3 3。(2)(2)非金属氧化物的熔、沸点一般非金属氧化物的熔、沸点一般较较低低,但但SiOSiO2 2的熔、沸点很高。的熔、沸点很高。(3)(3)
16、酸性氧化物一般不与酸作用酸性氧化物一般不与酸作用,但但SiOSiO2 2能跟能跟HFHF作用作用:SiOSiO2 2+4HF+4HF=SiFSiF4 4+2H+2H2 2O O。高温高温=3.3.二氧化碳与二氧化硅的比较二氧化碳与二氧化硅的比较二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅存在存在空气中空气中岩石中岩石中,硅石、石英、水硅石、石英、水晶、硅藻土中都含晶、硅藻土中都含SiOSiO2 2物理性物理性质质熔、沸点低熔、沸点低,常温常温时时是气体是气体,微溶于微溶于水水坚坚硬硬难难熔的固体熔的固体,不溶于不溶于水水二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅化化学学性性质质 与碳与碳COCO2 2+C 2CO+
17、C 2COSiOSiO2 2+2C+2C Si+2COSi+2COSiOSiO2 2+3C+3C SiC+2COSiC+2CO与水与水COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 3不反不反应应与酸与酸不反不反应应SiOSiO2 2+4HF+4HF=SiFSiF4 4+2H+2H2 2O O与与NaOHNaOH溶液溶液COCO2 2(少量少量)+2NaOH)+2NaOH =NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O OSiOSiO2 2+2NaOH=+2NaOH=Na Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O与与CaOCaOCOCO2 2+CaO=CaCO+CaO=CaC
18、O3 3SiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3高温高温=高温高温=高温高温=【学而后思学而后思】(1)(1)实验实验室中熔化室中熔化氢氢氧化氧化钠钠固体能否用玻璃坩固体能否用玻璃坩埚埚?提示提示:不能。玻璃坩埚的主要成分为二氧化硅不能。玻璃坩埚的主要成分为二氧化硅,氢氧化钠能与二氢氧化钠能与二氧化硅反应氧化硅反应,所以熔化氢氧化钠固体不能用玻璃坩埚。所以熔化氢氧化钠固体不能用玻璃坩埚。(2)(2)根据反根据反应应SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2能否能否说说明硅酸酸明硅酸酸性比碳酸性比碳酸强强?提示
19、提示:不能。酸性强弱的判断应根据水溶液中发生的反应不能。酸性强弱的判断应根据水溶液中发生的反应,硅酸硅酸酸性比碳酸弱。酸性比碳酸弱。高温高温=类型一类型一 COCO2 2和和SiOSiO2 2的性质比较的性质比较【典例典例】下列下列说说法正确的是法正确的是()A.A.二氧化碳和二氧化硅的物理性二氧化碳和二氧化硅的物理性质质相似相似B.SiOB.SiO2 2和和COCO2 2溶于水都溶于水都显显酸性酸性C.COC.CO2 2通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中可制得硅酸溶液中可制得硅酸D.SiOD.SiO2 2和和COCO2 2都是酸性氧化物都是酸性氧化物,不与任何酸反不与任何酸反应应
20、【解题指南解题指南】解答本题时应注意以下解答本题时应注意以下3 3点点:(1)(1)明确明确SiOSiO2 2和和COCO2 2物理性质差别较大。物理性质差别较大。(2)(2)掌握常见酸性氧化物化学性质的通性。掌握常见酸性氧化物化学性质的通性。(3)(3)掌握掌握SiOSiO2 2的特殊的化学性质。的特殊的化学性质。【解析解析】选选C C。SiOSiO2 2不溶于水不溶于水,与水不反应与水不反应,常温下是固体常温下是固体,硬度硬度较大较大,在物理性质上与在物理性质上与COCO2 2的差别很大的差别很大;SiO;SiO2 2虽然是酸性氧化物虽然是酸性氧化物,与很多酸都不反应与很多酸都不反应,但能
21、和氢氟酸反应但能和氢氟酸反应;由于由于H H2 2COCO3 3的酸性大于的酸性大于H H2 2SiOSiO3 3的酸性的酸性,故把故把COCO2 2通入到通入到NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中可制得溶液中可制得H H2 2SiOSiO3 3。【名师点评名师点评】在掌握在掌握COCO2 2和和SiOSiO2 2的化学性质时的化学性质时,要注意以下要注意以下2 2点点:(1)(1)两者结构不同两者结构不同,决定了物理性质差别较大。决定了物理性质差别较大。(2)(2)从类别上从类别上,二者均为酸性氧化物二者均为酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性。具有酸性氧化物的通性。【变变式式训练训练】下列有
22、关下列有关说说法正确的是法正确的是()A.COA.CO2 2与水反与水反应应生成碳酸生成碳酸,是酸性氧化物是酸性氧化物;SiO;SiO2 2不能与水反不能与水反应应生生成硅酸成硅酸,不是酸性氧化物不是酸性氧化物B.NaOHB.NaOH溶液不能用溶液不能用带带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放C.C.除去二氧化硅中少量的碳酸除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选钙杂质应选用水用水D.D.制制备备粗硅粗硅时时,发发生的反生的反应为应为:C+SiO:C+SiO2 2 Si+CO Si+CO2 2高温高温=【解析解析】选选B B。A A项项,酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧酸性氧化物是能与碱
23、反应生成盐和水的氧化物化物,而不是能与水反应生成酸的氧化物而不是能与水反应生成酸的氧化物,虽然虽然SiOSiO2 2不能与水反不能与水反应生成硅酸应生成硅酸,但但SiOSiO2 2能与能与NaOHNaOH溶液反应生成硅酸钠和水溶液反应生成硅酸钠和水,是酸性是酸性氧化物氧化物,错误错误;B;B项项,玻璃的成分中含大量二氧化硅玻璃的成分中含大量二氧化硅,碱性试剂都碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放,正确正确;C;C项项,二氧化硅和碳酸二氧化硅和碳酸钙都不溶于水钙都不溶于水,不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质,错错误误;D
24、;D项项,粗硅制备时的反应原理是粗硅制备时的反应原理是2C+SiO2C+SiO2 2 Si+2CO,Si+2CO,产产物中生成的是物中生成的是CO,CO,而不是而不是COCO2 2。高温高温=【变变式式备选备选】下列各下列各组组物物质质在一定条件下能在一定条件下能发发生反生反应应的是的是 ()SiOSiO2 2+H+H2 2O OSiOSiO2 2+HF+HFSiOSiO2 2+C+CSiOSiO2 2+NaOH+NaOHCaO+SiOCaO+SiO2 2浓浓硫酸硫酸+SiO+SiO2 2A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选A A。SiOSiO2 2常温下能与常温下能与NaOHNa
25、OH、HFHF发生反应发生反应,高温下可与高温下可与C C、CaOCaO发生反应。发生反应。类型二类型二 硅酸盐硅酸盐【典例典例】含硅材料有广泛用途。含硅材料有广泛用途。(1)(1)下列有关硅材料的下列有关硅材料的说说法正确的是法正确的是_(_(填字母填字母)。A.A.碳化硅化学性碳化硅化学性质稳质稳定定,可用于生可用于生产产耐高温水泥耐高温水泥B.B.氮化硅熔点高氮化硅熔点高,硬度大硬度大,可用于制作高温陶瓷可用于制作高温陶瓷C.C.高高纯纯度的二氧化硅可用于制造高性能通度的二氧化硅可用于制造高性能通讯讯材料材料光光导纤维导纤维D.D.普通玻璃是由普通玻璃是由纯纯碱、石灰石和石英砂制成的碱、
26、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高其熔点很高E.E.钢钢化玻璃通常用于化玻璃通常用于车车窗玻璃窗玻璃,破碎破碎时时没有尖没有尖锐锐的棱角的棱角(2)(2)氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,它的硬度大、熔点它的硬度大、熔点高高,化学性化学性质稳质稳定。定。请请回答下列回答下列问题问题。工工业业上普遍采用高上普遍采用高纯纯度硅与度硅与纯纯氮在氮在1 3001 300时时反反应获应获得得,写出写出反反应应的化学方程式的化学方程式_。根据性根据性质质推推测测氮化硅的用途氮化硅的用途_(_(填字母填字母)。A.A.制气制气轮轮机叶片机叶片B.B.制有色玻璃制有色玻璃C.
27、C.制永久性模具制永久性模具D.D.制造制造轴轴承承(3)(3)兵兵马马俑中所用俑中所用颜颜料成分一直是个料成分一直是个谜谜,近年来科学家才得知大近年来科学家才得知大多多为为硅酸硅酸盐盐,如如蓝蓝紫色的硅酸紫色的硅酸铜钡铜钡(BaCuSi(BaCuSi2 2O Ox x,铜为铜为+2+2价价),),下列关下列关于硅酸于硅酸铜钡铜钡的的说说法不正确的是法不正确的是_。A.A.可用氧化物形式表示可用氧化物形式表示为为BaOBaOCuOCuO2SiO2SiO2 2B.B.性性质稳质稳定定,不易脱色不易脱色C.C.易溶解于易溶解于强强酸和酸和强强碱碱D.xD.x等于等于6 6【解题指南解题指南】解答本
28、题时应注意以下解答本题时应注意以下2 2点点:(1)(1)混合物无固定熔点混合物无固定熔点;(2)(2)硅酸盐改写成氧化物形式时注意元素化合价不变化。硅酸盐改写成氧化物形式时注意元素化合价不变化。【解析解析】(1)(1)碳化硅熔点高、性质稳定碳化硅熔点高、性质稳定,可用于生产耐高温水泥。可用于生产耐高温水泥。B B项项,氮化硅熔点高氮化硅熔点高,硬度大硬度大,可用于制作高温陶瓷或轴承。可用于制作高温陶瓷或轴承。D D项项,普通玻璃的主要成分是普通玻璃的主要成分是NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2,属于混合物属于混合物,无无固定的熔点。固定的熔点。(
29、2)(2)氮化硅中氮显氮化硅中氮显-3-3价价,硅显硅显+4+4价价,3Si+2N,3Si+2N2 2=Si=Si3 3N N4 4;氮化硅是氮化硅是一种重要的结构材料一种重要的结构材料,是一种超硬材料是一种超硬材料,性质决定用途性质决定用途,A,A、C C、D D都是氮化硅的用途。都是氮化硅的用途。(3)(3)根据化合物中化合价的代数和为根据化合物中化合价的代数和为0,0,所以有所以有2+2+42+2+42+2+(-2)(-2)x=0,x=0,所以所以x=6,x=6,硅酸铜钡的化学式为硅酸铜钡的化学式为BaCuSiBaCuSi2 2O O6 6,写成氧化写成氧化物形式为物形式为BaOBaOC
30、uOCuO2SiO2SiO2 2,又因硅酸盐性质稳定又因硅酸盐性质稳定,故故C C错。错。答案答案:(1)A(1)A、B B、C C、E E(2)3Si+2N(2)3Si+2N2 2 SiSi3 3N N4 4A A、C C、D D(3)C(3)C【名师点评名师点评】讲解本题时应注意以下讲解本题时应注意以下2 2点点:(1)(1)准确把握硅酸盐的氧化物表现形式的关键和实质准确把握硅酸盐的氧化物表现形式的关键和实质;(2)(2)巩固对传统无机非金属材料和新型无机非金属材料性质的巩固对传统无机非金属材料和新型无机非金属材料性质的认识。认识。【方法规律方法规律】传统无机非金属材料与新型无机非金属材料
31、的传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的比较比较材料材料特性特性品种示例品种示例传统无机传统无机非金属材非金属材料料抗腐蚀、耐高温抗腐蚀、耐高温质脆质脆,经不起热经不起热冲击冲击普通水泥、普通玻璃、普通水泥、普通玻璃、黏土质陶瓷黏土质陶瓷新型无机新型无机非金属材非金属材料料耐高温、强度高耐高温、强度高具有电学特性具有电学特性具有光学特性具有光学特性具有生物功能具有生物功能 高温高温 结构结构 陶瓷陶瓷氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷碳化硼陶瓷碳化硼陶瓷光导纤维光导纤维 【变变式式训练训练】回答下列有关硅元素的回答下列有关硅元素的问题问题。(1)(1)下列下列说说法正确的是法正确的是_
32、。A.A.硅酸硅酸盐盐一般不溶于水一般不溶于水,它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分B.HB.H2 2SiOSiO3 3既可由既可由SiOSiO2 2溶于水制得溶于水制得,也可由也可由NaNa2 2SiOSiO3 3和其他酸和其他酸(如如盐盐酸酸)反反应应制得制得C.C.高温下二氧化硅与碳酸高温下二氧化硅与碳酸钠钠反反应应放出二氧化碳放出二氧化碳,说说明硅酸明硅酸(H(H2 2SiOSiO3 3)的酸性比碳酸的酸性比碳酸强强D.D.钠长钠长石石(化学式化学式NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2)属于硅的氧化物属于硅的氧化物(2)(2)无机
33、非金属材料分无机非金属材料分为传统为传统无机非金属材料和新型无机非金属无机非金属材料和新型无机非金属材料两材料两类类。下列属于。下列属于传统传统无机非金属材料无机非金属材料产产品的是品的是_。玻璃玻璃氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷砖砖瓦瓦硅芯片硅芯片光光导纤维导纤维水泥水泥【解析解析】(1)(1)选选A A。二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳。二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,不能不能说明硅酸的酸性比碳酸强说明硅酸的酸性比碳酸强;SiO;SiO2 2不溶于水不溶于水,故故H H2 2SiOSiO3 3不能由不能由SiOSiO2 2溶溶于水制得于水制得;碳酸酸性比硅酸强碳酸酸性比硅酸强;钠长石虽然可表示成氧
34、化物的形钠长石虽然可表示成氧化物的形式式,但不是氧化物但不是氧化物,是硅酸盐。是硅酸盐。(2)(2)光导纤维的主要成分是二氧化硅光导纤维的主要成分是二氧化硅,硅芯片是高纯度的硅。硅芯片是高纯度的硅。都是新型无机非金属材料。都是新型无机非金属材料。答案答案:(1)A(1)A(2)(2)【变变式式备选备选】下列表述正确的是下列表述正确的是()太阳能太阳能电电池可采用硅材料制作池可采用硅材料制作,其其应应用有利于用有利于环环保、保、节节能能化学家采用化学家采用玛玛瑙研瑙研钵钵摩擦固体反摩擦固体反应应物物进进行无溶行无溶剂剂合成合成,玛玛瑙的瑙的主要成分是硅酸主要成分是硅酸盐盐三峡大三峡大坝坝使用了大
35、量水泥使用了大量水泥,水泥是硅酸水泥是硅酸盐盐材料材料夏天到了夏天到了,游客佩戴由添加氧化游客佩戴由添加氧化亚铜亚铜的二氧化硅玻璃制作的的二氧化硅玻璃制作的变变色眼色眼镜镜来保来保护护眼睛眼睛A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选C C。太阳能电池无污染。太阳能电池无污染;玛瑙的主要成分是二氧化硅玛瑙的主要成分是二氧化硅;水泥是硅酸盐产品水泥是硅酸盐产品;变色眼镜的有色玻璃片添加了某些有色物变色眼镜的有色玻璃片添加了某些有色物质。质。1.1.硅在自然界最主要的存在形式是硅在自然界最主要的存在形式是()硅硅二氧化硅二氧化硅硅酸硅酸盐盐A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选C
36、C。硅在自然界中无游离态。硅在自然界中无游离态,全部以化合态的形式存全部以化合态的形式存在在,最主要的存在形式是二氧化硅和硅酸盐最主要的存在形式是二氧化硅和硅酸盐,C,C项正确。项正确。2.(20132.(2013南平高一南平高一检测检测)下列下列说说法正确的是法正确的是()A.A.单质单质硅能在空气中硅能在空气中稳稳定存在定存在B.B.玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳C.C.二氧化硅可用作半二氧化硅可用作半导导体材料体材料D.SiOD.SiO2 2不能与水反不能与水反应应生成生成H H2 2SiOSiO3 3,所以所以SiOSiO2 2不是酸性氧化
37、物不是酸性氧化物【解析解析】选选B B。硅可与氧气在一定条件下发生反应。硅可与氧气在一定条件下发生反应,单质硅不能单质硅不能在空气中稳定存在在空气中稳定存在;硅可用作半导体材料硅可用作半导体材料;SiO;SiO2 2与与NaOHNaOH反应生成反应生成NaNa2 2SiOSiO3 3和水和水,SiO,SiO2 2是酸性氧化物。是酸性氧化物。3.(3.(双双选选)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.A.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同B.B.用石灰抹用石灰抹墙墙和用水泥砌和用水泥砌墙过墙过程的硬化原理相同程的硬化原理相同C.C.玻璃、陶瓷、水泥
38、容器均不能玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮贮存存氢氢氟酸氟酸D.D.任何酸均不能与酸性氧化物反任何酸均不能与酸性氧化物反应应【解析解析】选选A A、C C。石灰窑中石灰窑中:CaCO:CaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2,玻璃熔炉中玻璃熔炉中:SiO:SiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2,SiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3 CaSiO CaSiO3 3+CO+CO2 2,A,A选项正确。用石灰抹墙的反选项正确。用石灰抹墙的反应为应为Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2
39、 2O,O,因为生成难溶物质因为生成难溶物质CaCOCaCO3 3以以及水分的蒸发而变硬及水分的蒸发而变硬,水泥的硬化是水泥加水成浆后水泥的硬化是水泥加水成浆后,发生复杂发生复杂的物理、化学变化的物理、化学变化,经过一段时间凝固成块经过一段时间凝固成块,最后变硬最后变硬,二者硬二者硬化原理不相同化原理不相同,B,B不正确。在水泥、玻璃、陶瓷中都有不正确。在水泥、玻璃、陶瓷中都有SiOSiO2 2,可可以发生以发生SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O,O,所以所以C C正确正确,D,D错误。错误。高温高温=高温高温=高温高温=4.4.下列下列说说法正确的是
40、法正确的是()A.A.我国自主研我国自主研发发的的“龙龙芯芯1 1号号”CPUCPU芯片与光芯片与光导纤维导纤维是同种材料是同种材料B.B.工工艺师艺师利用利用盐盐酸刻酸刻蚀蚀石英制作石英制作艺术艺术品品C.C.水晶水晶项链项链和餐桌上的瓷和餐桌上的瓷盘盘都是硅酸都是硅酸盐盐制品制品D.D.粗硅制粗硅制备单备单晶硅涉及氧化晶硅涉及氧化还还原反原反应应【解析解析】选选D D。CPUCPU芯片材料为硅芯片材料为硅,光导纤维材料为光导纤维材料为SiOSiO2 2;工艺师工艺师用氢氟酸刻蚀玻璃用氢氟酸刻蚀玻璃,SiO,SiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O;O;水晶的主
41、要成分水晶的主要成分为为SiOSiO2 2,不是硅酸盐制品不是硅酸盐制品;由粗硅制取单晶硅发生由粗硅制取单晶硅发生Si Si SiClSiCl4 4 Si,Si,它们均是氧化还原反应。它们均是氧化还原反应。5.A5.A、B B、C C、D D、E E代表代表单质单质或化合物或化合物,它它们们之之间间的相互的相互转换转换关系关系如下如下图图所示。所示。A A为为地壳中含量地壳中含量仅仅次于氧的非金属元素的次于氧的非金属元素的单质单质,其其晶体晶体结结构与金构与金刚刚石相似。石相似。请请填空填空:(1)(1)形成形成单质单质A A的原子的的原子的结结构示意构示意图为图为_。(2)B(2)B的化学式
42、的化学式(分子式分子式)为为_,B_,B和碳反和碳反应应生成生成A A和和E E的化学方程式是的化学方程式是_。(3)C(3)C的化学式的化学式(分子式分子式)为为_,D_,D的化学式的化学式(分子式分子式)为为_。【解析解析】由由“A A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似其晶体结构与金刚石相似”，推知，推知A A为为SiSi，根据，根据B B A AE E，B CB C，B DB DH H2 2O O，不难推知，不难推知B B为为SiOSiO2 2，C C为为CaSiOCaSiO3 3，D D为为NaNa2 2SiOSiO3 3。答案答案:(1)(1)(2)SiO(2)SiO2 2 SiOSiO2 22C Si2C Si2CO2CO(3)CaSiO(3)CaSiO3 3 Na Na2 2SiOSiO3 3高温高温=