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1、七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值新人教高三化学专题复习10-4：硅及无机非金属材料新考纲测试目标和能力要求1了解社会发展和科技进步对无机非金属材料的要求。了解化学对无机非金属材料科学发展的促进作用。2了解无机非金属材料的特点，了解有关的生产原理。4了解我国现代无机非金属材料研究和非金属材料工业的发展情况。了解无机新非金属材料的发展方向。知识体系和复习重点一、硅及其化合物的性质释疑（1）硅化学性质不活泼，但自然界中却没有游离态的硅，它以二氧化硅、硅酸盐等形式存在。（2）硅的还原性比碳强，但碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO22CSi2CO；这是由于生成物CO是气体逸出的原因
2、。工业上将Na和KCl的混合物升温至K的沸点以上Na的沸点以下，使K逸出制取K，原理与上相同。（3）硅的亲氟性：非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成：Si4HFSiF42H2。另如：Si+2F2=SiF4 4HF+SiO2=SiF4+2H2O（4）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si2NaOHH2ONa2SiO32H2。（5）虽然SiO2是硅酸的酸酐，但却不能用SiO2与水反应制备硅酸，而只能用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备。Na2SiO32HClH2SiO32NaCl（6）酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟
3、酸反应。（7）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。（8）反应Na2SiO3CO22H2ONa2CO3H4SiO4、Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2能够进行，这是由于前者生成不溶于强酸的沉淀，后者生成气体逸出的缘故。（9）非金属氧化物一般是分子晶体，而二氧化硅却是原子晶体。（10）硅酸盐的水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的化学成分并不相同。硅酸钠也叫泡花碱，但它是盐而不是碱。（11）Si的工业制法:制取粗硅含少量杂质的硅:SiO2CSi2CO粗硅提纯:Si（粗）Cl2SiCl4 SiCl42H2Si（纯）4HCl（12）在硅酸盐的氧化物表示式中，氧化物的排列顺序是：金属氧化物SiO
4、2H2O；当有多种金属氧化物时，活泼金属的氧化物写在前面。二、硅酸盐工业简介1水泥:普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaOSi02)、硅酸二钙(2CaOSi02)和铝酸三钙(3CaOA1203)等。2玻璃:玻璃有普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没有固定的熔、沸点。3比较水泥和玻璃的生产方法(见下表)硅酸盐产品4陶瓷 (1)制造陶瓷的主要原料：粘土。(2)制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、陶器(3)陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分)：土器、陶器、瓷器、炻器等。硅酸盐的组成可以用氧化物形式来表示例高岭石：A12(Si205)(OH)4可表示为：A12032Si022H20三
5、、新型无机非金属材料 1无机非金属材料的分类(1)传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。(2)新型无机非金属材料：无机复合材料、生物陶瓷、人工晶体、超硬材料、高温结构陶瓷、光学材料、半导体陶瓷、导体陶瓷、瓷性材料。 2新型无机非金属材料的特性(1)耐高温、强度高（2）具有电学特性（3）具有光学特性（4）具有生物功能3高温结构陶瓷 (1)高温结构陶瓷的优点：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等。 (2)高温结构陶瓷的种类： 氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点。可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等。 氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、
6、抗腐蚀和抗氧化能力等优点。可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、发动机部件等。碳化硼陶瓷：具有熔点高、硬度大的优点。广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工业等。4光导纤维(光纤) (1)光导纤维的特点：传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电辐射等。(2)光导纤维的应用：通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。典例解析例1 对硅酸盐水泥的叙述不正确的是（）A、是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物B、水泥沙浆又称混凝土C、具有水硬性，在空气或水中都能硬化，硬化是化学变化过程。D、水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样解析：水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，可看作硅
7、酸盐和铝酸盐，石膏是为了调节水泥硬化速度，水泥沙浆在建筑上用作粘合剂，混凝土是水泥、砂子和碎石按一定比率的混和物硬化后的产物，直接用于建造桥、房屋等建筑。水泥硬化的过程中石膏与水泥中的硅酸三钙、铝酸三钙起反应，生成凝胶状物质。答案为B。例2普通玻璃中含13%的Na2O、11.7%的CaO、75.3%的SiO2，用氧化物的形式表示普通玻璃组成的化学式是 。解析：欲确定化学式，需知Na2O、CaO、SiO2三种氧化物物质的量之比。 因此，普通玻璃的化学式为Na2OCaOSiO2例3、三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8nH
8、2O改写成氧化物的形式为_ ，它中和胃酸（HCl）的化学方程式是_。解析：若直接写Mg2Si3O8nH2O与HCl（aq）的反应，则无从下手，先将Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物形式：2MgO3SiO2nH2O，再写与HCl（aq）的反应则较易。答案：2MgO3SiO2nH2O2MgO3SiO2nH2O4HCl2MgCl23SiO2（n2）H2O例4、A、B是短周期元素的单质，甲、乙、丙、丁是仅含短周期元素的化合物，它们之间有下图所示的关系：试回答下列问题：（1）A是_，原因是_。（2）B是_，写出工业上由甲制A的化学方程式：_。（3）写出各化合物的化学式：甲_、乙_、丙_、丁_。解析：单
9、质A能与NaOH（aq）反应产生H2，在短周期元素的单质中只有Si和Al：Si2NaOHH2ONa2SiO32H2 2Al2NaOH2H2O2NaAlO23H2Na2SiO3和NaAlO2分别与过量HCl（aq）的反应为：Na2SiO32HClH2OH4SiO42NaCl NaAlO24HClAlCl3NaCl2 H2OH4SiO4可失水生成SiO2，而AlCl3和NaCl皆不能：H4SiO4SiO22H2O故A为Si，甲为SiO2，丙为H2O。答案：（1）Si短周期元素的单质能与NaOH（aq）反应放出H2的只有Al和Si，但铝的氢氧化物溶于过量盐酸受热不发生分解反应（2）O2SiO22CS
10、i2CO （3）SiO2Na2SiO3H2OH4SiO4例5、1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体（如图所示），该结构的建立基于以下考虑：C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；C60分子只含有五边形和六边形；多面体的顶点数，面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理： 据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，C60分子所含双键数为30。请回答下列问题：（1）固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是_，理由是_。（2）通过计算，确定C60分子所含单键数为_。（3）C70分子也已制得，它的分子结构模型可以与C60同样考虑而
11、推知。通过计算确定C70分子中五边形数目为_，六边形数目为_。解析：金刚石与C60互为同素异形体，前者属原子晶体、高熔点、高沸点、硬度大，后者则为分子晶体，因此，熔点较高者应为金刚石。根据欧拉定律可列式：601220键数2键数90，因双键数为30，单键数则为60。设C70分子中五边形数为x，六边形数为y，由题意可列式：【共有70个C原子，每个C原子与其它3个C原子成键，每两个C原子间共用一个棱边（键），故有总键数（棱边数）：】 （此式根据欧拉定律列出）解之：得 x12（五边形数） y25（六边形数）答案：（1）金刚石 （2）60 （3）12，25点评：此题起点较高，有一定的难度，将结构化学和立
12、体几何学紧密结合在一起，关键在于如何将欧拉定律中的顶点、棱边等对应C60结构中C原子数、化学键数。一个C原子对应一个顶点，一个碳碳键对应一个棱边，图示一个顶点有3条棱，即一个C原子与3个C原子成键（包括单键、双键），尽管该题难度较大，但这种把化学概念抽象成数学问题，然后又利用数学工具解决化学问题的题型很难说不会重现在高考试题中。专题预测与训练一、选择题下列哪些材料是新型无机材料（ ）氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷 氮化铝陶瓷 氮化钛陶瓷 硅化硼陶瓷 二硅化铜陶瓷 全部都是 2能正确表示下列反应的化学方程式是（ ）A黄铁矿煅炼：2FeS2+5O2FeO+4SO2B石英与石灰石共熔：SiO2+
13、CaOCaSiO3C氨的催化氧化：4NH3+5O24NO+6H2OD氯气与石灰乳反应：2Cl2+2Ca(OH) 2=CaCl2+CaClO2+2H2O3下列表述正确的是（ ）人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A BCD4下列不符合当今化学研究方向的是（ ）A发现新物质 B合成新材料C研究化学反应的微观过程 D研究化学反应中原子守恒关系5
14、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（ ）A烧碱 B纯碱 C氢氟酸 D盐酸6我国及美国、日本等国家已研制出一种陶瓷柴油机。这种柴油机动机部件的受热面是由一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是无机非金属材料中的（ ）A氧化铝陶瓷 B氮化硅陶瓷 C光导纤维 D玻璃钢7下列各材料属于新型无机非金属材料的是（ ）A水泥 B玻璃 C氧化铝陶瓷 D光导纤维 8下列有关材料的说法不正确的是（ ）A传统的无机材料虽有不少优点，但质脆，经不起热冲击B新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的特点，但强度比较差。C高温结构材料具有耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、硬度
15、大、耐磨损、密度小等优点D新型无机非金属材料的特性之一是具有电化学特性9有关材料的用途不正确的是（ ）A高温结构陶瓷可以制作耐酸设备B氧化铝陶瓷不可以用于制作耐高温设备C氮化硅陶瓷可以制造轴承 D光导纤维可用于传能传像、照明等10关于水泥的说法中错误的是（ ）A制造水泥的生产属于硅酸盐工业B水泥是经过复杂的物理、化学变化后生成的一种化合物C水泥在水中或空气中均能硬化D水泥的生料和空气、煤粉在回转窑中是逆向操作11磷酸钙系陶瓷，也是一种新型无机非金属材料，它可用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的（ ）A耐高温的特点B电学特性C光学特性D生物功能12陶瓷已广泛应用于生活和生产中，下列不属陶瓷制品的
16、是（ ）A喝茶用的紫砂壶B实验室中的蒸发皿C实验室中的试管D建筑上烧制的砖瓦13目前已有多个国家的大汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国在1990年装配了一辆并完成了试车。这种陶瓷柴油发动机部件的受热面是由一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是新型无机非金属材料中的（ ）A氧化铝陶瓷B氮化硅陶瓷C光导纤维D玻璃钢二、填空题14（A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A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。A+EBCD+H2O加碳高温加氧化钙高 温加氢氧化钠加 热请填空： 形成单质A的原子的结构示意图为 ，它的最高化合价为 。
17、B的化学式（分子式）为 ，B的晶体类型为 。B和碳反应生成A和E的化学方程式是 。C的化学式（分子式）为 ，D的化学式（分子式）为 。15在地壳内，深度每增加1千米，压力大约增加2525030300kPa，在这样大的压力下，较简单的硅酸盐会变成更复杂的硅酸盐。已知：钙长石、镁橄榄石、石榴子石的化学成分分别为：CaAl2Si2O8、Mg2SiO4、CaMg2Al2Si3O12。（1）用氧化物的形式表示的化学式分别为：钙长石_；镁橄榄石_；石榴子石_。（2）写出钙长石与镁橄榄石反应转变成石榴子石的化学方程式：_。 （3）地壳岩石在水和CO2共同作用下发生风化，试写出钙长石风化成粘土、可溶性的钙盐的
18、化学方程式_。16氧化铝有三种晶体：Al2O3，Al2O3，另一种是Al2O3。Al2O3可将Al(OH)3加热至273K时制得，它不耐酸；Al2O3是天然刚玉的主要成分，硬度很高，且对酸有极强稳定性。Al2O3可以用Al2O3于高温煅烧炼制得。已知氧化铝可由铝铵明矾加热制得，铝铵明矾NH4Al(SO4)212H2O受强热分解的产物为Al2O3、NH3、N2，SO3、SO2和H2O。（1）、写出铝铵明矾受强热分解的化学方程式：_，氧化产物是_，还原产物是_，它们的物质的量之比为_。（2）、把上述反应中的Al2O3加入适量氧化铬在氢氧焰上强热熔融后，使其结晶可以制成人造红宝石，可用于作激光器材和
19、装饰品。所得人造红宝石是哪种Al2O3晶体？怎样用简便方法说明是该种Al2O3的晶体？答：_。17在半导体工业中，有一道工序叫烧氢。烧氢的工艺流程如图所示。工作时，是将石英管D出口处氢气点燃。半导体硅片、焊片和金属零件从石英管口送入加热区，在氢气还原气氛中加热使焊片熔化，将单晶硅与金属零件焊接在一起。焊接后再将零件拉至冷却区，冷却后取出。烧氢工艺中的氢气纯度要求极高，工业氢气虽含氢量达99.9%，但仍含有极微量的水蒸气和氧气，所以点燃氢气前应检验氢气的纯度。试回答下列问题：（1）装置B的作用是_；B中发生反应的化学方程式是_。 （2）装置C中的物质是_；C的作用是_。 （3）点燃氢气前将E（带
20、导管胶塞）接在D出口处，目的是_。 （4）装置A是安全瓶，可以防止氢气燃烧回火，引起爆炸，其中填充大量纯铜屑的作用是_。18BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。其中铋元素为第VA族元素，符号为Bi。若在BGO中，锗处于其最高价态；在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构；BGO可看成是锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含的氧的总质量相等。请填写：（1）锗元素的元素符号是_。（2）BGO晶体的化学式为_。（3）BGO晶体中所含铋氧化
21、物的化学式为_。19矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土Al2Si2O5（OH）4，此反应的离子方程式为2KAlSi3O82H2CO39H2O2K2HCO3-4H4SiO4Al2Si2O5（OH）4这个反应能够发生的原因是_。三、计算题20用碳酸钾代替纯碱可制造钾玻璃，其化学式为：。试计算生产1020kg这种钾玻璃需要K2CO3、CaCO3、SiO2各多少千克？参考答案1.3.51、D 2、C 3、D 4、D 5、C 6、B 7、CD 8、B 9、B 10、B 11、D 12、
22、C 13、B141,3,5+142841.3.5 4 SiO2 原子晶体 SiO22CSi2CO CaSiO3 Na2SiO3 15、16、（2）取少量样品加少量稀盐酸，若溶解是-Al2O3，若不溶解则是-Al2O3。17、（2）无水CaCl2；吸收水蒸气（3）检验H2纯度（4）大量的铜屑可以吸收热量，降低温度18、（1）Ge （2）2Bi2O33GeO2（3）Bi2O319、解析：分析反应方程式，不难看出H2CO3H4SiO4此即符合“强酸制弱酸”的复分解反应规律，原因可依次而答。答案：因为H2CO3的酸性比H4SiO4强，所以硅酸盐可与较强酸H2CO3反应生成碳酸盐和较弱酸H4SiO4。20、2,4,61,3,5想下载更多高中精品资源请点击-天权之光