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1、第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属元素【学习目标】1 .了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品的工业生产。2 .了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3 .知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。【基础知识】一、硅酸盐材料1、硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和0构成了, Si在中心，0在的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的0相互o2、硅酸盐材料产品原料主要设备主要成分用途陶瓷(主要成分为含水的铝硅酸盐)硅酸盐建筑材料、绝缘材料、日 用器皿、卫生洁具等玻璃(普通)、 、 玻璃窑NazSiCh、CaSiCh、SiO
2、2建筑材料、光学仪器、各 种器皿、高强度复合材料 等水泥、适里石膏水泥回转窑建筑和水利工程注意：由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”，可知反应的化学方程式为SiO2 +Na2CO3Na2SiO3+ CO2T，SiO2+CaCO3CaSiO3 + CO2T。二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构不意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第位氧化物和硅酸 盐第周期、第族(2)单质硅的制备Si（纯）+3HC1（3）硅和二氧化硅的用途计算机等的芯片焉太阳能电池麻T生产光导纤维2、新型陶瓷（1）新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具 有
3、很多新的特性和功能。（2）碳化硅（SiC）俗称,碳原子和硅原子通过连接，具有类似金刚石的结构，硬度，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还,可用作耐高温结 构材料、耐高温半导体材料等。3、碳纳米材料碳纳米材料在等领域有着广阔的应用前景。结构特点应用富勒烯由原子构成的一系列笼形分子的总称代表物开启碳纳米材料研究和应用的新时代碳纳米管由片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径用于生产、电池和等石墨烯只有碳原子直径厚度的单层石墨应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等【考点剖析】考点一传统无机非金属材料1 .硅酸盐材料是传统的无机非金属材料。下面有关硅酸盐材料的说法，正确的是（）A.普通玻璃的主要成分是纯
4、碱、石灰石和石英B.制造水泥的主要原料是石灰石和黏土C.水玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D.陶器比瓷器的结构致密，几乎不吸水2 .制造水泥和普通玻璃都需要的原料是（）A.石灰石B.黏土C.纯碱D.硅酸钠考点二新型无机非金属材料3,被誉为21世纪“材料之星”的是（）A.石英砂B.钛合金材料C.纳米材料D.半导体硅晶片4,碳化硅（SiC）陶瓷基复合材料是一种新型热结构材料。在空气中，碳化硅能与熔融的氢氧化 钠发生反应：SiC + 2NaOH + 2O2=Na2SiO3+X+H20,下列有关X物质的化学式推断中, 正确的是（）222co35 .碳纳米管是继足球烯（C60）以后发现的又一种碳单质
5、，以下有关碳纳米管与足球烯（C60）的说 法错误的是（）A.它们的物理性质有较大差异B.在常温下它们的化学性质都稳定C它们是不同的碳单质D.它们分别完全燃烧后生成物不同6 .太空航天器常穿上用新型陶瓷材料制成的“外衣。在穿越大气层时，能克服“热障”安全返 回地面，这种外衣主要利用了材料的（）A.绝缘性好B.密度大C.耐高温和隔热性好 D.硬度大考点三硅和二氧化硅7我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项 空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是（）A.晶体硅和金刚石的物理性质相似B.晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应C.晶体硅是一种良好的半导
6、体材,料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电8.下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是（）A.硅可用于制造光导纤维8 .水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品C.可用反应Na2SiO3 + 2HCl=2NaCl + H2SiO3（胶体）制取硅酸2既能与HF反应又能与强碱反应，所以SiCh是两性氧化物9 .下列说法正确的是（）A.光导纤维的主要成分为二氧化硅B.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸C.二氧化硅的俗名叫水玻璃，不溶于水D.硅在自然界中既有游离态又有化合态10 .氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，越来越多地被 应
7、用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辐棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。（1）下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是（填字母）。A.硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应B.氮化硅陶瓷属于硅酸盐C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D.太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3 ： 6 ： 2反应生成两 种化合物。该反应的化学方程式为 o该反应中氧化剂与还原剂的质量比为 o11 .气候条件独特，空气质量优良的新疆阿勒泰市，已成为我国第8个国家大气背景监测点。 监测点安装的监测设备可日常监测二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等大气污染物。（1）汽车尾气（含CO、SO2、
8、NO等）是城市空气的污染源之一，治理方法之一是在汽车的排气 管上装一个“催化转化器”（用钳、钿合金作催化剂），它能使一氧化碳跟一氧化氮反应生成可 参与大气循环的无毒气体。汽车尾气中导致酸雨形成的主耍物质是 O请写出形成硝酸型酸雨的主要反应的化学方程式:在汽车排气管上加装“催化转化器 可使CO和NO反应产生可参与大气循环的无毒气体, 请写出该反应的化学方程式：o 下列选项中，控制城市空气污染的合理措施有（填字母）。A.充分利用太阳能，减少化石燃料的燃烧B.使用电动车，减少汽油消耗C禁止人们出行D.带上呼吸面具（2）实验室里，处理含氮氧化物的尾气一般用NaOH溶液来吸收。若用NaOH溶液吸收NO2,可生成2种含氮元素的钠盐，请写出化学方程式：NO2和NO的混合气体也可用NaOH溶液吸收，只生成一种盐，请写出化学方程式:12 .某实验小组设计了如下装置探究焦炭还原二氧化硅。已知：PdCL溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO + PdCl2+ H2O=CO2+2HC1 +Pd1(产生黑色金属杷粉末，使溶液变浑浊)。实验时要通入足够长时间的N2,其原因是 o(2)装置B的作用是 o(3)装置C、D中所盛试剂分别为、,若装置C、D中溶液均变浑 浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为(4)该装置的缺点是设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强: