专题03 无机非金属材料（知识串讲+专项练习）-2021-2022学年高一化学下学期期中期末考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题03 无机非金属材料 思维导图 知识详解 考点1 硅酸盐材料 1．硅酸盐的结构、特点 结构 特点 硅氧四面体 硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 2．硅酸盐材料 传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料：石灰石、黏土 辅助原料：适量的石膏 设备 — 玻璃窑 水泥回转窑 制备过程 原料经高温烧结而成 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 主要 成分 成分复杂 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 【典例1】陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( ) A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 【答案】A 【解析】A项，氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A错误；B项，秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，故B正确；C项，陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C正确；D项，陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，故D正确。故选A。 【典例2】《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　 　) A．沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化 C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 【答案】A 【解析】沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属硅酸盐，A项错误；黏土烧制成瓦的过程为复杂的物理化学变化过程，B项正确；青瓦和红瓦是在冷却时区别的，C项正确；由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”可知，D项正确。 考点2 硅和二氧化硅 1．硅 (1)硅元素的存在 硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧，在地壳中含量居第二位。硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以化合态态形式存在。二氧化硅是硅最重要的化合物。 硅原子和碳原子最外层电子数为4 个，它们既难失去电子，也难得到电子，其中碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。 (2)高纯硅的制备原理 其中涉及的主要化学反应： SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl (3)硅的用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。 2．二氧化硅(SiO2) (1)二氧化硅的结构和性质 SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12%，天然SiO2存在形态有结晶形和无定型形两大类。石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是SiO2。 二氧化硅中每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在4个顶角； 许多个这样的四面体又通过顶角的 O 相连，每个O 与2个Si 相结合，二氧化硅晶体中Si和O按1:2 的比例组成立体网状结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。 (2)特性：与氢氟酸反应，化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 。 (3)二氧化硅的用途： ①沙子是基本的建筑材料。②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。③实验室中使用的石英坩埚。④水晶和玛瑙制作饰物和工艺品。 【归纳总结】 二氧化碳与二氧化硅的性质比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 存在 存在于岩石、沙子、石英、水晶、硅藻土中 空气，燃料的燃烧产物 物理性质 固