第四章 第14讲 无机非金属材料-（教师用书）【导学教程】2024新教材新高考化学新编大一轮总复习（人教版）

第14讲　无机非金属材料 [课标要求]　1.能列举、描述、辨识碳、硅及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。2.能根据碳、硅及其化合物的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。3.能说明碳、硅及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 [对应学生用书P86] 考点一　硅及无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1)硅单质 (2)二氧化硅 2．无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 (2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。 3．碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料 (1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 (2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表面积大，高强度，优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低，热导率高，具有很高的强度 用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 ►题组一　高纯硅的制备 1．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．①和②互为可逆反应 C．该流程中需要隔绝空气 D．粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现 解析　A项，反应②中生成的HCl在反应①中循环利用，正确；B项，反应①与反应②对应的反应温度不一致，不是可逆反应，错误；C项，高温条件下，Si、SiHCl3、H2都与O2反应，故需隔绝空气，正确；D项，SiO2不与HCl反应，不能通过上述途径制硅，正确。 答案　B 2．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下： ①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2； ②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃下反应制得纯硅。 回答相关问题： (1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5 ℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)，提纯SiHCl3的方法为____________。 (2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)： ①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是________________________________________________________________________。 ②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是________________________________________________________________________。 答案　(1)蒸馏　(2)①排出装置内的空气，以防爆炸　②水浴加热 ►题组二　无机非金属材料 3．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。 答案　C 4．氮化硅可用高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示： 其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。 请回答下列问题： (1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是 _________________________________________________________________