第四章 第4课时 无机非金属材料-【直击双1流】2024高考化学一轮复习讲义

第 4 课时　 无机非金属材料 考点一　材料 材 料 金属材料 纯金属 合金{ 无机非金属材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料{ 有机高分子材料 塑料 合成橡胶 合成纤维 ì î í ïï ï 复合材料 ì î í ï ï ï ïï ï ï ï ï 考点二　传统无机非金属材料 产品 水泥 玻璃 陶瓷 主要 原料 石灰石、黏土 纯 碱、 石 灰 石、石英砂 黏土 主要 成分 硅酸三钙(3CaO·SiO2 )、 硅酸二钙(2CaO·SiO2 )、 铝酸三钙(3CaO·Al2 O3 ) 硅酸钠、硅酸 钙、二氧化硅 含水的铝硅 酸盐 用途 水泥、沙子和碎石等与水 混合可得到混凝土,大量 用于建筑和水利工程 用 于 生 产 建 筑材料、光学 仪 器 和 各 种 器皿,还可以 制 造 玻 璃 纤 维 用 于 高 强 度 复 合 材 料等 用于生产建 筑 材 料、 绝 缘 材 料、 日 用 器 皿、 卫 生洁具等 考点三　新型无机非金属材料 新型无机非金属材料包含两大系列:①高纯 度的含硅元素的材料,如单晶硅、二氧化硅等,具 有特殊的光学和电学性能,是现代信息技术的基 础材料;②含有碳、氮等其他元素,在航天、能源 和医疗等领域有着广泛的应用。 1. 硅的单质 种类 主要有晶体硅和无定形硅两种 结构 晶体硅:正四面体空间网状结构 物理性质 晶体硅:有金属光泽的灰黑色固体,导电性 介于导体和绝缘体之间 续表 化 学 性 质 与非金属 单质反应 Si+O2 △ 􀪅􀪅SiO2 Si+2Cl2 △ 􀪅􀪅SiCl4 Si+2F2 􀪅􀪅SiF4 与氧化物反应 Si+2FeO 高温 􀪅􀪅2Fe+SiO2 与酸反应 仅与氢氟酸反应:Si+4HF 􀪅􀪅SiF4↑+2H2↑ 工业制取 制粗硅:SiO2 +2C 高温 􀪅􀪅Si(粗) +2CO↑ 制备高纯硅:SiO2+2C 1 800~2 000 ℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅Si+2CO↓、 Si+3HCl 300 ℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅SiHCl3 +H2 SiHCl3 +H2 1 100 ℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅Si+3HCl 用途 高纯硅:①制备计算机、通信设备和家电的 芯片;②光伏电站、人造卫星和电动汽车的 硅太阳能电池 2. 二氧化硅 SiO2 存在:石英、水晶、玛瑙、沙子等 物理性质:熔点高、硬度大、不溶于水 化学 性质 稳定性好 酸性氧化物的性质:2NaOH+SiO2 􀪅􀪅 Na2SiO3+H2O 特性(腐蚀玻璃):SiO2 +4HF 􀪅􀪅 SiF4↑+2H2O ì î í ï ï ï ï ï ï ïï 用途:制光导纤维、光学仪器、饰品等 ì î í ï ï ï ï ï ïï ï ï ï ï ï ï 考点四　新型陶瓷 种类 主要成分 性质 用途 金刚砂 碳化硅 具有类似金 刚 石 的 结 构,硬度大、 高温抗氧化 可用作砂纸和砂轮的 磨料、耐高温结构材 料、 耐 高 温 半 导 体 材料 高温结 构陶瓷 碳化硅、 氮 化硅或某些 金属氧化物 耐 高 温、 抗 氧 化、 耐 腐蚀 用于火箭发动机、汽 车发动机和高温电极 材料等 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 55第四章　化工生产中的重要非金属元素 　　　 续表 种类 主要成分 性质 用途 压电陶瓷 钛酸盐和锆 酸盐 ——— 可用于滤波器、扬声 器、超声波探伤器和 点火器 透明陶瓷 氧化铝、 氧 化钇; 氮 化 铝、氟化钙 光学 性 能, 耐高温, 绝 缘性好 可用于高压钠灯、激 光器和高温探测窗 超导陶瓷 ——— 具有超导性 可用于电力、交通、医 疗等领域 考点五　碳纳米材料 材料 概念 性能 用途 富勒烯 有碳原子构成 的一系列笼型 分 子 的 总 成, C60 是富勒烯的 代表 ——— 开启了碳纳米材料 研究和应用的新 时代 碳纳米管 由石墨片层卷 成的管状物,具 有纳米尺度的 直径 具有相当高 的强度和优 良 的 电 学 性能 可用于生产复合材 料、 电 池 和 传 感 器等 石墨烯 只有一个碳原 子直径厚度的 单层石墨 电 阻 率 低, 热 导 率 高, 具有很高的 强度 在光电器件、超级 电容器、