第五章 第13讲 无机非金属材料(正文)-2024年普通高中学业水平测试合格考化学

第13讲　无机非金属材料 一、硅酸盐材料 传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃、水泥等。 1.硅酸盐的结构和特点 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构示意图为，Si在中心，O在四面体的4个顶角，许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合；硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 2.常见硅酸盐材料 主要原料 制备过程 应用 陶瓷 黏土 原料经高温烧结而成 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 玻璃 纯碱、石 灰石和 石英砂 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 建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维等 水泥 黏土、 石灰石 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 制作混凝土，用于建筑和水利工程 [典例1]　历史文物蕴含丰富的化学知识。如表关于历史文物的描述中，错误的一项是(　　) 选项 A B C D 图片 描述 青铜属于金属材料 砖属于传统无机非金属材料 瓷属于新型无机非金属材料 由蚕丝织成的绢属于天然高分子材料 二、新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 (1)硅 ①位置：位于元素周期表中第______周期第ⅣA族，处于金属与非金属的过渡位置。 ②特点：硅单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的________材料。 ③存在形式：硅在自然界主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。 ④制备 焦炭还原石英砂制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 制备高纯硅：Si＋3HClSiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 ⑤用途：高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术，用作芯片和硅太阳能电池。 (2)二氧化硅 二氧化硅属于______氧化物。 ①化学性质 与强碱反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞) 与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(可以用氢氟酸来溶蚀玻璃，应用塑料瓶盛装氢氟酸) ②用途：生产光导纤维。 2.新型陶瓷 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、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (1)碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，耐高温，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。 (2)高温结构陶瓷：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。 (3)压电陶瓷：用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。 (4)透明陶瓷：可用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等。 (5)超导陶瓷：临界温度下电阻为零，具有超导性。 3.碳纳米材料 碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 可以看成由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 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 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 [典例2]　有科学家提出硅是“21世纪的能源”的说法，下列关于硅及其化合物的说法正确的是(　　) A.SiO2和CO2都是酸性氧化物，既能与水反应，又能与NaOH溶液反应 B.高温下，工业制粗硅的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑ C.二氧化硅的熔点高、硬度大，可用于制作光导纤维 D.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 工业制备高纯硅的原理示意图 ①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第13讲　无机非金属材料 知识清单 一、 [典例1]　C　青铜是铜与锌等金属熔合而成的一种合金，是金属材料，A正确；砖属于硅酸盐材料，属于传统无机非金属材料，B正确；玻璃、陶瓷、砖瓦属于传统无机非金属材料，C错误；由蚕丝织成的绢属于天然高分子材料，D正确。 二、1.(1)①三　②半导体　(2)酸性 [典例2]　B　SiO2和CO2都是酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应，但二氧化硅不能与水反应，A错误；高温下，工业制粗硅利用碳还原二氧化硅，反应的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑，B正确；二氧化硅能做光导纤维是利用了二氧化硅对光的反射，与其熔点和硬度无关，C错误；水泥、玻璃都是硅酸盐制品，水晶饰物的主要成分为二氧化硅，D错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$