第03讲 无机非金属材料-【寒假自学课】2024年高一化学寒假提升学与练（人教版2019）

第03讲 无机非金属材料 目录 新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络 基础知识：知识点全面梳理，掌握必备 重点记忆：关键点快速记忆，提升能力 小试牛刀：考点剖析+过关检测，合理应用 课时1 无机非金属材料 一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料 1.硅酸盐及其结构 （1）硅酸盐的概念 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。 （2）硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合 个O，Si在中心， 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 相互连接，每个 为两个四面体所共有，与 个Si相结合。 （3）硅酸盐的特性 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 、熔点 、 溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 2.常见的硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 纯碱、 、石英砂 主要原料： 辅助原料：适量的石膏 设备 — 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 3.硅酸钠(俗名泡花碱) （1）硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称 ，具有黏结力强、耐 等特性，常用作黏合剂和防火剂。 （2）硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式是SiO＋2H＋===H2SiO3↓。 （3）少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO。 二、新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 （1）硅的存在与性质 ①硅在自然界主要以 和 的形式存在； ②单质硅是应用最为广泛的半导体材料； ③高温下，硅能与氧气反应生成 ，与氯气反应生成 。 （2）二氧化硅的性质 ①二氧化硅硬度大、熔点高，不溶于水； ②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=== ； ③具有氧化性：SiO2＋2C ； ④特性：SiO2＋4HF=== 。 2.新型陶瓷 （1）新型陶瓷与传统陶瓷相比，在 上有很大的变化，在 等方面具有很多新的特性和功能。 （2）常见新型陶瓷及其用途(连线) （3）高温结构陶瓷——碳化硅(SiC) 碳化硅俗称 ，它是由碳原子和硅原子通过 连接而形成，与 的结构类似，具有硬度大和优异的 能。 3.碳纳米材料 （1）富勒烯是由 构成的一系列笼形分子的总称，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是 。 （2）碳纳米管是由 卷成的管状物，具有 尺度的直径。比表面积大，具有高强度和优良的电学性能。 （3）石墨烯是只有一个 直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 一、工业制备高纯硅的原理 （1）工业制备高纯硅反应的化学方程式： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑； ②Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 （2）上述反应共同的反应类型是氧化还原反应(或置换反应)，反应①中焦炭的作用是还原剂，反应③中氢气的作用是还原剂。 考点剖析 考点一：传统无机非金属材料 1．（2023上·辽宁·高一统考）下列属于传统无机非金属材料的是 A．单晶硅 B．石墨烯 C．普通玻璃 D．二氧化硅 考点二：新型无机非金属材料 2．（2023下·河南开封·高一校联考期末）新型材料广泛用于我国载人航天器，下列不属于新型无机非金属材料的是 A．氧化铝陶瓷 B．高纯单晶硅 C．石墨烯 D．玻璃 考点三：硅的性质极其用途 3.（2023上·辽宁葫芦岛·高一联考）最近，华为Mate60 Pro上市，其搭载的新型麒麟9000s芯片，突破了美国的芯片封锁，实现了智能手机5G芯片国产化。下列有关说法正确的是 A．硅是芯片的主要成分之一，晶体硅是一种性能优良的半导体材料，它属于非电解质 B．晶体硅和无定形硅是硅元素的同素异形体，二者化学性质完全不同 C．光刻