5.3无机非金属材料学案（原卷版）-《考点逐击》2023-2024学年高一下学期化学人教版

5.3无机非金属材料（学案）一、硅酸盐材料（一）无机非金属材料1.元素组成：无机非金属材料一般含有元素2.特点：具有耐、、等特点，以及特殊的光学、电学等性能3.物质组成：传统的多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥（二）硅酸盐材料1.常见的硅酸盐材料硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷主要设备水泥回转窑玻璃窑——（1）主要原料（2）反应原理复杂的物理化学变化复杂的物理化学变化（3）主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2O·CaO·6SiO2硅酸盐特性水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬)非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘用途建筑和水利工程建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等生产条件高温注意：由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”，可知反应的化学方程式为SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up9(高温))Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up9(高温))CaSiO3＋CO2↑。2.硅酸盐 (1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分(2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点，多数于水(3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了，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。其结构示意图如下(4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成表示顺序是：，但化学式前面的系数不能为分数二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第位(2)高纯硅的制备其中涉及的主要化学反应为①②③（3）硅与二氧化硅的主要用途①高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制造和等。②SiO2用于生产。2．新型陶瓷新型材料成分性能主要应用碳化硅(SiC)硬度大、耐高温、抗氧化磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料碳化硅、氮化硅、金属氧化物耐高温、抗氧化、耐磨蚀用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等钛酸盐、锆酸盐等能实现机械能和电能的相互转化用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等—临界温度下具有超导性用于电力、交通、医疗等领域3.碳纳米材料序号名称结构特点应用（1）富勒烯由原子构成的一系列笼形分子的总称代表物开启碳纳米材料研究和应用的新时代（2）碳纳米管由片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径用于生产、、等（3）石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨应用于、、等1．（2023下·吉林长春·高一东北师大附中校考期末）下列有关无机非金属材料的说法不正确的是A．高纯度的硅是制半导体的重要材料B．古代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土C．现代信息社会用于传递信号的光纤的主要成分为硅D．北京奥运会礼仪服内胆添加了第二代石墨烯发热材料，石墨烯属于新型无机非金属材料2．（2023下·湖南邵阳）下列有关无机非金属材料的描述不正确的是A．SiO2可用于制造太阳能光伏电池B．芯片的主要成分是硅C．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料制成的D．碳纳米管属于新型无机非金属材料3．（2023·山西太原）硅酸盐材料历史悠久，用途广泛，下列物质中不属于硅酸盐材料的是A．玻璃 B．陶瓷 C．水晶 D．水泥4．（2024·浙江）下列关于硅材料的说法正确的是A．玛瑙的主要成分是硅酸盐B．制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂C．电脑芯片的主要成分是二氧化硅D．水晶项链、玻璃、水泥和陶瓷都是硅酸盐制品5．（2023·浙江·高一阶段练习）下列不属于硅酸盐工业产品的是A．石英 B．水泥 C．玻璃 D．陶瓷6．（2023上·高一课时练习）传统钦州坭兴陶制备工艺主要包括以下几个步骤：制备坯料→坯体成型→修整坯体→坯体干燥→装饰坯体→烧制坯体→抛光打磨。下列制陶过程中，涉及化学变化的是A．坯体成型 B．坯体干燥C．烧制坯体 D．抛光打磨7．（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8．（2022下·黑龙江哈尔滨·高一哈尔滨三中校考阶段练习）下列属于新型无机非金属材料的是A．光学玻璃 B．水泥C．陶瓷卫生洁具 D．碳纳米管9．（2023上·宁夏银川·高一银川唐徕回民中学校考期中）单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：①②③下列有关上述反应的说法以及由上述反应得到的结论不正确的是A．三个反应均是氧化还原反应 B．反应①和③是置换反应C．反应②为硅重新被氧化的过程 D．H2的还原性强于HCl10．（2023下·河南安阳·高一统考期末）“中国芯”的发展离不开高纯硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：其中涉及的主要反应：①SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑，②2Si+3HClSiHCl3+H2，③SiHCl3+H2Si(高纯硅)+3HCl，下列说法正确的是A．上述反应①②③均为置换反应B．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1C．上述流程中可以循环的物质只有H2D．反应②③互为可逆反应11．（2023下·四川德阳·高一什邡中学校考阶段练习）“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．玻璃的主要成分为、和B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D．石英砂和黏土的主要成分均为硅酸盐12．（2023下·江西南昌·高一南昌十中校考阶段练习）纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是A．X可用作木材防火剂 B．步骤I的反应说明是酸性氧化物C．步骤II中的稀硫酸可用来代替 D．步骤III若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行13．（2023·江西上饶）下列有关硅及其化合物的性质及用途，正确的是A．沙子的主要成分为硅，黏土的主要成分为二氧化硅B．硅单质常用于制作光导纤维C．SiO2+2CSi+2CO↑D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质14．（2023·陕西咸阳）中国高铁对实现“一带一路”的战略构想有重要的作用。(1)建设高铁轨道需要大量的水泥，生产水泥的主要原材料是。(2)高铁上的信息传输系统使用了光导纤维，其主要成分是；乘务员使用的无线通话机的芯片材料所含元素在元素周期中的位置。(3)高铁上安装有许多玻璃，氢氟酸可以处理玻璃表面的微裂纹，氢氟酸与玻璃中的二氧化硅反应的化学方程式。(4)高铁上的卫生间没有任何异味，是由于所使用的马桶、地漏和洗手盆下水口都是纳米硅胶的高科技产品，向硅酸钠溶液中加入稀盐酸可产生硅酸胶体，该反应的离子方程式。(5)硅酸盐材料具有硬度高、难溶于水、耐高温等特点。硅酸盐中常含有Al、K等元素，如钾长石和钠长石等，用氧化物形式表示为。15．（2023下·高一课时练习）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：(1)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅，当有1molC参与反应时，该反应转移的电子数是。(2)还原炉中发生的化学反应方程式为。(3)上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有。(4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为。(5)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式：。(6)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是。A．