07-第21讲无机非金属材料

--第21讲无机非金属材料

01考点一

硅和二氧化硅02考点二

无机非金属材料03经典真题·明考向04作业手册答案速查【听】答案速查【作】考点一硅和二氧化硅1.硅元素在周期表中的位置硅元素位于元素周期表第____周期、第_____族,处于金属与非金属的过渡位置。三ⅣA2.硅单质高大

3.二氧化硅高大

光导纤维4.硅酸难弱

5.高纯硅的制备流程反应①:_____________________________。反应②:________________________。反应③:_________________________。

【对点自测】判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）（1）硅在自然界中只以化合态的形式存在(

)√（2）晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料

(

)×[解析]

硅元素在元素周期表中位于金属和非金属元素的过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，因此晶体硅可用于制作半导体材料，错误。

×[解析]

二氧化硅与盐酸不反应，错误。

×[解析]

二氧化硅不能与盐酸反应,只能与氢氟酸反应,不是两性氧化物，错误。

√

√

×

×

题组一

硅1.[2024·湖北部分学校模拟]

清华团队研制出新款忆阻器存算一体芯片，相关成果发表于《科学》。下列不可用作芯片材料的是(

)A.硅单质

B.碳化硅

C.二氧化硅

D.砷化镓√[解析]

硅元素处于金属和非金属的分界线位置，其单质的导电性介于导体和绝缘体之间，因此硅单质具有良好的半导体性能，可用作芯片材料，A不符合题意；碳化硅具有优异的高温抗氧化性能，是一种耐高温半导体材料，可用作芯片材料，B不符合题意；二氧化硅可用于制造光导纤维，不属于半导体材料，不可用作芯片材料，C符合题意；砷化镓具有良好的半导体性能，是一种化合物半导体材料，可用作芯片材料，D不符合题意。2.硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。（1）硅在元素周期表中的位置是_________________。第三周期第ⅣA族[解析]

硅在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。

（3）工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：

题组二

二氧化硅

√

4.二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。

回答下列问题：

ⅣAC否

（2）光导纤维是一种良好的通信材料，其成分是_____（填化学式），高纯硅是制造半导体芯片的基础原材料，由上述转化关系可知，工业上利用氢气制备高纯硅的化学方程式为_______________________。

共价

【易错警示】二氧化硅性质的特殊性多数酸性氧化物的共性二氧化硅的特性

非金属氧化物的熔点、沸点一般较低

酸性氧化物一般与水反应生成相应酸

酸性氧化物一般不与酸发生反应多数酸性氧化物的共性二氧化硅的特性续表考点二无机非金属材料一、硅酸盐材料1.硅酸钠（1）硅酸盐大多数不溶于水，硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性，水溶液显碱性。水玻璃

（3）用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。2.传统无机非金属材料（1）传统无机非金属材料主要包括水泥、普通玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料如下表。材料水泥普通玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土______、________、石英砂黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑纯碱石灰石

二、新型无机非金属材料1.新型陶瓷材料类别主要特性示例用途高温结构陶瓷

能承受高温，强度____

氮化硅陶瓷

汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷

具有______特性

二氧化锡陶瓷

集成电路中的半导体光学材料

具有______特性光导纤维

光缆通讯、医疗、照明等高电学光学材料类别主要特性示例用途生物陶瓷

具有______功能氧化铝陶瓷

人造骨骼、人造关节、接骨螺钉等生物续表2.碳纳米材料（1）碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。（2）三类碳纳米材料的比较类别结构特点主要性能重要应用或意义富勒烯—

开启碳纳米材料研究和应用的新时代碳原子笼形类别结构特点主要性能重要应用或意义碳纳米管

由______片层卷成的管状物，具有______尺度的直径

比表面积____，有相当____的强度和优良的______性能

生产复合材料、电池和传感器等石墨烯

只有一个________直径厚度的单层石墨

电阻率____、热导率____，具有很高的强度

生产光电器件、超级电容器、电池和复合材料等石墨纳米大高电学碳原子低高续表【对点自测】判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）（1）氮化硅陶瓷、超导陶瓷、透明陶瓷均是新型无机非金属材料(

)√（2）合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料(

)×[解析]

合成纤维是有机高分子材料，光导纤维是新型无机非金属材料，错误。（3）硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中(

)×[解析]

硅酸钠溶液具有黏性,不能用带玻璃塞的试剂瓶保存，错误。（4）陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐(

)√（5）传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐(

)×

√[解析]

由现象可知生成了硅酸,说明碳酸的酸性大于硅酸,则碳的非金属性大于硅，正确。题组一

硅酸盐材料1.中国饮食文化源远流长。下列与餐具有关的历史文物中，主要材质属于硅酸盐的是(

)_______________________________________A.战国水晶杯B.殷商青铜酒爵______________________________________________________C.元青花盘D.明朝玛瑙包金兽柄勺√

2.[2024·福建厦门一中模拟]

“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√

题组二

新型无机非金属材料3.[2024·重庆三模]

2024年5月3日，我国嫦娥六号探测器成功发射，下列“嫦娥六号”所使用到的材料中属于新型无机非金属材料的是(

)A.主体框架——钛合金B.光学望远镜——高致密碳化硅特种陶瓷C.国旗——高性能芳纶纤维D.降落伞的绳带——超高分子量聚乙烯纤维√[解析]

钛合金属于金属材料，A错误；高致密碳化硅特种陶瓷属于新型无机非金属材料，B正确；高性能芳纶纤维属于有机高分子材料，C错误；超高分子量聚乙烯纤维属于有机高分子材料，D错误。4.[2024·江苏南通模拟]

石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是(

)A.石墨烯是有机化合物B.石墨烯能导电，是电解质C.碳纳米管具有丁达尔效应D.石墨烯和碳纳米管互为同素异形体√[解析]

石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的材料，不属于有机化合物，A错误；石墨烯既不是电解质，也不是非电解质，B错误；碳纳米管是一种纳米材料，需要分散到分散剂中才可能形成胶体，C错误；石墨烯和碳纳米管均是C元素形成的不同的单质，互为同素异形体，D正确。【方法技巧】

金属及其合金为金属材料；淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶为天然有机高分子材料；合成纤维、塑料、合成橡胶为合成有机高分子材料；水泥、普通玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；二氧化硅、碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。经典真题·明考向1.[2023·广东卷]

“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中，主要由硅酸盐材料制成的是(

)________________A.九霄环佩木古琴B.裴李岗文化骨笛______________________________C.商朝后期陶埙D.曾侯乙青铜编钟√[解析]

九霄环佩木古琴主要由木材制成，A错误；裴李岗文化骨笛由动物骨骼制成，B错误；商朝后期陶埙属于陶瓷，由硅酸盐材料制成，C正确；曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误。2.[2024·江西卷]

景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉，是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是(

)

√

√

4.[2022·河北卷]

定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(

)

[解析]

传统陶瓷主要成分为硅酸盐，属于绝缘材料，A正确，B错误；陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成，烧制过程中有新物质生成，存在化学变化，C错误；白瓷中铁元素含量较少，铁元素含量越多，瓷器颜色一般越深，D错误。√1.[2024·河北卷]

燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是(

)战国宫门青铜铺首西汉透雕白玉璧五代彩绘石质浮雕元青花釉里红瓷盖罐A.青铜铺首主要成分是铜锡合金B.透雕白玉璧主要成分是硅酸盐C.石质浮雕主要成分是碳酸钙D.青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙[解析]

青铜铺首是青铜器，青铜的主要成分是铜锡合金，A正确；透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸盐，B正确；石质浮雕是汉白玉，汉白玉的主要成分是碳酸钙，C正确；青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，D错误。√

√

3.下列有关新型无机非金属材料的叙述，不正确的是(

)A.氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料B.碳化硅的硬度大、熔点高，可用作砂纸和砂轮的磨料及耐高温材料C.碳纳米管具有纳米尺度的直径，可用于生产复合材料、电池和传感器等D.石墨烯具有熔点高、硬度大等特性，可用于电力、交通、医疗等领域√[解析]

石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，具有电阻率低、热导率高、强度高等特性，在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等领域应用较广。

下列叙述正确的是(

)

√

Exercise作业手册考点一

硅和二氧化硅1.[2024·黑龙江哈尔滨三中检测]

碳、硅及其化合物在生活、生产、航空、航天、信息和新能源等领域有着广泛的用途。下列性质与用途对应关系不正确的是

(

)A.硅具有半导体性能，可以用于生产人造卫星的太阳能电池板B.二氧化硅熔点高，可以用石英坩埚加热石灰石C.硅酸盐化学性质稳定，可以用于生产餐具D.石墨烯电阻率低，可以用于生产超级电容器√[解析]

晶体硅是良好的半导体材料，可以用于生产人造卫星的太阳能电池板，A正确；二氧化硅能与石灰石共热反应生成硅酸钙和二氧化碳，B错误；因为硅酸盐化学性质稳定，故可以用于生产餐具，C正确；石墨烯电阻率低、热导率高，可用于制作超级电容器，D正确。2.下列硅元素及其化合物的有关说法正确的是(

)

√

下列说法不正确的是(

)

√

√

√

考点二

无机非金属材料6.下列文物中主要由无机非金属材料制成的是(

)ABCDA.青铜三足承盘香熏

B.青瓷莲瓣纹托盏C.三国生活图木漆盘

D.青铜铙√[解析]

青铜三足承盘香熏主要材料是青铜，属于合金，A不选；青瓷莲瓣纹托盏属于瓷制品，由无机非金属材料制成，B选；三国生活图木漆盘属于木胎制品，由有机高分子材料制成，C不选；青铜铙属于金属制品，D不选。7.[2024·湖南永州模拟]

我国很早就开始生产陶器和瓷器，并在民间广泛使用。明朝宋应星编写的《天工开物·陶埏》中记载：“水火既济而土合。万室之国，日勤千人而不足，民用亦繁矣哉。”下列说法错误的是(

)A.陶瓷是传统的无机非金属材料，与光导纤维的主要成分相同B.制作传统陶瓷的主要原料为黏土C.陶瓷材料在高温下不易被氧化，并对酸、碱具有良好的抗腐蚀能力D.唐三彩陶器的黄色、褐色主要是因为添加了着色剂——氧化铁√[解析]

光导纤维的主要成分为二氧化硅，与陶瓷的主要成分硅酸盐不同，A项错误；制作传统陶瓷的主要原料是黏土，B项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，性质稳定，高温下不易被氧化，并对酸、碱具有较好的抗腐蚀能力，C项正确；唐三彩陶器的黄色、褐色主要是因为添加了不同量的氧化铁，D项正确。8.[2024·湖北武汉调研]

“中国制造”走进了充满科技与浪漫的巴黎奥运会。下列属于新型无机非金属材料的是(

)

√

下列叙述不正确的是(

)

√

考点三

无机非金属材料综合考查

请回答下列问题：（1）硅元素在元素周期表中的位置为_________________。第三周期第ⅣA族[解析]

硅元素为14号元素，在元素周期表中的位置为第三周期第ⅣA族。

（3）加快“酸浸”速率的方法有____________________________________________________________（写两种）。

将粗硅粉碎、适当加热、适当提高酸的浓度、搅拌等（任写两种）[解析]

根据反应速率的影响因素可知，加快“酸浸”速率的方法有将粗硅粉碎、适当升温、适当增大硫酸的浓度、搅拌等