高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素3无机非金属材料第二册化学教案

【第三节无机非金属资料】之小船创作课程标准核心修养1.宏观辨别与微观探析：能说明硅酸盐、硅、联合实例认识无机非金属资料的构成、性二氧化硅的性质与应用之间的关系。能与应用之间的联系。2.科学态度与社会责任：能说明化学科学发2.联合真切情形中的应用实例，认识硅酸盐、展在自然资源利用、资料合成、促使科学技硅、二氧化硅的主要性质。术发展等方面的重要作用。1．硅酸盐资料硅酸盐的构造、特色构造

特色硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳固、耐腐化硅氧四周体

等硅酸盐资料原料

制备过程

生产应用建筑资料、绝缘资料、陶瓷

粘土

原料经高温烧结而成玻璃

纯碱、石灰石和石英砂

原料经混淆、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得

日用器皿、卫生洁具等建筑资料、光学仪器、各样器皿、玻璃纤维等原料与其余辅料经混淆、研磨后在水泥展转窑中煅烧，发生复杂的物理和

制作混凝土，用于建筑水泥

粘土、石灰石化学变化，加入适当石膏调理水泥硬

和水利工程化速率，再磨成细粉即得新式无机非金属资料硅和二氧化硅①主要应用硅

半导体资料→硅芯片、硅太阳能电池二氧化硅

光导纤维②高纯硅的制备波及的主要化学反响为1800～2000℃(a)SiO2＋2C=============Si＋2CO↑300℃(b)Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2(c)SiHCl1100℃3＋H2=====Si＋3HCl新式陶瓷——碳化硅(SiC)俗称

构造特色

主要性能

生产应用金

碳原子、硅原子以共

砂纸和砂轮的磨料、硬度很大、高温抗氧刚

价键连结，构造近似

耐高温构造资料和耐化性能优秀砂

金刚石

高温半导体资料碳纳米资料①富勒烯：由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其代表物为C60。②碳纳米管：由石墨片层卷成的管状物，拥有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优秀的化学性能，可用于生产复合资料、电池和传感器等。③石墨烯：只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其电阻率低、热导率高，拥有很高的强度。硅和二氧化硅的化学性质1．硅的化学性质在常温下不开朗，但能与氢氟酸反响：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。加热条件下能与O2、Cl2等反响：Si

△＋O2=====SiO2；Si

△＋2Cl2=====SiCl

。42．二氧化硅的化学性质二氧化硅是一种酸性氧化物SiO2＋2NaOH===NaSiO3＋H2O＋高温SiO2CaO=====CaSiO3二氧化硅能与氢氟酸反响SiO2＋4HF===SiF↑＋2H2O1．硅被誉为无机非金属资料的主角。以下产品的主要成分不是硅酸盐的是( )A．光导纤维B．玻璃C．水泥D．陶瓷餐具分析：选A。传统的硅酸盐资料有水泥、玻璃和陶瓷，其主要成分都是硅酸盐。光导纤维的化学成分是SiO2，属于氧化物，不是硅酸盐，所以选A。2．华侨科学家高锟因“在光学通讯领域中光在光导纤维中传输的研究方面所获得的创始性成就”获取了诺贝尔物理学奖。光导纤维的主要成分是

(

)A．Si

B．SiO2C．CaSiO3

D．SiCl

4分析：选B。光导纤维的主要成分为SiO2。3．单晶硅是制作电子集成电路的基础资料，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①SiO高温＋2CO↑高温422③SiCl高温4＋2H2=====Si＋4HCl以下对上述三个反响的表达中，错误的选项是( )A．①③为置换反响B．②为化合反响C．①②③均为氧化复原反响D．三个反响的反响物中硅元素均被复原分析：选D。①③中硅元素被复原，②中硅元素被氧化，错误。4．20世纪80年月后，人们发现和证明碳的另一类单质，它们是由一系列偶数个碳原子构成的分子，此中C60(足球烯，分子中含有

30个双键

)

最具代表性。以下图所示为

n

个

C60

连接而成的物质X。以下相关说法不正确的选项是( )A．X难溶于水B．X的熔点比金刚石高C．X是碳的一种同素异形体D．X的相对分子质量为720n分析：选B。X的熔点比金刚石低。讲堂小结合格考训练1．硅在无机非金属资猜中向来饰演侧重要角色，被誉为无机非金属资料的主角。以下物件的制造用到硅单质的是( )A．玻璃制品B．石英钟表C．计算机芯片D．光导纤维分析：选C。玻璃制品的制造用到硅酸盐；石英钟表、光导纤维的制造用到二氧化硅；计算机芯片的制造用到硅单质。2．以下相关水泥的说法不正确的选项是( )A．制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和粘土B．一般水泥的主要成分是钙的硅酸盐和铝酸盐C．水泥拥有水硬性D．混凝土指水泥、沙子和碎石的混淆物分析：选A。A项，制造水泥的原猜中没有纯碱，错误。项，一般水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙等，正确。D项，混凝土的成分是水泥、沙子和碎石，正确。3．当航天飞机返回地球大气层时，因为与空气的强烈摩擦，飞机尖端的温度可达1000℃以上，为了防备高温将其烧毁，科学家给航天飞机的相应部位安装了靠谱的保护层。制作保护层的资料是( )A．塑料B．玻璃C．新式陶瓷D．镁铝合金分析：选C。制作保护层的资料应当拥有硬度很大、具有优秀的高温抗氧化性能，只有C项切合要求。4．我国科学家合成的3nm长的管状碳纳米管，长度居世界之首。这类碳纤维拥有强度高、刚度(抵挡变形的能力)高、密度小(只有钢的1/4)、熔点高，化学稳固性好的特色，所以被称为“超级纤维”。以下对碳纤维的说法中不正确的是( )A．它是制造飞机的理想资料B．它的主要构成元素是碳元素C．它的构造与石墨相像D．碳纤维复合资料耐高温分析：选C。石墨的内部构造是层状的，碳纳米管是管状的。5．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答以下问题：制备硅半导体资料一定先获取高纯硅。三氯硅烷(SiHCl3)复原法是目前制备高纯硅的主要方法，生产过程示企图以下：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________。②整个制备过程一定严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反响生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学方程式：_________________________________________；H2

复原SiHCl3过程中若混入O2，可能惹起的结果是_____________________________。(2)以下相关硅资料的说法正确的选项是

________(

填字母)。A．碳化硅化学性质稳固，可用于生产耐高温水泥B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯资料——光导纤维D．一般玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E．盐酸能够与硅反响，故采纳盐酸为抛光液抛光单晶硅分析：(1)①依据给定的反响物和生成物写出化学方程式，注意反响条件和配平。②写出反响物和给出的生成物H2SiO3和HCl，用原子守恒法找出另一种生成物为H2，并配平。(2)A项中水泥是硅酸盐资料；B、C项依据硅的化合物的用途可知，两项说法都正确；D项中玻璃是混淆物，没有固定的熔点；E项中盐酸和硅不反响。1100℃答案：(1)①SiHCl3＋H2=====Si＋3HClSiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑氧气与氢气混淆，可能惹起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3(2)BC等级性测试1．依据陶瓷的生产原理，能够得出硅酸盐工业的一般特色是( )①以含硅物质作为原料②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温④反响原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③B．只有②③C．①②③④D．只有③④分析：选C。传统陶瓷多是将粘土与水的混淆物经过高温烧结制成。其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④均正确。2．硅及其化合物在资料领域中应用宽泛。以下表达中正确的选项是( )A．汽车中小摆件“苹果花”的动力是以Si为原料制作的太阳能电池B．晶体硅主要用途是制造光导纤维C．硅是地壳中含量最多的元素D．硅的化学性质很稳固，所以硅在自然界中以游离态形式存在分析：选A。晶体硅是优秀的半导体资料，主要用途是制作太阳能电池、集成电路，A正确，B错误；氧是地壳中含量最多的元素，C错误；硅是亲氧元素，在自然界中只以化合态形式存在，D错误。3．以下表达中，正确的选项是( )A．自然界中存在大批的单质硅B．水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质开朗，能跟酸或碱溶液发生化学反响D．自然界中硅元素都存在于石英中分析：选B。自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；二氧化硅的化学性质较稳固，其为酸性氧化物，能够和碱溶液反响，除与HF反响外，不与其余酸反响，C项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，

D项错误。4．以下说法正确的选项是

(

)A．硅资料宽泛应用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不波及氧化复原反响分析：选

A。A项，光导纤维的主要原料是

SiO2；B项，石英

SiO2不可以和盐酸反响，但能与氢氟酸反响；

C项，瓷盘是硅酸盐制品，水晶的成分是SiO2，不是硅酸盐制品；D项，300℃粗硅制单晶硅的反响为Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2，SiHCl31100℃＋H2=====Si＋3HCl，两者均是氧化复原反响。5．中国的瓷器著名世界，传统陶瓷是以粘土等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。以下相关说法不正确的选项是( )A．粘土也是制备玻璃的原料之一B．传统的无机非金属资料多为硅酸盐资料C．陶瓷资料是人类应用最早的硅酸盐资料D．瓷器耐酸碱腐化，可用作日用器皿、装修用品等分析：选A。制备玻璃的原料为石灰石、纯碱、石英砂。6．硅是构成无机非金属资料的一种主要元素，以下有关硅的化合物的表达错误的选项是( )A．氮化硅陶瓷是一种新式无机非金属资料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新式无机非金属资料，其主要成分为SiO2D．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键联合分析：选D。硅酸盐中硅、氧原子之间以共价键联合。7．开发新资料是现代科技发展的方向之一。以下相关资料的说法正确的选项是( )A．石墨烯是新式无机非金属资料B．纳米资料属于胶体C．硅酸盐资料只含有非金属元素D．二氧化硅常用作光电变换资料分析：选A。纳米资料分别到分别剂中，才能形成胶体，项不正确；硅酸盐资料不必定只含有非金属元素，可能含Ca、Al等金属元素，C项不正确；硅常用作光电变换资料，项不正确。8．以下对于无机非金属资料的说法不正确的选项是( )A．传统无机非金属资料指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐资料B．新式无机非金属资料战胜了传统无机非金属资料的弊端，拥有极大的强度C．高温构造陶瓷资料拥有耐高温、耐酸碱腐化、硬度大、耐磨损、密度小等长处D．传统无机非金属资料和新式无机非金属资料的主要成分都是硅酸盐分析：选D。新式无机非金属资料的主要成分其实不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等，故D项错误。9．晶体硅是一种重要的非金属资料，制备纯硅的主要步骤以下：①高温下用过度的碳复原二氧化硅制得粗硅，同时获取一种可燃性气体；②粗硅与干燥的HCl气体反响制得SiHCl3(Si＋300℃3HCl=====SiHCl3＋H2)；SiHCl3与过度的H2在1100℃的温度下反响制得纯硅，已知SiHCl3能与水强烈反响，在空气中易自燃。第一步制取粗硅反响的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________。粗硅与HCl气体反响完全后，经冷凝获取的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少许SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采纳的方法为__________________________。实验室用SiHCl3与过度的H2反响制取纯硅装置以下图(加热和夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，目的是____________________。②反响一段时间后，装置D中察看到的现象是________________________________，装置D不可以采纳一般玻璃管的原由是__________________________________，装置D中发生反响的化学方程式是____________________________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的重点是检查实验装置的气密性，控制好反响温度以及______________________________________。分析：

(3)

①因

SiHCl

3能与水强烈反响，故装置

A中产生的

H2一定干燥，所以装置

B中的试剂为浓

H2SO4，且装置

C中的烧杯需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加速其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅，故装置D中有固体产生；由题给信息可知，制纯硅的反响条件为1100℃，此温度下一般玻璃管简单融化。③因高温下H2与O2反响简单爆炸，故还应排尽装置中的空气。高温＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)答案：(1)SiO2＋2C=====Si(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在题给反响温度下(1100℃)，普通玻璃管会融化1100℃SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl③排尽装置中的空气10．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有宽泛应用。(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，获取一种“金属”。这类“金属”可能是________。陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐资料。此中，生产一般玻璃的主要原料有________________。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等家产都需要的基础资料。工业上提纯硅有多种技术路线，此中一种工艺流