化学基础知识综合复习第十一讲硅与无机非金属材料课件

第十一讲硅与无机非金属材料课

标

要

点学

考

要

求1.三大硅酸盐材料:陶瓷、玻璃、水泥水平12.硅及其化合物的重要性质水平13.工业制备高纯硅的方法水平14.新型无机非金属材料的性质和用途水平1一、硅酸盐材料

产品主要原料主要设备主要成分用途陶瓷黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)陶瓷窑硅酸盐建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等玻璃纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2SiO3、CaSiO3、SiO2建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维等水泥黏土、石灰石水泥回转窑硅酸盐建筑材料、水利工程水泥生产过程中常参加适量石膏调节水泥硬化速率。典例1(2021年浙江11月学考)以下说法不正确的选项是()A.电解熔融氯化镁可制取金属镁B.电解饱和食盐水可制取氯气C.生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和晶体硅D.工业制硫酸的硫元素主要来源于硫黄或含硫矿石答案C解析制取活泼金属如钠、镁、铝等,工业上常用电解法冶炼。可用电解熔融氯化镁制取金属镁,A正确;电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,可以制取氯气,B正确;生产玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和石英砂,C不正确;工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料制备硫酸,D正确。应选C。典例2以下有关硅酸盐材料的说法不正确的选项是()A.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅B.硅酸盐中的每个硅原子与2个氧原子结合形成2个极性共价键C.水玻璃可用于建筑行业的黏合剂和防火剂D.生产玻璃和水泥的过程中均发生了复杂的物理变化和化学变化答案B解析普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,A正确;硅酸盐中的每个硅原子与4个氧原子结合形成4个极性共价键,B不正确;硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,具有黏结力强、耐高温等特性,可用作黏合剂和防火剂,C正确;生产玻璃和水泥时,均在高温条件下发生了复杂的物理变化和化学变化,D正确。应选B。典例3硅是带来人类文明的重要元素。以下物质的主要成分是硅酸盐的是()A.青花瓷 B.金刚石C.光导纤维 D.大理石答案A解析青花瓷主要成分是硅酸盐,A正确;金刚石主要成分是碳单质,B不正确;光导纤维主要成分是二氧化硅,C不正确;大理石主要成分是碳酸钙,D不正确。应选A。二、硅和二氧化硅1.硅(1)存在:硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。(2)物理性质:硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间,属于半导体。(3)化学性质①常温下,硅不活泼。②在加热或高温条件下,硅能与O2、Cl2、HCl等物质反响:(4)用途:高纯硅广泛应用于制造芯片、硅太阳能电池。(5)高纯硅的制备典例4以下关于碳和硅单质的描述中不正确的选项是()A.碳的一种单质石墨可以用作导电材料B.碳的单质在加热时与O2反响可能生成两种氧化物C.硅的单质在加热时能与O2、Cl2反响D.可从自然界中得到纯洁的晶体硅,晶体硅可用作半导体材料答案D解析碳有石墨、金刚石、C60等同素异形体,其中石墨常用作导电材料,A项正确。碳与O2反响可能生成CO或CO2,B项正确。硅的单质在加热时能与O2、Cl2反响,C项正确。硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在,不能从自然界得到纯洁的晶体硅,工业上利用氧化复原反响制取单质硅,D项错误。典例5(2021年浙江7月学考)高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如图:以下说法不正确的选项是()A.步骤①、②和③中的反响均为氧化复原反响B.流程中的H2和HCl可循环利用C.步骤③中的H2可用焦炭代替D.由步骤②和③中的反响可知,通过调控反响温度能改变反响进行的方向答案C解析石英砂(主要成分为SiO2),与焦炭在1800~2000℃条件下反响生成粗硅和一氧化碳,粗硅与氯化氢在300℃条件下反响生成SiHCl3和氢气,SiHCl3与氢气在1100℃条件下反响生成高纯硅和氯化氢,到达制备高纯硅的目的,据此分析解题。典例6有科学家认为硅是“21世纪的能源〞“未来的石油〞,以下有关硅可能成为新型能源的表达中不正确的选项是()A.自然界中硅元素含量丰富,主要以游离态存在B.高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域C.硅燃料便于运输、贮存,从平安角度考虑,硅是优质燃料D.硅燃烧放出热量多,燃烧产物对环境的污染小、易控制答案A解析硅在自然界主要以化合态(硅酸盐和氧化物)的形式存在,A不正确;硅是一种良好的半导体材料,可用于制造芯片、硅太阳能电池,B正确;常温下硅是固体,运输、贮存方便且平安;硅燃烧生成的二氧化硅是固体,对环境污染小,C、D正确。应选A。2.二氧化硅(1)化学性质①不溶于水,不能与水直接反响生成硅酸。②具有酸性氧化物的通性:SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OSiO2+CaOCaSiO3③与氢氟酸反响(特性):SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(2)用途:二氧化硅用来生产光导纤维,石英砂用来生产玻璃。实验室盛放碱溶液(如NaOH溶液)的试剂瓶应使用橡胶塞,不能用玻璃塞。3.硅酸钠(1)硅酸钠易溶于水,水溶液俗称“水玻璃〞,具有黏结力强、耐高温等特性,可以用作黏合剂和防火剂。(2)与酸反响:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓4.硅酸(1)硅酸是一种弱酸(酸性弱于碳酸),难溶于水。(2)硅酸受热分解:H2SiO3SiO2+H2O典例7(2021年浙江1月学考,改编)以下说法不正确的选项是()A.二氧化硅属于酸性氧化物,但又能与氢氟酸反响B.二氧化硅导电能力很强,可用来生产光导纤维C.盛放NaOH溶液的玻璃瓶,不能用玻璃塞D.水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅答案B解析二氧化硅属于酸性氧化物,也能与氢氟酸反响:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,A正确;二氧化硅可用来生产光导纤维,但它没有导电性,B不正确;假设使用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液,碱液能与玻璃中的二氧化硅发生反响生成硅酸钠,会导致玻璃塞与瓶口内侧发生粘连而无法翻开,C正确;水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅,D正确。应选B。典例8(2021年浙江1月学考,改编)以下说法不正确的选项是()A.晶体硅和二氧化硅中都含有共价键B.冰和干冰熔化时克服的作用力均为分子间作用力C.硫晶体和硫酸钠晶体内均含有离子键D.可用硫酸鉴别碳酸钠、硅酸钠和硫酸钠答案C解析硅、氧都是非金属元素,晶体硅中的硅硅键是非极性共价键,二氧化硅中的硅氧键是极性共价键,A正确;冰、干冰分子间只存在分子间作用力,B正确;硫晶体内只有共价键,没有离子键,C不正确;硫酸分别与碳酸钠、硅酸钠和硫酸钠反响时的现象不同,可以鉴别。应选C。典例9以下物质间的转化不能通过一步反响完成的是()2→Si 2→CO2→H2SiO3 D.Si→SiO2答案

C三、新型陶瓷碳纳米材料1.新型陶瓷碳化硅(SiC)俗称金刚砂,是一种常见的新型陶瓷。碳化硅具有硬度大、耐高温、抗氧化等特性,可用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。2.碳纳米材料(1)富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,C60是富勒烯的代表物。(2)碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比外表积大、有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、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。石墨烯的电阻率低、热导率高,且有很高的强度。典例10我国已经研制出了一种陶瓷柴油机,这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐高温且不易传热的材料来制造的,这种材料是(

)A.普通硅酸盐陶瓷 B.氮化硅陶瓷C.光导纤维

D.硅钢答案B解析氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷,具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能,可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。应选B。典例11以下对石墨烯的表达不正确的选项是()A.石墨烯性质稳定,不