2025年高一化学寒假衔接讲练 (人教版)第03讲 无机非金属材料（学生版）

第03讲无机非金属材料模块一思维导图串知识模块二基础知识全梳理（吃透教材）模块三教材习题学解题模块四核心考点精准练（7大考点）模块五小试牛刀过关测（基础练10题）（提升练6题）1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识。一、硅酸盐材料1．无机非金属材料从组成上看，许多无机非金属材料多含硅、氧等元素，具有、、等特点，以及特殊的光学、电学等性能。2．硅酸盐及其结构(1)硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si。(2)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、于水、耐高温、耐腐蚀等特点。3．常见的硅酸盐材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏设备陶瓷窑玻璃窑水泥回转窑主要成分含水的铝硅酸盐硅酸钠(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)用途建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等大量用于建筑和水利工程二、硅和二氧化硅1.单质硅①晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的材料。②高纯硅的制备：(1)硅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eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(1800～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1100℃))eq\x(高纯硅)①②③其中涉及的主要化学反应为①②③(3)硅的用途高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。2.二氧化硅的性质①晶体类型：共价晶体，SiO2用于生产。②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=。③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为：、。④与氢氟酸反应的化学方程式为：。【归纳总结】(1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。(2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。(3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。(4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。三、新型无机非金属材料1．新型陶瓷新型材料成分性能主要应用金刚砂碳化硅(SiC)硬度大、耐高温、抗氧化磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅、金属氧化物耐高温、抗氧化、耐腐蚀用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、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透明陶瓷氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；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、高温探测窗等超导陶瓷—临界温度下具有超导性用于电力、交通、医疗等领域2.碳纳米材料概念性能用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60—制碳纳米材料碳纳米管由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能生产复合材料、电池和传感器等石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度在光电器件、超级电容器、电池、复合材料等方面的应用研究在不断深入教材习题01陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点解题思路教材习题02下列有关硅的说法不正确的是()A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解题思路核心考点一：传统无机非金属材料【例1】世界瓷都—泉州德化盛产陶瓷，下列说法不正确的是()A．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐C．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点D．瓷器的青色来自氧化铁(Fe2O3)核心考点二：新型无机非金属材料【例2】根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是()A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差核心考点三：硅的性质【例3】下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A．硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在B．硅晶体是良好的半导体，可用于制造光导纤维C．木材浸过水玻璃后，不易着火D．SiO2是酸性氧化物，不与任何酸发生反应核心考点四：二氧化硅的性质【例4】下列关于二氧化硅的叙述中正确的是()A．硅原子和碳原子最外层电子数相同，二氧化硅和二氧化碳分子结构也相同B．二氧化硅能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物C．二氧化硅中硅元素为＋4价，二氧化硅具有氧化性D．在二氧化硅中，每个硅原子结合2个氧原子【基础练】1.（湖南省长沙市明德中学2023-2024学年高一月考）最近，华为Mate70Pro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．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B．工业粗硅的冶炼方法为，在该反应中作还原剂C．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D．光刻胶是制造芯片的关键材料，金属氧化物纳米颗粒光刻胶由金属氧化物纳米簇和溶剂等组成，是一种胶体2.（广西防城港市高级中学2023-2024学年高一月考）2023年中国“大国重器”频频问世，彰显了中国科技发展的巨大成就。下列有关说法正确的是A．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生化学变化B．“天问一号”火星车的保温材料为纳米气凝胶，能产生丁达尔效应C．华为麒麟芯片是国产最强手机芯片，目前已经获得多个“世界第一”，芯片的半导体材料为D．中国天眼发现纳赫兹引力波，其使用的碳化硅材料为传统无机非金属材料3.（北郑口中学2023-2024学年高一期末）无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是A．最外层有四个电子，位于元素周期表的第三周期第VA族B．是酸性氧化物，可以与水反应：C．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在D．碳化硅具有优异的耐高温性能是因为碳原子和硅原子通过离子键连接，硬度很大4.（重庆市第七中学2023-2024学年高一月考）下列有关材料的说法，不正确的是A．中国深海载人潜水器“蛟龙号”的发动机使用的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料B．华为首款5G手机搭载了智能7nm制程SOC“麒麟980”手机芯片的主要成分是二氧化硅C．光伏电池是以硅为基底的硅太阳能电池，将光能直接转化为电能D．北京冬奥会展示的智能服饰含有石墨烯，石墨烯与金刚石互为同素异形体5.（广东省江门市2023-2024学年高一质量检测）硅及其化合物是重要的新型无机非金属材料。下列说法不正确的是A．高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅B．SiO2与水反应生成硅酸C．常温下可以用氢氟酸刻蚀SiO2D．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应6.（重庆市涪陵五中2023-2024学年高一月考）下列说法错误的是A．氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料B．重晶石（BaSO4）可用作消化系统X射线检查的内服药剂C．月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅D．液氨汽化时吸收大量的热，液氨可以作制冷剂7.（江苏省南京市六校联合体2023-2024学年高一期中）化学与生活、科技、社会发展息息相关，下列说法不正确的是A．二氧化硅可用作航天器的太阳能电池板B．将矿物燃料脱硫脱硝可有效防止酸雨C．通讯材料碳纳米管与石墨烯互为同素异形体D．“绿氢”火炬储氢瓶中的储氢合金是新型合金材料8.（安徽师大附中2023-2024学年高一测试）科学生产中蕴藏着丰富的科学知识。化学改善人类生活，创造美好世界。下列生产、生活情境中涉及的原理不正确的是A．太阳能电池板广泛应用在航天器上，利用的是的光电性质B．可用酸化的溶液来鉴别和两种气体C．华为麒麟芯片的主要成分是硅D．中国天眼FAST用到的是新型无机非金属材料9.（安徽省芜湖市一中2023-2024学年高一期中）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在，下列说法不正确的是A．食品中添加二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用B．普通硅酸盐水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料C．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是硅D．碳纳米材料是一类有机高分子材料，主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等10.（清华大学附中2023-2024学年高一月考）如图为石墨烯-硅太阳能电池结构模型。下列说法中，不正确的是A．石墨烯属于化合物 B．硅是应用广泛的半导体材料C．二氧化硅可用来生产光导纤维 D．石墨烯-硅太阳能电池可将太阳能转化为电能【提升练】11.（江苏省江阴市2023-2024学年高一调研）下列反应中所表现的化学性质或作用不正确的是A．表现酸性B．将挥发性酸酐从其盐中置换出来C．表现氧化性D．应用于刻蚀玻璃12.（重庆市南开中学校2023-2024学年高一期中）实验室用还原（沸点：31.85℃，密度为）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列说法正确的是A．装置Ⅲ的烧杯中盛装的是冰水B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞KC．该实验中滴加13.55mL，制得高纯硅2.814g，则的利用率为75%D．为鉴定高纯硅中是否含微量铁单质，需要用的试剂为盐酸、硫氰化钾溶液13.（河南省濮阳市2023-2024学年高一联考）氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示：下列叙述正确的是A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收14.（湖北省部分重点中学2023-2024学年高一期中）太空特殊环境对太空芯片有着极为苛刻的要求，太空芯片的材料有硅基芯片、GaN芯片、金刚石、石墨烯、AlN等。已知Ga与Al的性质相似，下列说法正确的是A．金刚石、石墨烯互为同位素B．上述物质涉及的元素均为短周期元素C．使用石英砂与焦炭制备粗硅时发生的反应为D．Ga与NaOH溶液反应的