高三化学总复习-第十一讲-硅与无机非金属材料

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

水泥生产过程中常加入适量石膏调节水泥硬化速率。

典例1(2018年浙江11月学考)下列说法不正确的是(

)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。故选C。典例2下列有关硅酸盐材料的说法不正确的是(

)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。故选B。典例3硅是带来人类文明的重要元素。下列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。故选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等物质反应:(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下列关于碳和硅单质的描述中不正确的是(

)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反应可能生成两种氧化物C.硅的单质在加热时能与O2、Cl2反应D.可从自然界中得到纯净的晶体硅,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反应可能生成CO或CO2,B项正确。硅的单质在加热时能与O2、Cl2反应,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净的晶体硅,工业上利用氧化还原反应制取单质硅,D项错误。典例5我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世,填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是(

)A.晶体硅、金刚石都具有较高的熔点和沸点B.晶体硅的化学性质不活泼,所以不与任何物质发生反应C.晶体硅是一种良好的半导体材料,但是它的提炼工艺复杂、成本很高D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电答案

A解析

晶体硅的结构与金刚石相似,物理性质也相似,如熔点、沸点高,硬度大,A正确;硅的化学性质不活泼,但在一定条件下能与O2、Cl2和HCl等物质反应,B不正确;晶体硅是一种应用最为广泛的半导体材料,C不正确;晶体硅属于非金属,D不正确。故选A。典例6有科学家认为硅是“21世纪的能源”“未来的石油”,下列有关硅可能成为新型能源的叙述中不正确的是(

)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,从安全角度考虑,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、贮存方便且安全;硅燃烧生成的二氧化硅是固体,对环境污染小,C、D正确。故选A。2.二氧化硅(1)化学性质①不溶于水,不能与水直接反应生成硅酸。②具有酸性氧化物的通性:SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O

SiO2+CaOCaSiO3③与氢氟酸反应(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)与酸反应: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:H2SiO3

SiO2+H2O典例7(2020年浙江1月学考,改编)下列说法不正确的是(

)A.二氧化硅属于酸性氧化物,但又能与氢氟酸反应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,也能与氢氟酸反应: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;若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应生成硅酸钠,会导致玻璃塞与瓶口内侧发生粘连而无法打开,C正确;水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅,D正确。故选B。典例8(2019年浙江1月学考,改编)下列说法不正确的是(

)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、硅酸钠和硫酸钠反应时的现象不同,可以鉴别。故选C。典例9下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是(

)A.SiO2→Si B.CO2→COC.SiO2→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。碳纳米管的比表面积大、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。故选B。典例112018年3月5日,《Nature》连刊两文报道了中国留美博士曹原等研究人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。下列对石墨烯的叙述不正确的是(

)A.石墨烯性质