無機(jī)非金屬材料

1、無機(jī)非金屬材料（1）主講：黃岡中學(xué)優(yōu)秀化學(xué)教師汪響林、傳統(tǒng)硅酸鹽材料1、傳統(tǒng)硅酸鹽材料簡介（1）含義：在材料家族里，有一類非常重要的材料叫做無機(jī)非金屬材料。最初無機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料，所以硅酸 鹽材料也稱為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。 像陶瓷、玻璃、水泥等材料及 它們的制品在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見。由于這些材料的化學(xué)組成 多屬硅酸鹽類，所以一般稱為硅酸鹽材料。（2）原料：傳統(tǒng)硅酸鹽材料一般是以黏土（主要成分為）、石英（主要成分為SQ）、鉀長石（主要成分為-_1-'）和鈉長石（主要成分為V-）等為原料生產(chǎn)的。（3）結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點：這些原料中一般都含有硅氧四面體一 "-結(jié)構(gòu)單元

2、。由于硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了掛 酸鹽材料大多具有穩(wěn)定性強(qiáng)、硬度高、熔點高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等特點<)(h山科WMifof+邇紬試的皿納料2、陶瓷(1) 原料：黏土(2) 設(shè)備：窯爐(3) 工序：混合一成型一干燥一燒結(jié)一冷卻一陶瓷器(4) 原理：高溫下，復(fù)雜的物理化學(xué)變化。(5) 種類：土器、瓷器、炻器等。(6) 彩釉：燒制前，在陶瓷制品胚體表面涂一些含金屬及其 化合物的釉料，在燒結(jié)過程中因窯內(nèi)空氣含量的變化而發(fā)生不同的 氧化還原反應(yīng)，即產(chǎn)生表面光滑、不滲水且色彩豐富的一層彩釉。彩釉中的 金屬兀素?zé)茣r空氣用量與彩釉顏色空氣過量空氣不足Fe黃、紅、褐、黑藍(lán)、綠Cu黃綠紅Mn紫

3、、褐褐、黑褐Ct黃、綠、褐藍(lán)綠Co藍(lán)、淡藍(lán)藍(lán)1藍(lán)(7) 特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點。3、玻璃(1) 原料：純堿、石灰石、石英砂(2) 設(shè)備：玻璃熔爐(3) 工序：原料粉碎一加熱熔融一澄清一成型一緩冷一玻璃(4) 原理：高溫下，復(fù)雜的物理化學(xué)變化。主要反應(yīng)：Na2CO3 +Na2SiO3 i-CO2 CaCO3 + SiO2 髙溫 C即 + CO(5) 種類及特性:種類特性用途普通玻璃在較咼溫度卜易軟化窗玻璃、玻璃器皿等石英玻璃膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光化學(xué)儀器、高壓水銀燈、紫外燈 罩等光學(xué)玻璃透光性好、有折光性和色散性眼鏡、照相機(jī)、顯微鏡和望遠(yuǎn)用 透鏡等玻璃

4、纖維耐腐蝕、耐咼溫、不導(dǎo)電、隔熱、防 蟲蛀玻璃鋼、宇航服、光導(dǎo)、通信材 料鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、抗震裂運(yùn)動器材、汽車、火車用窗玻璃 等藍(lán)色（含35）、紅色（含°出0）、紫色（含叫5）、 有色玻璃綠色（含 比5）、普通玻璃的淡綠色（含二價鐵）4、水泥（1）原料：黏土、石灰石、輔助原料（2）設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯（3）工序：原料研磨得生料一生料煅燒得熟料一再配以適量輔料（石膏、高爐礦渣、粉煤灰等）一研磨成細(xì)粉一水泥（4）原理：復(fù)雜的物理化學(xué)變化。（5）成分：硅酸三鈣（廠八廠；）、硅酸二鈣（*=）、鋁酸三鈣、鐵鋁酸鈣（'''''''

5、;':二）等。（6）特性：水硬性（石膏的作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度）。5、對比小結(jié)水泥玻璃陶瓷備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐窯爐料石灰石和黏土純堿、石灰石、石英黏土理復(fù)雜的物理化學(xué)變化略復(fù)雜的物理化件咼溫咼溫咼溫序磨T燒磨原料T熔體T玻璃混合一成型凝纟口冷卻陶 器主要成分3CaO.SiO3, 2CaOiSi03層於0扌Si6種類不同標(biāo)號普通玻璃、特種玻璃土器、瓷器、炻器等特性水硬性無固定熔沸點，在一定溫度范 圍內(nèi)軟化可制成各種形狀抗氧化、抗酸堿腐 蝕、耐高溫、絕緣 體、例題分析:1有關(guān)普通玻璃的敘述，錯誤的是（）A 玻璃是混合物B. 制玻璃的原料是純堿、石灰石、石英、粘土C. 玻璃不是晶體D 玻璃無

6、固定的熔點答案：B2、在制取水泥、玻璃的生產(chǎn)中，共同使用的主要原料是（）A. NazCOsB.石灰石C石英D .焦炭答案：B3、陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中， 下列不屬于陶瓷制品的是 （ ）A 電器中的絕緣瓷管B 實驗室中的坩堝C 實驗室中的試管D 建筑上燒制的磚瓦答案：C4、根據(jù)水泥和玻璃的生產(chǎn)，總結(jié)出硅酸鹽工業(yè)的一般特點是 （ ） 原料中一定有含硅的物質(zhì) 生成物含硅酸鹽 反應(yīng)條件是高溫 發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化A B.C.D 解析：生產(chǎn)玻璃和水泥的條件是高溫， 原料為含硅物質(zhì)， 反應(yīng)中都發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，產(chǎn)品為硅酸鹽。答案：D5、已知某一硅酸鹽可表示為 Mga(Si4O10)(

7、OH)(b 其中 a、b 為正整數(shù))，試回答：(1) a與b應(yīng)滿足的關(guān)系是(寫表達(dá)式);( 2) a 能否等于 2？ (填“能”“不能”“無法確定”)(3) a=3 的硅酸鹽的表達(dá)式(以氧化物的形式表示)。解析：(1) 根據(jù)化合價規(guī)則，可列式為：2a+ 4X 4=2 x 10+ b簡化為 2a=b4(2) 令a=2,則b=0，故不能。(3) 當(dāng) a=3 時，b=2, Mga(S40io)(OH)b為 Mg3(S4Oi°)(OH)2,改寫為氧化物的形式為：3MgO 4SiO2 H2O答案：（1） 2a=b+ 4;（2）不能；（3） 3MgO 4SiQ H2O-返回-II同步測試1美國科

8、學(xué)家分析哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片發(fā)現(xiàn)，月球上有豐富的 綠柱石礦藏，綠柱石又稱綠寶石，其主要成分為B&Ab(S60i8)，也可以用二氧化硅和金屬氧化物的形成表示，則n為()A. 1B. 2C. 3D . 42、 下面對二氧化硅的敘述中，不正確的是()A .二氧化硅是一種堅硬難溶的固體，化學(xué)性質(zhì)不活潑B. 二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應(yīng)生成酸C. 二氧化硅是一種酸性氧化物，它不跟任何酸反應(yīng)D .二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別3、地殼巖石中含有很多復(fù)雜的硅酸鹽，像花崗石里的正長石(KAlSi3O8)在空氣中長期風(fēng)化，進(jìn)行復(fù)雜的變化后，能生成的物質(zhì)是（）A .黏土、砂和無機(jī)鹽B.高嶺

9、土、硅酸鹽和氯化鉀C.滑石粉、剛玉和硝酸鉀 D .石灰石、沸石和硅酸鉀4、為了延長食品保質(zhì)期，防止食品受潮及富脂食品氧化變質(zhì)，在 包裝袋中應(yīng)該放入的化學(xué)物質(zhì)是 （ ）A .硅膠、硫酸亞鐵B.食鹽、硫酸亞鐵C.生石灰、食鹽D .無水硫酸銅、蔗糖5、已知高嶺土的組成表示為Al2S2Ox（OH）y其中x、y的數(shù)值分別是（）A. 7、2B.5、4C.6、3D .3、66、下列不屬于硅酸鹽材料的是 （ ）B.陶瓷A .水泥C磚瓦D 剛玉7、下列說法正確的是 （ ）普通玻璃呈淡綠色是由于含 Fe3+;坩堝、蒸發(fā)皿都屬于陶瓷制品；“唐三彩”是一種玻璃制品；高溫下 CaSiO比CaCQ穩(wěn)定。A BC D 8

10、普通玻璃中含13%的Na?。、11.7%的CaO、75.3%的SQ，用氧化物的形式表示普通玻璃組成的化學(xué)式是 （ ）A. Na?O 2CaO 6SiQB. 2NgO CaO 6SiQC. Na?O CaO 6SiQD. Na?O 2CaO SiO?9、在普通玻璃的原料中，要得到藍(lán)色玻璃，應(yīng)加入 （ ）ACu?OBCo?O3D .膽磯能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其)B.純堿D .鹽酸B.普通玻璃坩D .陶瓷坩堝C. Fe2O310玻璃的主要成分之一是二氧化硅。制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是 (A .燒堿C.氫氟酸11、熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是 ()A .石英坩堝堝C.生鐵坩堝隱藏提示1、C Be為U A族

11、元素，根據(jù)化合物化合價代數(shù)和為零的原則有：(+2) n +(+ 3)X 2 +(+ 4)x 6 +( 2)x 18=0, n=3,故選 Co2、C 二氧化硅可與氫氟酸反應(yīng)：SQ + 4HF=SiFf+ 2HQ3、 A依照反應(yīng)前后元素種類不變，采用排除法：B選項中有氯，C 選項中有氮，D選項中有鈣，均不合理。4、A硅膠可作干燥劑，吸水防潮；硫酸亞鐵可除去包裝袋中的氧氣， 防止富脂食品氧化變質(zhì)。5、B根據(jù)化合價規(guī)則：Al為+ 3價，Si為+ 4價，O為2價，OH為1 價，則有：2X( + 3)+ 2X( + 4)+ xX( 2)+ yx( 1) =0,化簡得：2x + y=14,只有B選項符合此不

12、定方程。6、D 剛玉的成分是 ALO7、D普通玻璃呈淡綠色是由于含 FeT; “唐三彩”是一種陶瓷工藝 品；由CaC3 SQ2丄二 CaSiO+ COT可知，高溫下CaSiO比CaCO穩(wěn)定, 可見正確，選D。13 11 7 75 3 “ u8C 玻璃中 n(NaO : n(CaO ：n(SQ)=堂咒 6D。)9、B加入CoO得藍(lán)色玻璃，俗稱“鉆玻璃”；而加入 CuO得紅色 玻璃。10、C 氫氟酸能和SiO2反應(yīng)：SiO2+ 4HF=SiFT + 2HO,利用這個反 應(yīng)可以進(jìn)行玻璃雕花等；燒堿雖然也能和 SiO2反應(yīng)：SiO2 + 2NaOH=NSiO3 + HO,但該反應(yīng)速率較慢，不適宜于進(jìn)行

13、玻璃雕刻；故選 Co11、C提示：石英、普通玻璃、陶瓷中均含有 SiO2，高溫下，燒堿可與SQ反應(yīng)：SQ + 2NaO NaSQ+ HO.而鐵在高溫下也不與 NaOH反應(yīng)。12、下圖是石英晶體平面示意圖，它實際上是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅、氧原子個數(shù)之比為原硅酸根離子弘°'的結(jié)構(gòu)可表示為二聚硅酸根離子"1' _ ；中，只有硅氧鍵，它的結(jié)構(gòu)可表示siISioSi00I0SiI0roSisiIIIo隱藏答案6oOIS10O ?2，則二聚硅酸根的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為:ro從石英晶體的平面示意圖可以看出：每個網(wǎng)眼由4個Si原子和4個O原子圍成，但每個Si原子為4個網(wǎng)眼共有，而每

14、個O原子由2個網(wǎng)眼 w（O） = 0xl）： （4x丄）二1: 2共有，故：。二聚硅酸為2分子原硅酸（HSiO。）脫去1分子HO形成：OHOHOHOHI .r IIIHOSi-yOH+HpSiOH=HOSi0SiOH-bHaQ ! II|OHOHOHOH13如圖所示，已知單質(zhì)E可作半導(dǎo)體材料；化合物F是不能生成鹽的氧化物；化合物I能溶于水呈酸性，它能夠跟氧化物A 起反應(yīng)。據(jù)此回答:(1) 化合物F是;(2) 化合物I是;(3) 反應(yīng)的化學(xué)方程式是。隱藏答案答案：(1) CO(2) HF(3) 2F2 + 2HO= 4H阡 O提示：從半導(dǎo)體材料入手進(jìn)行分析，E可能是硅元素；化合物F為不成鹽氧 化

15、物，常見不成鹽氧化物為 CO和NO結(jié)合框圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可推知 E和F 分別為Si和CO貝U A為SiO2, B為C,反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO2+ 2C_ ' Si + 2COU化合物A 是SiO2，它除了與HF反應(yīng)外不與任何酸起反應(yīng)，由此可判斷化合物 I是 HF,由“氧化物C+單質(zhì)D HF+單質(zhì)H'可推知反應(yīng)為：2F2+ 2H0=4HF+ 0。由此可推斷出全部物質(zhì)，反應(yīng)為：2H+ O2H0;反應(yīng) 為：C+ HO（g）ca H。本題要求在全面掌握元素及其化合物性質(zhì)的基礎(chǔ)上，善于抓住硅單質(zhì)的特殊性質(zhì)為突破口和切入點，其他將迎刃而解。高考解析例1、（重慶）材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對應(yīng)

16、關(guān)系錯誤的是（）材料主要化學(xué)成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅解析:本題考查對物質(zhì)組成成分的認(rèn)識。剛玉是三氧化二鋁，金剛石是由碳元素組成的單質(zhì)，而不是三氧化 二鋁，A項錯誤答案：A例2、（廣東理基）下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是 （）硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素 水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維 陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A BC D 解析：水晶是二氧化硅，不是硅酸鹽，排除A和B;光纖是二氧化硅 的應(yīng)用，排除 D。答案：C例 3、（四川）開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有

17、關(guān) 材料的說法正確的是（ ）A .氮化硅陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料B. C60屬于原子晶體，用于制造納米材料C. 纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料D 單晶硅常用于制造光導(dǎo)纖維解析：B項中C60為分子晶體；C項中纖維素為天然高分子化合物，而纖維素硝酸酯是人工合成的； D 項中二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的 主要材料。答案：A例4、（全國高考題）碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交錯的， 在下列三種晶體金剛石、晶體硅、碳化硅中，它們的溶點從高到低的順序是（）A B. C. D 解析：原子半徑：Cv Si,故鍵長：C Cv C Siv SSi,鍵能：CC> CSi

18、> Si Si,對原子晶體而言，熔點的高低由鍵能、鍵長 決定，鍵長越短，鍵能越大，則熔點越高，因而熔點從高到低的順序為：。答案：A例5、（上海高考題）高嶺土（主要成分是 AI2O3 2SQ 2比0, 還含有少量CaO、FeaO3）可用來制造新型凈水劑（鋁的化合物）。 其步驟如下：將土樣和純堿混合均勻，加熱熔融，冷卻后用水浸取 熔塊并過濾，棄去濾渣，濾液用鹽酸酸化，再經(jīng)過濾分別得到沉淀 和溶液，溶液即為凈水劑。（1）寫出熔融時主要成分（可看作氧化物）與純堿反應(yīng)的化 學(xué)方程式（AI2O3與純堿的反應(yīng)和SiO2與純堿的反應(yīng)類似）：（2） 最后的沉淀物是生成該沉淀的離子方程式為。（3）實驗室常用

19、的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝和鐵坩堝，本實驗的土樣和純堿混合熔融時應(yīng)取用坩堝。解析：（1）利用知識遷移可知：AI2O3 + NazCOl2NaAIO2 + CO2（2）加鹽酸酸化，由于H2SQ3、MSiO4是難溶的弱酸，因此H2SO H4SQ4沉淀出來。(3) 由于瓷坩堝中SiQ、氧化鋁坩堝中AI2O3都會與NazCOs 反應(yīng)，故只能用鐵坩鍋。答案：(1) SiO2+ NazCOLNazSiOs + gfAI2O3+ Na2COH2NaAIO2+ CO2 f(2) HzSiQ或 MSiQSiOs2- + 2H+ = H2SQ3 J 或 SiC32- + 2H + + H2O = MSQ J(3)

20、 鐵坩堝-END-無機(jī)非金屬材料（2）主講：黃岡中學(xué)優(yōu)秀化學(xué)教師汪響林、新型無機(jī)非金屬材料最初無機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料，所以硅酸鹽材料也 稱為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。 隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展， 以及人們 生活的需要， 一些具有特殊結(jié)構(gòu)、 特殊功能的新材料相繼被研制出 來。如半導(dǎo)體材料、超硬來高溫材料、發(fā)光材料等，我們稱這些材 料為新型無機(jī)非金屬材料。傳統(tǒng)的硅酸鹽材料優(yōu)點：抗腐蝕、耐高溫；缺點：質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊。新型無機(jī)非金屬材料特性特性用途（1）耐咼溫、強(qiáng)度咼制汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等（2）具有電學(xué)特性作絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等（3）具有光學(xué)特性用于醫(yī)療、信息處理、通訊等（

21、4）具有生物功能用于制人造牙齒、人造骨骼等1新型陶瓷現(xiàn)代科技賦予陶瓷在光、電、磁、化學(xué)和生物學(xué)等方面新的特 性和功能，半導(dǎo)體陶瓷、耐高溫陶瓷、磁性陶瓷、透明陶瓷、生物 陶瓷等在信息、能源、生物等高新技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。功能 陶瓷材料是以特定的性能或通過各種物理因素 （如聲、光、電、磁） 作用而顯示出獨特功能的材料。電功能陶瓷議功能ffis- 生物功能陶瓷化學(xué)功能陶瓷送明氧化鋁 半導(dǎo)體陶瓷 微波材料 人造骨骼 一催化陶瓷碳化硅陶瓷匕高溫結(jié)構(gòu)晦逹（1）碳化硅陶瓷碳化硅（SiC,俗稱金剛砂），熔點高（2450C）,硬度大（9.2）, 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的原子晶體。用途：重要的工業(yè)磨料、模具、特種耐 火

22、材料制品。如其中摻入某些雜質(zhì)，會使之出現(xiàn)半導(dǎo)體特性，作為 高溫半導(dǎo)體，用于電熱元件。它最適宜的應(yīng)用領(lǐng)域是高溫、耐磨和 耐蝕的環(huán)境。作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，日益受到人們的重視。工業(yè)制取： SiO2 + 3C"曲 siC + 2CO T（2）氮化硅陶瓷氮化硅（S3N4），熔點高、硬度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的原子晶體。 用途：有自潤滑作用，所以是優(yōu)良的耐磨材料。熱強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定 性咼，熱膨脹系數(shù)小，是優(yōu)良的咼溫結(jié)構(gòu)材料。耐腐蝕，可作咼溫 軸承、轉(zhuǎn)子、葉片、燃燒室噴嘴等高溫零件以及高溫下使用的模具 等。工業(yè)制取：I _ ! _;或3SiC14 十 2N3 十 6HS Si3N4 十 12HC12現(xiàn)代信息

23、基礎(chǔ)材料一一單晶硅（1）單晶硅的用途：單晶硅在日常生活中是電子計算機(jī)、自 動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。電視、電腦、 冰箱、電話、手表、汽車，處處都離不開單晶硅材料，單晶硅作為 科技應(yīng)用普及材料之一，已經(jīng)滲透到人們生活中的各個角落。 單晶 硅是火星探測器中太陽能轉(zhuǎn)換器的制成材料。 單晶硅在太空中是航 天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。航天器材大部分 的零部件都要以單晶硅為基礎(chǔ)。離開單晶硅，衛(wèi)星會沒有能源，沒 有單晶硅，航天飛機(jī)和宇航員不會和地球取得聯(lián)系， 單晶硅作為人 類科技進(jìn)步的基石，為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。（2）單晶硅的制?。河筛呒兌冉固颗c石英砂反應(yīng)制

24、得純度為 95%99%的硅：S© + 2C-1 葩Si + 2C0T綜合利用氯堿工業(yè)的產(chǎn)物C12和H2與上一步制得的硅反應(yīng)廠二法）：250 - 3WTCSi + 3HC1- SiHClj +Cu粉或Ag粉提純后的SiHCb被高純度的H2還原，得到高純硅：SlHC13 +巴 liog-pc（rc + 3HC1最后，采用高技術(shù)將硅拉制成純度高達(dá) 9個9 （99.9999999%的單晶硅材料。3、光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是用來傳遞光信號和圖象信號的纖維。 制 造光導(dǎo)纖維用的光學(xué)材料，必須高度純凈、成分均勻。一般無水石 英（SiO2 ）是常用的光導(dǎo)纖維材料。近年來，光導(dǎo)纖維用于光通信 的技

25、術(shù)迅速發(fā)展。此外，在農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療、電視、傳真、電話、 科研等方面都有廣泛的用途。光纖與普通電纜的異同對比表光纖光纜普通電纜大，每根光纜上理論上可同時通過10億路電話8管同軸電纜每條通話1800源廣（石英玻璃），節(jié)約有色金屬資源相對較少，27g /公里，不怕腐蝕，鋪設(shè)方便1.6噸/公里，約1萬元/公里普通光纜約20萬元/公里，抗電磁干擾保密性強(qiáng)，能防竊聽，不發(fā)生電輻射。信號，無中繼傳送距離一般為3070公里同軸電纜每隔1.5公里就需 個中繼站，來補(bǔ)償電信號在 的損耗4、石墨、金剛石和C60新材料誕生新科技(1)同素異形體：含同一種元素的不同單質(zhì)之間互稱為同素異形體。碳元素的三種常見同素異形體

26、：石墨、金剛石、C60金剛石(2)人造金剛石石墨轉(zhuǎn)化法:C(石墨)L 弭 UJJpmc：Fe. Co. hTi孑C(全剛石)化學(xué)氣相沉積法：唱基如課緊"2陽+犯(3) 明星分子C601985年，美國科學(xué)家克羅托()等人用質(zhì)譜儀， 嚴(yán)格控制實驗條件，得到以C60為主的質(zhì)譜圖。由于受建筑學(xué)家布 克米尼斯持富勒(BuckminsterFulle)設(shè)計的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu) 的啟發(fā)，克羅托(kroto)等提出C6。是由60個碳原子構(gòu)成的球形32面體，即由 12個五邊形和 20個六邊形構(gòu)成。 其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相連。隨后將 C60分子命名為布克米尼斯持富勒烯（BuckminsterF

27、ulle）。由于C6。分子的結(jié)構(gòu)酷似足球，所以又稱為足球烯（Footballene。除C60外，具有封閉籠狀結(jié)構(gòu)的還可能有©、C32、C50、C70、。240、C540等，統(tǒng)稱為Fullerenes中文譯名為富勒烯。 摻雜C60的超導(dǎo)體1991年，赫巴德（Hebard）等首先提出摻鉀C6。具有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度為18K，不久又制備出Rb3C60的超導(dǎo)體（如右圖）， 超導(dǎo)起始溫度為29K。我國在這方面的研究也很有成就，北京大學(xué) 和中國科學(xué)院物理所合作，成功地合成了K3C60和RbC6。的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度分別為8K和28K。有科學(xué)工作者預(yù)言，如果摻雜C240 和摻雜C540，有可能

28、合成出具有更咼超導(dǎo)起始溫度的超導(dǎo)體。 新型貯氫材料在鋰、液氨和正丁醇溶液中發(fā)生反應(yīng)遍4-抵E心恥十拒且2正誼咅 高能鋰電池材料如下圖，將金屬鋰植入C60內(nèi)部形成的LiC60化合物，可作為高 能鋰電池。 碳納米管碳納米管由于其磁學(xué)、電學(xué)性能的改變，其應(yīng)用領(lǐng)域變寬，比 如用作催化劑或其載體、納米導(dǎo)線、復(fù)合材料、纖維與藥物等。碳 納米管一個令人激動的應(yīng)用領(lǐng)域就是替代半導(dǎo)體硅制備碳基電子 器件。傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體存在發(fā)熱問題，由于碳納米管的電子物理性 質(zhì)來源于幾何結(jié)構(gòu)（直徑小于0.1 nm即發(fā)現(xiàn)有量子效應(yīng)）而不是來 自摻雜，故其熱穩(wěn)定性好，可制得比硅芯片小百倍的器件。 碳納米 管器件還可望代替CRT陰極射

29、線管，解決筆記本電腦、大屏幕電 視的顯示等問題。 C60的多聚高分子C60的二聚物C116、例題分析:1、最近科學(xué)家制得一種新的分子，它具有空心的類似足球狀的結(jié) 構(gòu)，化學(xué)式為C60。下列說法中不正確的是（）A. C60是一種新型的化合物B. C60和石墨是碳的同素異形體C. C60是一種新的碳單質(zhì)D . C60的相對分子質(zhì)量為720答案：A解析:C60是碳的一種單質(zhì)，它與石墨、金剛石互為同素異形體，故 不正確的是 A。2、下列關(guān)于硅的說法不正確的是（ ）A 硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光 澤的固體B 硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下

30、不與任何物質(zhì)起反應(yīng)D .當(dāng)加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氫氣等非金 屬反應(yīng)答案：C解析：常溫下，硅可與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。3、 下列屬于新型無機(jī)非金屬材料的是（） 高強(qiáng)度水泥 鋼化玻璃 氧化鋁陶瓷 光 導(dǎo)纖維A BC D 答案：C解析：水泥和玻璃屬于傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料。4、氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大，熔點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍使用高純硅與純氮在 1300C反應(yīng)獲得。根據(jù)性質(zhì)，推測下列不是氮化硅陶瓷的用途的是（ ）A 制汽輪機(jī)葉片B 制有色玻璃C.制永久性模具D 制造柴油機(jī)答案： B解析：氮化硅陶瓷是一種新型無機(jī)非金屬材料， 而有色玻璃只是在玻 璃中加入金屬氧化物，仍

31、屬傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。5、下列材料的特性及用途的說法不正確的是（）A .氧化鋁陶瓷具有兩性，可用來制造人造牙齒B. 氮化硅陶瓷具有耐高溫且不易傳熱的特性，可用 來制造柴油機(jī)C. 光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強(qiáng)，是非常好的通迅材 料D .人造金剛石硬度高，可用來制造割機(jī)答案：A解析：制造人造牙齒的材料必須具有生物功能。-返回-II同步測試1、門捷列夫在19世紀(jì)中葉，曾根據(jù)他所發(fā)現(xiàn)的元素周期律，預(yù)言 過第四周期W A族元素X （當(dāng)時他稱為類硅），下列有關(guān)硅元素性 質(zhì)的敘述不正確的是（） XH4不穩(wěn)定，但有強(qiáng)還原性 可用焦炭在高溫下從X02中冶煉X X 單質(zhì)的熔點比硅高 X最高價氧化物對應(yīng)水化物分子式為

32、X（0H）4，其 酸性比H2SQ3強(qiáng)A BCD2、某些保健品中含有的鍺元素（Ge）位于周期表的第四周期W A族。有關(guān)鍺的敘述正確的是 （）鍺的原子序數(shù)為 34 鍺元素金屬性比錫強(qiáng) Ge可形成NazGeOs的鹽 單質(zhì)鍺是半導(dǎo)體材料A BCD3、下列說法中你認(rèn)為科學(xué)合理的是 （）A “純凈水”、“超純凈水”、“太空水”是最佳飲用水B 水晶、瑪瑙均可制成高級工藝品，其主要成分均為二氧化硅C.加碘食鹽加的是碘單質(zhì)D .有磷洗衣粉對皮膚有損害作用，無磷洗衣粉對皮膚無損害作用，故應(yīng)選用無磷洗衣粉4、新型無機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的共同特點是 （）A .耐高溫B.具有電學(xué)特性C.具有光學(xué)特性D .有

33、生物功能5、以下說法正確的是 （ ）A .納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料B. 綠色食品是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品C. 生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮D 光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的6、我國及美國、日本等國家都已研制出了一種陶瓷柴油機(jī)。這種 柴油機(jī)的發(fā)動機(jī)部件的受熱面是用一種耐高溫且不易傳熱的材料 制造的，這種材料是 （ ）A .氧化鋁陶瓷B.氮化硅陶瓷C.光導(dǎo)纖維D .普通玻璃鋼7、“空對空”響尾蛇導(dǎo)彈頭部的“紅外眼睛”，能分辨出 O.OOTC 的溫差變化， 它是由熱敏陶瓷材料和熱釋電陶瓷材料制成的。 下列 敘述中，不正確的是 （ ）A. “紅外眼睛”對熱非

34、常敏感B. “紅外眼睛”的熱目標(biāo)是敵機(jī)發(fā)動機(jī)或尾部噴口高溫區(qū)C. “紅外眼睛”的電阻值隨溫度明顯變化D .“紅外眼睛”的工作原理與人眼相同 8超導(dǎo)材料是具有零電阻及反磁性的物質(zhì)， 以丫2。3、BaCQ和CuO 為原料，經(jīng)研磨燒結(jié)可合成一種高溫超導(dǎo)物質(zhì) YBCwOx?，F(xiàn)欲合 成0.5mol此高溫超導(dǎo)物，依化學(xué)計量比例，需取 Y2O3、BaCQ及CuO的物質(zhì)的量（mol）分別為（）A0.50、 0.50、 0.50B0.25、 1.0、 1.5C0.50、 1.0、 1.5D1.0、 0.25、 0.179、有關(guān)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維的說法正確的是 （ ） 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、 不怕氧化、耐酸

35、堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點 氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)， 它不與任何無機(jī)酸反應(yīng) 氧化鋁陶瓷的熔點低、硬度小 光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng)， 利用光纜通訊， 能同時傳輸大量信息BA C D 隱藏提示1、 C碳族元素從上到下非金屬性減弱，金屬性增強(qiáng)，則 XH不穩(wěn)定 且有強(qiáng)還原性，XO2 + 2C一 X+ 2COT，故正確；晶體硅熔點很高，X 單質(zhì)熔點比硅低，X(OH酸性比HSiQ弱，不正確，選Co2、 C鍺的原子序數(shù)為32,其金屬性比錫弱，C項正確。3、 b “純凈水”不含礦物離子，如 Mg+、ca+等，對人體不利；碘 鹽中加入的是KIO;有磷洗衣粉主要污染湖泊造成“水華”現(xiàn)象；故A. C.

36、D 均不合理，只有B正確。4、A電學(xué)特性、光學(xué)特性、生物功能都是新型無機(jī)非金屬材料的特 性。5、D納米材料是指構(gòu)成物質(zhì)的粒子直徑在 1nn100nm之間的一類物質(zhì)的總稱，并不是一種新的物質(zhì)；任何食品從化學(xué)組成上分析，都是由 化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成的，如面包的主要成分就是淀粉；生物固氮是指豆科植物的 根瘤籮菌把空氣中的氮轉(zhuǎn)化為可被植物吸收的化合態(tài)氮的過程，并不是植物直接吸收氮氣；故A. B. C均不正確。光導(dǎo)纖維廣泛用于能量傳輸和信 息傳輸，它的主要原料是二氧化硅，所以選 D。6、B由各種陶瓷材料的特點分析，氮化硅陶瓷具有耐高溫、不易傳 熱的特點。7、D “紅外眼睛”能分辨出0.001C的變化，對熱敏感，

37、與人眼工 作原理不同，不正確的是Do8、 B 由原子守恒，YBaCuO- Y2O + 2BaCO+ 3CuO知：n(Y2O)=0.5mol x 2 =0.25mol，n ( BaCO =0.5mol x 2=1.0mol，n (CuO =0.5molx 3=1.5mol;故選 Bo9、D氮化硅陶瓷除與氫氟酸反應(yīng)外， 不與任何無機(jī)酸反應(yīng)；氧化鋁 陶瓷熔點很高，硬度大；故不正確，正確，選D。10鍺是W A族元素。它的單質(zhì)晶體是一種良好的半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。鍺可從燃燒的煙道灰中提取，提取過程如下：煙道灰中所含錯Utt錯的純浄的鑄術(shù)解的氧化物（蒿價）氯化物<3的氧化物A寫出下列化學(xué)方

38、程式: ； ； ； 隱藏答案答案： Ge何 4HCI=GeC4+ 2HQ GeCk + 3HO=HGeO+ 4HCI; HGe（=GeO+ HO; GeO 2HGe+ 2HO提示：碳族元素包括碳、硅、鍺、錫、鉛，其中硅、鍺可作半導(dǎo)體材料；碳、 硅、鍺、錫以+ 4價的化合物穩(wěn)定，鉛以+ 2價的化合物穩(wěn)定。煙道灰中 所含鍺的高價氧化物為GeQ作為金屬氧化物與HCI反應(yīng)生成GeCk;GeC4 作為強(qiáng)酸弱堿生成的鹽可發(fā)生水解生成 HGeQ HGeOS熱分解得到純凈的 GeQ GeO用H還原可得純凈的Ge=11、釔（Y）是激光材料和超導(dǎo)材料中的重要元素。某釔礦石成分是BeaYxFeSiOi。該礦石與過量

39、氫氧化鈉共熔后，加水溶解，所得沉淀物中有丫（OH ） 3和FeO3（反應(yīng)時Fe由+ 2價轉(zhuǎn)變?yōu)? 3價）。試推算，此釔礦石的化學(xué)式中x=。若改用氧化物的形式表示其組成，則化學(xué)式為。隱藏答案答案：2; 2BeO- YO - FeO- 2SQ提示：根據(jù)化合價代數(shù)和為0求得x，釔礦石中Be為+ 2價，丫為+ 3 價, Fe為+ 2價，Si為+ 4價，O為2價，得x=2。其改寫成氧化物的形式 可依化合價拆分后再組合，得 2BeOYO - FeO- 2SQ2。12氮化硅是一種非氧化性高溫陶瓷結(jié)構(gòu)材料，粉末狀S3N4可以由四氯化硅的蒸氣和氨氣混合反應(yīng)制取。粉末狀S3N 4對空氣和水都不穩(wěn)定，但是將粉末狀

40、S3N4和適量的MgO在230X 1.01X 105Pa 和185C的密閉容器中熱處理，可以得到結(jié)構(gòu)十分緊密，對空氣和 水都相當(dāng)穩(wěn)定的固體材料。(1) 寫出由四氯化硅和氨氣制備 S3N4的化學(xué)方程式(2) 分別寫出粉末狀SiN4和水及氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式(3) 為什么結(jié)構(gòu)緊密的固體 SiN4不再受水和氧氣的侵蝕?隱藏答案答案：(1) 3SiCl 4 + 4NH=Si3N+ 12HC1(2) SisN + 6HO=3SiO+ 4NHTSisN + 3O=3SiO + 2N T(3) Si3N與MgO在密閉容器中熱處理后使 SisN固體表面形成一層SiO? 保護(hù)層，阻止了 SisN繼續(xù)受空氣中的氧和水的侵蝕。提示：(1) SiCl 4與 NH反應(yīng)生成SisN，同時應(yīng)該有 HCI生成，即3SiCl 4+ 4NH=Si3N + 12HCI。(2)由于Si N鍵的鍵能小于 Si O鍵的鍵能，SisN 與HO反應(yīng)時，Si N鍵要向Si O鍵轉(zhuǎn)化，生成SiO2的同時應(yīng)該有NH3生成，同樣SisN與0反應(yīng)時，產(chǎn)