無機非金屬材料【化學(xué)課外】

1、無機非金屬材料一、 硅酸鹽材料1無機非金屬材料2傳統(tǒng)無機非金屬材料產(chǎn)品原料主要成分應(yīng)用陶瓷_（含水的鋁硅酸鹽）生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具黏土產(chǎn)品原料主要成分應(yīng)用普通玻璃_（SiO2）_生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維用于高強度復(fù)合材料水泥_、少量石膏水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土純堿、石灰石和石英砂Na2SiO3、CaSiO3、SiO2黏土和石灰石【微思考】普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化而制得。你能寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？提示：由原料和玻璃的成分及反應(yīng)條件“熔融”，可知反應(yīng)的化學(xué)

2、方程式為SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2，SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2。二、新型無機非金屬材料1硅和二氧化硅（1）硅元素的存在與結(jié)構(gòu)存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第_位_ _二氧化物和硅酸鹽第三周期、第A族（2）單質(zhì)硅的制備：【微思考】工業(yè)上利用焦炭與SiO2在高溫下反應(yīng)制備粗硅，由此能否說明碳的還原性大于硅？提示：不能。比較氧化性、還原性的強弱，必須是在通常情況下發(fā)生的反應(yīng)，上述反應(yīng)是在高溫條件下發(fā)生的，故不能比較還原性的強弱。（3）硅和二氧化硅的用途2新型陶瓷3碳納米材料碳納米材料在_等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。能源、信息、醫(yī)藥結(jié)構(gòu)特點應(yīng)用富勒

3、烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱代表物C60開啟碳納米材料研究和應(yīng)用的新時代碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑用于生產(chǎn)_、電池和傳感器石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨應(yīng)用于光電器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料復(fù)合材料【情境思考】從陶瓷材料發(fā)展的歷史來看，經(jīng)歷了三次飛躍。由陶器進入瓷器這是第一次飛躍；由傳統(tǒng)陶瓷發(fā)展到精細(xì)陶瓷是第二次飛躍；精細(xì)陶瓷粉體的顆粒較大，屬微米級（10-6 m），用新的制備方法把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，用這種超細(xì)微粉體粒子來制造陶瓷材材料，得到新一代納米陶瓷，這是陶瓷材料的第三次飛躍。納米陶瓷具有延展性，有的甚至出現(xiàn)超塑性。納米陶瓷被稱為21

4、世紀(jì)陶瓷。試分析傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料各有什么優(yōu)點？提示：傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的比較：傳統(tǒng)無機非金屬材料具有性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕、耐高溫等優(yōu)點，但質(zhì)脆，經(jīng)不起熱沖擊。新型無機非金屬材料除具有傳統(tǒng)無機非金屬材料的優(yōu)點外，還有某些特征如：強度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等。知識點二氧化碳與二氧化硅的性質(zhì)比較【重點釋疑】二氧化碳與二氧化硅的性質(zhì)比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳存在存在于巖石、沙子、石英、水晶、硅藻土中空氣，燃料的燃燒產(chǎn)物物質(zhì)二氧化硅二氧化碳物理性質(zhì)固體，難溶于水，熔、沸點高，硬度大通常情況下為無色無味氣體，密度比空氣大，微溶于水物質(zhì)二氧化硅二氧化碳化學(xué)性質(zhì)與

5、水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反應(yīng)物質(zhì)二氧化硅二氧化碳化學(xué)性質(zhì)與堿液（NaOH）反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（盛堿液的試劑瓶用橡膠塞）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或CO2+NaOH=NaHCO3與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng)：SiO2+CaO CaSiO3如與Na2O反應(yīng)：CO2+Na2O=Na2CO3物質(zhì)二氧化硅二氧化碳化學(xué)性質(zhì)與碳反應(yīng)SiO2+2C Si+2COCO2+C 2CO用途制飾品、坩堝、光導(dǎo)纖維干冰用于人工降雨【知識拓展】硅及其化合物性質(zhì)的“九大反?！保?）碳族元素的主要化合價一

6、般是+2、+4價，而硅常見的是+4價。（2）硅的還原性比碳強，而碳在高溫下卻能從SiO2中還原出硅。（3）非金屬單質(zhì)與強堿反應(yīng)一般不生成氫氣，而硅卻能與強堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。（4）非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，而硅不但能與氫氟酸反應(yīng)，而且還有H2生成（類似于較活潑金屬與酸的置換反應(yīng)），Si+4HF=SiF4+2H2。（5）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO3。（6）非金屬氧化物的熔、沸點一般較低，但SiO2的熔、沸點卻很高。（7）酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2卻能與氫氟酸作用。SiO2+4HF=SiF4+2H2O。（8）無機酸一般易溶于水，

7、而H2SiO3卻難溶于水。（9）因H2CO3的酸性強于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，但在高溫下Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能發(fā)生?！舅伎加懻摗浚?）盛NaOH溶液的試劑瓶一般是玻璃瓶、橡膠塞，你知道這是為什么嗎？ 提示：試劑瓶的瓶塞一般是毛玻璃，易與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉溶液，從而使瓶塞與瓶壁黏合在一起而難以打開，所以盛NaOH溶液的試劑瓶一般是玻璃瓶、橡膠塞。（2）SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，能認(rèn)為SiO2屬于兩性氧化物嗎？ 提示：SiO2不屬于兩性氧

8、化物。兩性氧化物指既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，但并不生成鹽和水?！景咐痉丁俊镜淅浚?019嘉興高一檢測）下列敘述正確的是（）ACO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質(zhì)相似B因為CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2，所以硅酸的酸性比碳酸強CCO2和SiO2都能與碳反應(yīng)，且都作氧化劑DSiO2既能和NaOH反應(yīng)，又能和HF反應(yīng)，所以二氧化硅屬于兩性氧化物【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下3點：（1）CO2和SiO2在性質(zhì)上既有一定的相似性又具有差異性。（2）由于SiO2和HF反應(yīng)是SiO2的特殊性質(zhì)，SiO2與其他酸不反應(yīng)，所以SiO2不是兩

9、性氧化物。（3）SiO2、CO2與C反應(yīng)時SiO2、CO2均表現(xiàn)氧化性。【解析】選C。CO2和SiO2都是酸性氧化物、化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)差別很大，A項錯誤；硅酸的酸性比H2CO3弱，反應(yīng)之所以發(fā)生，是因為CO2為氣體，可以脫離反應(yīng)體系，B項錯誤；CO2和SiO2與C反應(yīng)時都作氧化劑，C項正確；SiO2與HF反應(yīng)時生成的SiF4不是鹽，所以SiO2不是兩性氧化物，D項錯誤。【母題追問】（1）利用化學(xué)方程式說明碳酸和硅酸的酸性強弱。提示：向硅酸鈉溶液中通入CO2氣體，發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，根據(jù)“較強酸制較弱酸”的原理，可知碳酸的酸性比硅酸強。（2

10、）C項發(fā)生的反應(yīng)中碳的作用是否相同？提示：相同。反應(yīng)C+CO2 2CO、2C+SiO2 Si+2CO中碳都作還原劑?！具w移應(yīng)用】2018年 11月5日至7日，世界光纖光纜大會在杭州舉行。本次大會以“一個光纖連接的智能世界”為主題，圍繞“全球光纖光纜供需走勢”、“5G和物聯(lián)網(wǎng)帶來的需求展望”、“一帶一路”倡議和“智能制造”等熱點議題展開深入討論與交流。光纜的主要成分為SiO2。下列敘述正確的是（）ACO2與SiO2都能跟H2O反應(yīng)生成相應(yīng)的酸BSiO2與CO2都不能與酸反應(yīng)CSiO2與CO2（干冰）都能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)D水晶的主要成分是SiC【解析】選C。A項，CO2與水反應(yīng)，SiO2不與水

11、反應(yīng)，也不溶于水；B項，SiO2能與HF反應(yīng)，但CO2不與酸反應(yīng)；C項，SiO2、CO2均能與NaOH溶液反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；D項，水晶是純凈的SiO2，SiC俗稱金剛砂。【補償訓(xùn)練】1（2019蘭州高一檢測）下列關(guān)于二氧化硅的敘述不正確的是（）光導(dǎo)纖維主要成分是SiO2，故SiO2可以導(dǎo)電能跟強堿反應(yīng)，但不能與水反應(yīng)SiO2的熔、沸點較低既不是酸性氧化物，又不是堿性氧化物A和BC和D只有【解析】選B。光導(dǎo)纖維只能對光傳導(dǎo)；SiO2熔、沸點很高；雖然SiO2不溶于水，但它仍然是酸性氧化物，它是H2SiO3的酸酐。2硅及其化合物在材料領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。下列說法正確的是（）A水晶項鏈?zhǔn)枪杷猁}制品B硅單質(zhì)廣泛用于光纖通訊C利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品D水泥、玻璃、陶瓷屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料【解析】選D。水晶項鏈主要成分是二氧化硅，A錯；光纖是由二氧化硅制造而成的，B錯；石英中的二氧化硅不與鹽酸反應(yīng)，C錯。3下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是（）A其氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng)B其單質(zhì)在加熱時都能跟O2反應(yīng)C其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸D碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì)【解析】選B。CO與NaOH溶液不反應(yīng)，A錯誤；SiO2與水不反應(yīng)，C錯誤；碳有多種同素異形體，D錯誤。【素養(yǎng)提升】 “瑪瑙”早期被書寫成“馬腦”