第13講無(wú)機(jī)非金屬材料（講義）2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義分層練習(xí)

第13講無(wú)機(jī)非金屬材料任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)1.掌握Si元素的單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。2.掌握無(wú)機(jī)非金屬材料的性質(zhì)和用途。。必備知識(shí)考點(diǎn)一碳族元素硅和二氧化硅必備知識(shí)1．碳族元素概述(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA族元素，又稱(chēng)碳族元素，其價(jià)電子排布式為ns2np2。(2)碳的單質(zhì)①碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無(wú)定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。②幾種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)，C60是由60個(gè)碳原子形成的足球狀分子晶體。2．硅單質(zhì)3．二氧化硅要點(diǎn)突破要點(diǎn)突破1．下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是()A．氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng) B．單質(zhì)在加熱時(shí)都能跟O2反應(yīng)C．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)【答案】B【解析】CO不溶于水，不能生成相應(yīng)的酸，也不能與NaOH溶液反應(yīng)，A錯(cuò)誤；SiO2不溶于水，也不能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，C錯(cuò)誤；碳有金剛石、石墨、C60等同素異形體，硅有晶體硅和無(wú)定形硅等，所以?xún)煞N元素共有多種單質(zhì)，D錯(cuò)誤。2．下列物質(zhì)：①氫氟酸，②濃H2SO4；③燒堿溶液，④Na2CO3固體；⑤氧化鈣；⑥濃HNO3。其中在一定條件下能與SiO2反應(yīng)的有()A．①②⑥ B．②③⑥C．①③④⑤ D．全部【答案】C【解析】SiO2可與燒堿溶液、氧化鈣反應(yīng)，表現(xiàn)出酸性氧化物的性質(zhì)；SiO2可與氫氟酸反應(yīng)；在制玻璃過(guò)程中SiO2與Na2CO3固體反應(yīng)；SiO2不能與濃硫酸和濃硝酸反應(yīng)。3.下列關(guān)于硅及其化合物的說(shuō)法中，正確的是()A.硅可用于制造光導(dǎo)纖維，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽B.玻璃、陶瓷和水晶飾物都是硅酸鹽制品2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(膠體)制取硅酸D.二氧化硅具有導(dǎo)電性，是人類(lèi)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧稀敬鸢浮緾【解析】A錯(cuò)，裝置Ⅰ中Zn與稀硫酸反應(yīng)生成ZnSO4和H2,裝置Ⅱ中盛有濃硫酸，用于干燥H2,裝置Ⅲ需要水浴加熱，其目的是使SiHCl3氣化，與H2在裝置Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)。B錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先打開(kāi)盛裝稀硫酸的分液漏斗，利用生成的H2排出裝置內(nèi)的空氣，防止在加熱時(shí)發(fā)生爆炸。C對(duì)，檢驗(yàn)硅中是否含有鐵單質(zhì)，加入鹽酸生成FeCl2,再加入H2O2生成Fe3+,然后用KSCN溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。D錯(cuò)，石灰石的主要成分是CaCO3,與稀硫酸反應(yīng)生成微溶于水的CaSO4,附著在石灰石表面，阻止反應(yīng)的進(jìn)行，要使用稀鹽酸。答案：C必備知識(shí)考點(diǎn)二硅酸、硅酸鹽和無(wú)機(jī)非金屬材料必備知識(shí)1．硅酸eq\x(溶解性)—不溶于水，無(wú)色透明的膠狀物質(zhì)。|eq\x(弱酸性)—eq\a\vs4\al(酸性比碳酸__弱__：,Na2SiO3＋CO2＋H2O=__Na2CO3＋H2SiO3↓__)|eq\x(不穩(wěn)定性)—H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O|eq\x(制備)—可溶性硅酸鹽(如Na2SiO3)與鹽酸等反應(yīng)制得：|Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓eq\x(用途)—eq\a\vs4\al(硅膠可作催化劑的載體和袋裝食,品、瓶裝藥品等的干燥劑)2．硅酸鹽(1)定義：由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱(chēng)，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，常用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫(xiě)成Na2O·SiO2，鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫(xiě)成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。(3)硅酸鈉(Na2SiO3)。①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。②與較強(qiáng)的酸反應(yīng)，如與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓；與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。3．無(wú)機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料水泥普通玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯(2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。4．特殊功能的含硅材料(1)SiC(俗稱(chēng)金剛砂)具有類(lèi)似于金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度大，可用作砂紙、砂輪的磨料。(2)含硅4%硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，可用作變壓器的鐵芯。(3)硅橡膠具有耐高溫、耐低溫的性質(zhì)。特別提醒：(1)Na2SiO3的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，與玻璃成分不同，水玻璃又稱(chēng)泡花堿，但它卻是鹽溶液，而不是堿溶液。(2)氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu)，切不可認(rèn)為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。要點(diǎn)突破要點(diǎn)突破1.陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色，來(lái)自氧化鐵B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)【答案】A【解析】氧化鐵為紅棕色固體，瓷器的青色不可能來(lái)自氧化鐵，故A錯(cuò)誤；秦兵馬俑是陶制品，陶制品是由黏土燒制而成的，故B正確；陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，與水泥、玻璃等同屬硅酸鹽產(chǎn)品，故C正確；陶瓷的主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)不活潑，具有不與酸或堿反應(yīng)、抗氧化的特點(diǎn)，故D正確。答案：A2．高純度晶體硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，又稱(chēng)“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。它可以按下列方法制備：SiO2eq\f(①C,高溫)Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③過(guò)量H2),\s\do5(1000℃～1100℃))Si(純)下列說(shuō)法正確的是()A．步驟①的化學(xué)方程式為：SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B．步驟①②③中每生成或反應(yīng)1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C．二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng)D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6℃)通過(guò)蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3【答案】D【解析】步驟1的化學(xué)方程式為：SiO2十2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si十2CO↑，A錯(cuò)誤；步驟②③中每生成或反應(yīng)1molSi，轉(zhuǎn)移2mol電子，B錯(cuò)誤；硅能與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和氫氣，C錯(cuò)誤；D正確。3.玻璃與人們的生產(chǎn)生活密切聯(lián)系。玻璃制品隨處可見(jiàn)。(1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，制造普通玻璃的主要原料是、、，粉碎后放入玻璃窯中在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成玻璃，普通玻璃的成分是、、(2)某玻璃中成分用氧化物表示時(shí)Na2O、CaO、SiO2的質(zhì)量之比為31:28:180,此玻璃的組成可表示為(填選項(xiàng))2O·CaO·6H2SiO32O·CaO·6SiO22O·2CaO·9SiO22O·6CaO·SiO2【答案】（1）純堿石灰石