新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第3節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)案新人教版必修第二冊(cè)

第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過(guò)查閱資料，了解傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的原料、成分，相識(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)中的應(yīng)用。2．通過(guò)硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的學(xué)習(xí)，相識(shí)硅單質(zhì)、二氧化硅在生產(chǎn)中的應(yīng)用。3．通過(guò)新型無(wú)機(jī)非金屬材料的學(xué)習(xí)，相識(shí)新型無(wú)機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)1．能從二氧化硅、二氧化碳的結(jié)構(gòu)的角度分析兩者性質(zhì)的差異，形成“結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)”的觀念。2．能通過(guò)無(wú)機(jī)非金屬材料的學(xué)習(xí)，相識(shí)化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)，具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，能對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值推斷。一、硅酸鹽材料對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)學(xué)案P0351．無(wú)機(jī)非金屬材料從組成上看，很多無(wú)機(jī)非金屬材料多含_硅__、_氧__等元素，具有_耐高溫__、_抗腐蝕__、_硬度高_(dá)_等特點(diǎn)，以及特別的_光學(xué)__、_電學(xué)__等性能，應(yīng)用于_航空__、_航天__領(lǐng)域，_信息__領(lǐng)域，新能源領(lǐng)域。2．硅酸鹽及其結(jié)構(gòu)(1)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧_四面體__結(jié)構(gòu)，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角，很多這樣的四面體通過(guò)頂角的O相互連接，即每個(gè)Si結(jié)合_4__個(gè)O，每個(gè)O結(jié)合_2__個(gè)Si。(2)硅酸鹽的特性硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特別性，確定了硅酸鹽材料大多具有硬度_高_(dá)_、_難__溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。(3)硅酸鈉(俗名泡花堿)是一種最簡(jiǎn)潔的硅酸鹽①硅酸鈉易溶于水，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性，常用作黏合劑和防火劑。②硅酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其離子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。③少量的二氧化碳通入硅酸鈉溶液中，反應(yīng)的離子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)。3．常見(jiàn)的硅酸鹽材料陶瓷一般玻璃一般水泥原料_黏土__純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、_石英砂(SiO2)__主要原料：_石灰石、黏土__，協(xié)助原料：適量的石膏設(shè)備陶瓷窯_玻璃窯___水泥回轉(zhuǎn)窯__主要成分含水的鋁硅酸鹽硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、制造玻璃纖維等大量用于建筑和水利工程正|誤|判|斷(1)硅酸鹽結(jié)構(gòu)較為困難，大多難溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。(√)(2)硅氧四面體中，硅原子與氧原子都是以共價(jià)鍵結(jié)合。(√)(3)水泥與玻璃的共同原料是石灰石，水泥與陶瓷的共同原料是黏土。(√)(4)陶瓷、玻璃、水泥的生產(chǎn)都須要在高溫下進(jìn)行。(√)(5)玻璃和水泥生產(chǎn)中都發(fā)生困難的物理和化學(xué)改變。(√)深|度|思|考依據(jù)制備玻璃的原料(純堿、石灰石、石英砂)和玻璃的成分(Na2SiO3、CaSiO3和SiO2)，思索制備玻璃的化學(xué)方程式。純堿＋石英→Na2SiO3：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。石灰石＋石英→CaSiO3：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。應(yīng)|用|體|驗(yàn)1.陶瓷版“冰墩墩”和“雪容融”均產(chǎn)自中國(guó)陶瓷之鄉(xiāng)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A．陶瓷、玻璃和水泥均屬于無(wú)機(jī)非金屬材料B．陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分為Fe2O3C．陶瓷可用于日用的器皿、建筑材料等D．陶瓷是以黏土及自然礦物巖為原料，經(jīng)加工燒制而成的解析：水泥、玻璃、陶瓷均屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，故A正確；Fe2O3是紅棕色物質(zhì)，而陶瓷版“冰墩墩”上為黑色涂料，故不是氧化鐵，故B錯(cuò)誤；陶瓷可用于日用的器皿、建筑材料等，故C正確；陶瓷是以黏土及自然礦物巖為原料，經(jīng)加工燒制發(fā)生困難的化學(xué)反應(yīng)而制成的，故D正確。2．世博會(huì)中國(guó)館——“東方之冠”由鋼筋混凝土、7000多塊鋁板和1200多塊玻璃等建成。(1)生產(chǎn)硅酸鹽產(chǎn)品水泥和一般玻璃都須要用到的主要原料是_石灰石__。制備一般玻璃的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。由方程式_不能__(填“能”或“不能”)推斷出酸性H2SiO3>H2CO3。(2)作場(chǎng)館建筑材料黏合劑和防火劑的硅酸鈉(俗名泡花堿)是一種最簡(jiǎn)潔的硅酸鹽。①硅酸鈉在空氣中易與二氧化碳和水生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其離子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)。由此得出酸性：H2SiO3_<__(填“>”或“<”)H2CO3。②硅酸鈉和鹽酸反應(yīng)的離子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。(3)博物館陳設(shè)著大量明清磚瓦和精致瓷器(婺州窯)，婺州窯瓷器胎體的原料為高嶺土[AlnSi2O5(OH)4]。下列說(shuō)法正確的是_ABD__(填字母)。A．古代的陶瓷、磚瓦都是硅酸鹽產(chǎn)品B．高嶺土為含水的鋁硅酸鹽C．n＝3D．我國(guó)在新石器時(shí)代已能燒制陶器二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)學(xué)案P0361．硅和二氧化硅(1)硅硅位于元素周期表第_三__周期、第_ⅣA__族，正好處于金屬與非金屬的過(guò)渡位置，其單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是應(yīng)用最廣泛的_半導(dǎo)體__材料。硅在自然界主要以_硅酸鹽__和_氧化物__的形式存在。(2)高純硅的制備其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為①SiO2＋2CSi＋2CO↑；②Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。(3)硅和二氧化硅的用途①高純硅廣泛用于_信息__技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。利用其半導(dǎo)體性能可以制造_芯片__和_硅太陽(yáng)能電池__等。②SiO2用于生產(chǎn)_光導(dǎo)纖維__。2．新型陶瓷新型材料成分性能主要應(yīng)用金剛砂_碳化硅(SiC)__硬度_大__、耐_高溫__、抗氧化磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅、氮化硅、金屬氧化物耐_高溫__、抗氧化、耐_磨蝕__用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等壓電陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽等能實(shí)現(xiàn)_機(jī)械__能和_電__能的相互轉(zhuǎn)化用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等透亮陶瓷氧化鋁、氧化釔等氧化物透亮陶瓷；氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透亮陶瓷具有優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫、_絕緣性__好用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等超導(dǎo)陶瓷－臨界溫度下具有超導(dǎo)性用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域3.碳納米材料概念性能用途富勒烯由_碳原子__構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng)，如代表物_C60__－制碳納米材料碳納米管由_石墨片層__卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑比表面積大，有相當(dāng)高的_強(qiáng)度__和優(yōu)良的_電學(xué)__性能生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等石墨烯_只有一個(gè)碳原子直徑__厚度的單層石墨電阻率_低__、熱導(dǎo)率_高_(dá)_，具有很高的強(qiáng)度在光電器件、超級(jí)電容器、電池、復(fù)合材料等方面的應(yīng)用探討正在不斷深化正|誤|判|斷(1)金剛砂和金剛石結(jié)構(gòu)類(lèi)似，互為同素異形體。(×)(2)富勒烯和石墨烯完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳。(√)深|度|思|考教材中描述“工業(yè)制備高純硅的原理示意圖”。能否通過(guò)反應(yīng)SiO2＋2CSi＋2CO↑，證明C、Si的非金屬性強(qiáng)弱？提示：不能。硅的還原性比碳強(qiáng)，而碳在高溫下卻能從SiO2中還原出硅。應(yīng)|用|體|驗(yàn)全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計(jì)，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)。對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，“東數(shù)西算”工程同樣意義重大，“中國(guó)芯”的發(fā)展離不開(kāi)高純單晶硅?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)高純硅的制備：SiO2→Si(粗)，Si→SiHCl3，SiHCl3→Si(純)，三步反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)嗎？(2)如何說(shuō)明在半導(dǎo)體工業(yè)中有這樣一句行話(huà)：“從沙灘到用戶(hù)”？答案：(1)依據(jù)硅的價(jià)態(tài)推斷，均為氧化還原反應(yīng)。(2)粗硅制備的原料為來(lái)自沙灘的沙子，沙子的成分為SiO2，粗硅提純得到純硅，廣泛用于制備半導(dǎo)體材料、芯片。三、硅和二氧化硅的性質(zhì)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)學(xué)案P0371．硅的化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)與F2：Si＋2F2=SiF4；與Cl2：Si＋2Cl2SiCl4；與O2：Si＋O2SiO2；與C：Si＋CSiC(2)與酸、堿反應(yīng)①非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，但Si能與HF反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；②硅與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成氫氣：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。2．二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)(1)不溶于水，是一種酸性氧化物①與NaOH反應(yīng)：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；②與CaO反應(yīng)：SiO2＋CaOCaSiO3。(2)二氧化硅的特性與HF反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(3)二氧化硅可與某些鹽反應(yīng)制備玻璃SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。正|誤|判|斷(1)常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以自然界中的硅大部分以游離態(tài)的形式存在。(×)(2)硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以用來(lái)生產(chǎn)芯片和硅太陽(yáng)能電池等。(√)(3)二氧化硅因具有良好的導(dǎo)電性，可以用來(lái)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。(×)深|度|思|考1.保存NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？提示：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，生成具有黏性的硅酸鈉黏住瓶塞。2．《本草衍義》中有如下敘述：“嘉州峨眉山有燕薩石，形六棱而銳首，色瑩白明澈?！边@里“燕薩石”的主要成分是SiO2，“燕薩石”的克星是氫氟酸，氫氟酸為什么能使“燕薩石”瞬間溶解？提示：SiO2與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和H2O，SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。應(yīng)|用|體|驗(yàn)在肯定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是(C)①焦炭②純堿③碳酸鈣④氫氟酸⑤高氯酸⑥氫氧化鉀⑦氧化鈣⑧氮?dú)釧．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧C．⑤⑧ D．⑤⑦解析：①C可以與SiO2反應(yīng)，SiO2＋2CSi＋2CO↑；②純堿(Na2CO3)可以與SiO2反應(yīng)，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；③CaCO3可以與SiO2反應(yīng)，SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；④HF可以與SiO2反應(yīng)，SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；⑤HClO4不能與SiO2反應(yīng)；⑥KOH可以與SiO2反應(yīng)，SiO2＋2KOH=K2SiO3＋H2O；⑦CaO可以與SiO2反應(yīng)，CaO＋SiO2CaSiO3；⑧N2不與SiO2反應(yīng)；綜上所述，⑤⑧不能與SiO2反應(yīng)，故選C項(xiàng)。二氧化碳與二氧化硅的性質(zhì)比較化學(xué)式CO2SiO2構(gòu)成CO2分子1個(gè)Si四周有4個(gè)O，1個(gè)O四周有2個(gè)Si，呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無(wú)SiO2分子物理性質(zhì)氣體，熔、沸點(diǎn)低，溶于水固體，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，不溶于水與堿性氧化物反應(yīng)CaO＋CO2=CaCO3CaO＋SiO2CaSiO3與堿溶液反應(yīng)2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O與鹽反應(yīng)Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑與碳反應(yīng)C＋CO22CO2C＋SiO2Si＋2CO↑與H2O作用CO2＋H2OH2CO3與水不反應(yīng)與酸反應(yīng)不反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O用途干冰用于人工降雨，合成肥料制飾品、制試驗(yàn)室里的坩堝、制光導(dǎo)纖維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)有著親密的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)A．“雨過(guò)天晴云破處”所描述的瓷器青色，來(lái)自氧化鐵B．著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)解析：氧化鐵為紅棕色固體，瓷器的青色不行能來(lái)自氧化鐵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；秦兵馬俑是陶制品，陶制品是由黏土燒結(jié)而成，B項(xiàng)正確；陶瓷的主成分是硅酸鹽，C項(xiàng)正確；陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與酸、堿反應(yīng)，有抗氧化的特點(diǎn)，D項(xiàng)正確。2.下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述不正確的是(D)A．水玻璃是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕B．在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C．木材、織物浸過(guò)水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒D．水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)解析：水玻璃是硅酸鈉的水溶液，是無(wú)機(jī)物不易燃燒，耐腐蝕，A項(xiàng)正確；水玻璃是黏性物質(zhì)，可作粘合劑，B項(xiàng)正確；木材、織物、浸過(guò)水玻璃后，燃燒時(shí)，當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒，C項(xiàng)正確；水玻璃與空氣中CO2反應(yīng)生成硅酸，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不含有硅酸鹽的是_D__(填字母)。A．陶瓷 B．玻璃C．水泥 D．生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，工藝師常用_氫氟酸__(填物質(zhì)名稱(chēng))來(lái)雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒，說(shuō)明Na2SiO3可用作_防火劑__。Na2SiO3可通過(guò)SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是_D__(填字母)。A．一般玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C＋SiO2Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)上升的物質(zhì)是_C__(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是_SiO2__。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料1．下列說(shuō)法正確的是(B)①構(gòu)成巖石與很多礦物的基本元素是碳②硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元中，每個(gè)Si四周結(jié)合4個(gè)O③運(yùn)用量最大的無(wú)機(jī)非金屬材料是陶瓷、水泥、玻璃等硅酸鹽產(chǎn)品④硅膠多孔，吸附實(shí)力強(qiáng)，常用作干燥劑，也可用作催化劑的載體A．①②③④ B．②③④C．①④ D．②③解析：①硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，居其次位，在自然界中硅主要以化合物二氧化硅、硅酸鹽等的形式存在，二氧化硅、硅酸鹽等硅的化合物是構(gòu)成巖石和很多礦物的主要成分，因此可以說(shuō)硅是構(gòu)成巖石與很多礦物的基本元素，①錯(cuò)誤；②硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子形成4個(gè)Si—O共價(jià)鍵；每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子形成Si—O共價(jià)鍵，這些四面體結(jié)構(gòu)可以鏈狀或?qū)訝罘绞竭B結(jié)，②正確；③陶瓷、水泥、玻璃等硅酸鹽產(chǎn)品是運(yùn)用量最大的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，③正確；④硅膠多孔，表面積大，吸附實(shí)力強(qiáng)，常用作干燥劑，也可用作催化劑的載體，④正確；綜上所述可知，說(shuō)法正確的是②③④，故合理選項(xiàng)是B。2．SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖)。下列說(shuō)法正確的是(C)A．圖中全部反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)B．硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常用于制造光導(dǎo)纖維C．可用鹽酸除去石英(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D．一般玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高解析：圖中SiO2與碳、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2與鹽酸不反應(yīng)，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，可用鹽酸除石英中的碳酸鈣，C項(xiàng)正確；玻璃是混合物，沒(méi)有固定熔點(diǎn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。題組二新型無(wú)機(jī)非金屬材料3．依據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機(jī)運(yùn)用了多種防熱材料。例如，機(jī)身和機(jī)翼下表面運(yùn)用高溫陶瓷瓦。下列對(duì)新型陶瓷材料的敘述中，錯(cuò)誤的是(D)A．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，可以作為高級(jí)耐火材料B．氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它用于制造陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的受熱面D．新型無(wú)機(jī)非金屬材料克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但是強(qiáng)度比較差解析：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，可以作為高級(jí)耐火材料，A正確；氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，是一種生物陶瓷，B正確；氮化硅陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，是高溫結(jié)構(gòu)材料，可用于制造陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的受熱面，C正確；新型無(wú)機(jī)非金屬材料不但克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，而且同時(shí)還具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，能反抗冷熱沖擊，且有電學(xué)性能等若干優(yōu)點(diǎn)，D錯(cuò)誤。4．平昌冬奧會(huì)“北京8分鐘”主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)用石墨烯制作了在－20℃能發(fā)熱4h的智能服飾；用鋁合金管材和碳纖維制作了高2.35m、重量?jī)H為10kg的熊貓木偶，向世界呈現(xiàn)了新時(shí)代的中國(guó)形象。下列說(shuō)法不正確的是(A)A．石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料B．鋁合金是密度較小的金屬材料C．碳纖維是無(wú)機(jī)非金屬材料D．新型材料種類(lèi)多、用途廣解析：石墨烯是無(wú)機(jī)非金屬材料，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鋁合金密度小，硬度大，B項(xiàng)正確；碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，C項(xiàng)正確；人們已探討出很多用途不同的新型材料，D項(xiàng)正確。題組三硅及其化合物5．下列物品或設(shè)備的成分中含有二氧化硅的是(A)①做窗戶(hù)的一般玻璃②水晶鏡片③石英鐘表④做首飾的瑪瑙⑤硅太陽(yáng)能電池⑥傳輸信號(hào)的光導(dǎo)纖維⑦計(jì)算機(jī)芯片⑧澆灌房頂?shù)乃郃．①②③④⑥ B．全部C．⑤⑦⑧ D．①②⑥⑦解析：①一般玻璃中含SiO2、Na2SiO3、CaSiO3等，①符合題意；②水晶的主要成分是SiO2，②符合題意，石英、瑪瑙主要成分都是SiO2，③④符合題意；硅太陽(yáng)能電池和計(jì)算機(jī)芯片主要成分是Si，⑤⑦不符合題意；光導(dǎo)纖維主要成分是SiO2，⑥符合題意；水泥主要成分是硅酸鹽，⑧不符合題意。6．(2024·長(zhǎng)沙高一檢測(cè))如圖為刻蝕在玻璃上的精致的花紋圖案，則刻蝕過(guò)程中所發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為(D)A．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑B．NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑C．Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑D．SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O7．下列離子方程式中書(shū)寫(xiě)正確的是(C)A．水玻璃中通入過(guò)量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B．二氧化硅放入澄清石灰水中：Ca(OH)2＋2SiO2=CaSiO3＋H2OC．二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OD．單質(zhì)硅溶于燒堿溶液中：Si＋4OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑解析：過(guò)量二氧化碳應(yīng)生成HCOeq\o\al(2－,3)，且Na2SiO3應(yīng)拆為離子形式，A項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅與石灰水離子方程式為Ca2＋＋2OH－＋SiO2=CaSiO3↓＋H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，C項(xiàng)正確；硅與燒堿溶液反應(yīng)為Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．“中國(guó)芯”的發(fā)展離不開(kāi)高純單晶硅。從石英砂(主要成分為SiO2)制取高純硅涉及的主要反應(yīng)用流程圖表示如下：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A．反應(yīng)①中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2B．流程中HCl和H2可以循環(huán)利用C．反應(yīng)①②③均為置換反應(yīng)D．生成的硅單質(zhì)是光導(dǎo)纖維的主要成分解析：反應(yīng)①的化學(xué)方程式為SiO2＋2C2CO↑＋Si，SiO2是氧化劑，C是還原劑，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，A項(xiàng)正確；反應(yīng)②中的HCl是反應(yīng)物、H2是生成物，反應(yīng)③中H2是反應(yīng)物、HCl是生成物，故流程中HCl和H2可以循環(huán)利用，B項(xiàng)正確；反應(yīng)①SiO2＋2C2CO↑＋Si，反應(yīng)②Si＋3HClH2＋SiHCl3，反應(yīng)③H2＋SiHCl3Si＋3HCl，均為置換反應(yīng)，C項(xiàng)正確；光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2，Si單質(zhì)是良好的半導(dǎo)體材料，D項(xiàng)錯(cuò)誤。綜合強(qiáng)化9．下列反應(yīng)不能一步完成的是(B)A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3C．Na2SiO3→H2SiO3 D．H2SiO3→SiO210．如圖所示，A、B、C、D分別代表有關(guān)反應(yīng)中的一種化合物，其中物質(zhì)A是一種高熔點(diǎn)化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)A、B、C、D的化學(xué)式分別是_SiO2__、_CO__、_CO2__、_H2SiO3__。(2)A→B的化學(xué)方程式是SiO2＋2CSi＋2CO↑。(3)C→D的離子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H20=H2SiO3(膠體)＋COeq\o\al(2－,3)。解析：本題的突破口是“A是一種高熔點(diǎn)化合物，不溶于硫酸、硝酸，卻溶于氫氟酸”，因此A是SiO2。SiO2在高溫下被碳還原生成Si和CO，又B點(diǎn)燃得到C，則B是CO，C是CO2，D加熱生成A，則D是硅酸。(1)依據(jù)以上分析可知A、B、C、D的化學(xué)式分別是SiO2、CO、CO2、H2SiO3。(2)A→B的化學(xué)方程式是SiO2＋2CSi＋2CO↑。(3)C→D的離子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3(膠體)＋COeq\o\al(2－,3)。11．含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于第_ⅣA__族，與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是_最外層均有4個(gè)電子__。(2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是_氫氟酸__，反應(yīng)的化學(xué)方程式是SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(3)將C與純堿混合高溫熔融時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E；將少量的E通入D的水溶液中，生成含A的化合物F。①分別寫(xiě)誕生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。②要將純堿高溫熔