2024高考化學(xué)總復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí)-第19講-無(wú)機(jī)非金屬材料

高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第19講無(wú)機(jī)非金屬材料第四章2024內(nèi)容索引010203考點(diǎn)一硅和二氧化硅考點(diǎn)二無(wú)機(jī)非金屬材料真題演練角度拓展復(fù)習(xí)目標(biāo)1了解硅酸鹽材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的性質(zhì)及用途。2了解硅和二氧化硅的性質(zhì)及用途,了解高純硅的制備。考點(diǎn)一硅和二氧化硅必備知識(shí)自主預(yù)診1.硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途

2.二氧化硅的性質(zhì)和用途

易錯(cuò)辨析(1)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng),又能與氫氟酸反應(yīng),故SiO2屬于兩性氧化物。(

×

)(2)Si可用于制造太陽(yáng)能電池,SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維。(

√

)(3)玻璃中的SiO2能與NaOH溶液反應(yīng),故常用NaOH溶液刻蝕玻璃生產(chǎn)雕花玻璃。(

×

)(4)將CO2通入Na2SiO3溶液中,產(chǎn)生白色膠狀H2SiO3沉淀,則酸性:H2CO3>H2SiO3。(

√

)關(guān)鍵能力考向突破考向

高純硅的工業(yè)制備流程及分析例題.(2023河北邢臺(tái)名校聯(lián)盟聯(lián)考)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”。可以按下列方法制備:下列說(shuō)法不正確的是(

)B.步驟①中每生成1molSi,轉(zhuǎn)移4mol電子C.高純硅是制造太陽(yáng)能電池的常用材料,二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料D.SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃),通過(guò)蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3答案

A解析

二氧化硅高溫下與C反應(yīng)生成CO氣體,即步驟①的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑,A錯(cuò)誤;步驟①中Si的化合價(jià)由+4價(jià)降低到0價(jià),故生成1

mol

Si時(shí)轉(zhuǎn)移電子為4

mol,B正確;高純硅是半導(dǎo)體,是制造集成電路、太陽(yáng)能電池的常用材料,二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的基本原料,C正確;SiHCl3和SiCl4的沸點(diǎn)相差較大,兩種液體可以通過(guò)蒸餾的方法分離,D正確。歸納總結(jié)制備高純硅過(guò)程中的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練“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)用流程表示如下:下列說(shuō)法不正確的是(

)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.由②③反應(yīng)推測(cè),③為放熱反應(yīng)答案

D解析

①中SiO2與C反應(yīng)生成Si和CO,氧化劑是SiO2,還原劑是C,根據(jù)得失電子守恒可知,SiO2和C的物質(zhì)的量之比為1∶2,A正確;②中消耗HCl生成H2,③中消耗H2生成HCl,故流程中HCl和H2可以循環(huán)利用,B正確;反應(yīng)①②③均符合“單質(zhì)+化合物→新單質(zhì)+新化合物”,故屬于置換反應(yīng),C正確;反應(yīng)③在1

100

℃下,SiHCl3與H2生成高純硅和HCl,應(yīng)為吸熱反應(yīng),D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二無(wú)機(jī)非金屬材料必備知識(shí)自主預(yù)診1.硅酸鹽材料

(1)常見(jiàn)硅酸鹽材料比較

硅酸鹽材料大都是混合物

硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷生產(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)窯玻璃窯陶瓷窯主要成分—Na2SiO3、CaSiO3和SiO2—2.新型陶瓷的種類(lèi)與用途

材料類(lèi)型主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷耐高溫、抗氧化、耐磨蝕碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等燒結(jié)而成可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫電極材料等壓電陶瓷能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化鈦酸鹽、鋯酸鹽可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器、點(diǎn)火器等透明陶瓷優(yōu)異的光學(xué)性能,耐高溫,絕緣性好氧化鋁、氧化釔、氮化鋁、氟化鈣可用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等超導(dǎo)陶瓷在某一臨界溫度下電阻為零—可用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域3.碳納米材料(1)碳納米材料是一類(lèi)新型無(wú)機(jī)非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等。(2)三類(lèi)碳納米材料的比較納米材料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要性能重要應(yīng)用富勒烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng),C60是富勒烯的代表物—開(kāi)啟碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)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比表面積大,有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等納米材料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要性能重要應(yīng)用石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高,具有很高的強(qiáng)度可用于生產(chǎn)光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等關(guān)鍵能力考向突破考向1

傳統(tǒng)硅酸鹽材料及性能例1.“九秋風(fēng)露越窯開(kāi),奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句,描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.玻璃是人類(lèi)最早使用的硅酸鹽制品B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽答案

C解析

陶瓷是人類(lèi)最早使用的硅酸鹽制品,A錯(cuò)誤;純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B錯(cuò)誤;硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高,C正確;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸鹽,D錯(cuò)誤?？枷?

新型無(wú)機(jī)非金屬材料的性能及應(yīng)用例2.(2023湖南新高考聯(lián)盟聯(lián)考)科技發(fā)展改變生活,近幾年我國(guó)人工智能、航空航天、量子通信、生命科學(xué)大放異彩。下列說(shuō)法不正確的是(

)A.“神舟”飛船航天員所使用的操縱桿采用碳纖維材料制作,碳纖維屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料B.清華大學(xué)打造的世界首款異構(gòu)融合類(lèi)腦芯片——天機(jī)芯的主要材料與光導(dǎo)纖維的不同C.“長(zhǎng)征五號(hào)遙五”運(yùn)載火箭中使用的氮化鋁陶瓷屬于新型硅酸鹽材料D.量子通信材料螺旋碳納米管與石墨烯互為同素異形體答案

C解析

碳纖維是指含碳量在90%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維,碳纖維材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料,A正確;清華大學(xué)打造的世界首款異構(gòu)融合類(lèi)腦芯片——天機(jī)芯的主要材料是Si,光導(dǎo)纖維的主要材料為SiO2,B正確;氮化鋁陶瓷具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn),屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料,但不是硅酸鹽材料,C錯(cuò)誤;量子通信材料螺旋碳納米管為碳單質(zhì),石墨烯也為碳單質(zhì),兩者是同種元素的不同單質(zhì),兩者互為同素異形體,D正確。歸納總結(jié)有關(guān)無(wú)機(jī)非金屬材料的4個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.宋代五大名窯分別為:鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色,出窯萬(wàn)彩”的神奇窯變著稱(chēng)。下列關(guān)于陶瓷的說(shuō)法不正確的是(

)A.窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化B.氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透,屬于純凈物D.陶瓷屬于硅酸鹽材料,耐酸堿腐蝕,但是不能用來(lái)盛裝氫氟酸答案

C解析

不同的金屬化合物顏色可能不同,在高溫下,釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化稱(chēng)為窯變,A正確;氧化鋁陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料,B正確;瓷器主要是由黏土燒結(jié)而成,瓷器的成分是硅酸鹽和二氧化硅,是混合物,C錯(cuò)誤;HF能與二氧化硅反應(yīng),陶瓷的成分是硅酸鹽和二氧化硅,故陶瓷不能用來(lái)盛裝氫氟酸,D正確。2.材料的開(kāi)發(fā)與研究助力我國(guó)航空航天事業(yè)飛速發(fā)展。下列說(shuō)法正確的是(

)A.“神舟十四號(hào)”宇宙飛船返回艙外表面使用的新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的主要成分是硅酸鹽B.火箭芯一級(jí)尾段使用的碳纖維材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料C.“天問(wèn)一號(hào)”使用的新型SiC增強(qiáng)鋁基材料屬于新型硅酸鹽材料D.中國(guó)空間站天和核心艙推進(jìn)器使用的氮化硼陶瓷材料屬于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料答案

B解析

新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料,不是硅酸鹽材料,A錯(cuò)誤;新型SiC增強(qiáng)鋁基材料屬于復(fù)合材料,不是硅酸鹽材料,C錯(cuò)誤;氮化硼陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料,D錯(cuò)誤。真題演練角度拓展角度一傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料1.(2022河北卷,1)定窯是宋代五大名窯之一,其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說(shuō)法正確的是(

)A.傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B.陶瓷主要成分為SiO2和MgOC.陶瓷燒制的過(guò)程為物理變化D.白瓷的白色是因鐵含量較高答案

A解析

傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料,常用于高壓變壓器的開(kāi)關(guān)外包裝和器件,A正確;陶瓷的主要成分為硅酸鹽和SiO2,B錯(cuò)誤;陶瓷燒制過(guò)程發(fā)生化學(xué)反應(yīng),有新物質(zhì)生成,屬于化學(xué)變化,C錯(cuò)誤;由于Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色,故陶瓷中含鐵量越多,陶瓷的顏色越深,白瓷中鐵含量較低或不含鐵元素,D錯(cuò)誤。角度拓展(1)(2022遼寧卷,1A)冰壺主材料花崗巖屬于無(wú)機(jī)非金屬材料。(

)(2)(2022湖南卷,2D)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一。(

)(3)(2021廣東卷,4C)氫氟酸可與SiO2反應(yīng),故利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品。(

)(4)(2019全國(guó)Ⅰ卷,7B)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。(

)√√√√角度二新型無(wú)機(jī)非金屬材料2.(2022湖北卷,7)C60在高溫高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▽?dǎo)電性、高硬度的非晶態(tài)碳玻璃。下列關(guān)于該碳玻璃的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.具有自范性B.與C60互為同素異形體C.含有sp3雜化的碳原子D.化學(xué)性質(zhì)與金剛石有差異答案

A解析

自范性是晶體的性質(zhì),碳玻璃為非晶態(tài),沒(méi)有自范性,A錯(cuò)誤;碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的單質(zhì),故互為同素異形體,B正確;碳玻璃具有高硬度,物理性質(zhì)與金剛石類(lèi)似,因而結(jié)構(gòu)具有一定的相似性,則含有sp3雜化的碳原子,C正確;金剛石與碳玻璃屬于同素異形體,性質(zhì)差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)上,但化學(xué)性質(zhì)上也