2025年高一化學寒假銜接講練 (人教版)第03講 無機非金屬材料（學生版）

第03講無機非金屬材料模塊一思維導圖串知識模塊二基礎知識全梳理（吃透教材）模塊三教材習題學解題模塊四核心考點精準練（7大考點）模塊五小試牛刀過關測（基礎練10題）（提升練6題）1.了解硅酸鹽及其結構特點，了解傳統(tǒng)硅酸鹽產品(陶瓷、玻璃、水泥)的工業(yè)生產(原料、設備等)。2.了解硅和二氧化硅的性質，認識碳化硅、氮化硅、納米材料等新型無機非金屬材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的應用，增強關注社會的意識。一、硅酸鹽材料1．無機非金屬材料從組成上看，許多無機非金屬材料多含硅、氧等元素，具有、、等特點，以及特殊的光學、電學等性能。2．硅酸鹽及其結構(1)硅酸鹽的結構在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧結構，Si在中心，O在四面體的4個頂角，每個Si結合4個O，每個O結合2個Si。(2)硅酸鹽的特性硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有、于水、耐高溫、耐腐蝕等特點。3．常見的硅酸鹽材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土，輔助原料：適量的石膏設備陶瓷窯玻璃窯水泥回轉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、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維等大量用于建筑和水利工程二、硅和二氧化硅1.單質硅①晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結構類似于金剛石，熔沸點很高、硬度大，導電能力介于導體和絕緣體之間，是良好的材料。②高純硅的制備：(1)硅的存在與結構存在原子結構示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第位(2)高純硅的制備eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(1800～2000℃))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1100℃))eq\x(高純硅)①②③其中涉及的主要化學反應為①②③(3)硅的用途高純硅廣泛用于信息技術和新能源技術等領域。2.二氧化硅的性質①晶體類型：共價晶體，SiO2用于生產。②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=。③高溫下，Na2CO3、CaCO3與SiO2反應制玻璃的化學方程式為：、。④與氫氟酸反應的化學方程式為：?！練w納總結】(1)一般情況下，非金屬單質為絕緣體，但石墨為導體、硅為半導體。(2)非金屬單質一般不與酸反應，但Si既能與NaOH溶液反應又能與HF反應：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。(3)SiO2既能與酸(HF)反應，又能與堿(NaOH)反應，但SiO2不是兩性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物。(4)SiO2能與氫氟酸反應，故不能用玻璃容器盛放氫氟酸，可以用氫氟酸刻蝕玻璃。三、新型無機非金屬材料1．新型陶瓷新型材料成分性能主要應用金剛砂碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化磨料、耐高溫結構材料、耐高溫半導體材料高溫結構陶瓷碳化硅、氮化硅、金屬氧化物耐高溫、抗氧化、耐腐蝕用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等壓電陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽等能實現(xiàn)機械能和電能的相互轉化用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等透明陶瓷氧化鋁、氧化釔等透明陶瓷；氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷具有優(yōu)異的光學性能、耐高溫、絕緣性好用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測窗等超導陶瓷—臨界溫度下具有超導性用于電力、交通、醫(yī)療等領域2.碳納米材料概念性能用途富勒烯由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，如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，有相當高的強度和優(yōu)良的電學性能生產復合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導率高，具有很高的強度在光電器件、超級電容器、電池、復合材料等方面的應用研究在不斷深入教材習題01陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是()A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經高溫燒結而成C．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽D．陶瓷化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點解題思路教材習題02下列有關硅的說法不正確的是()A．硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料B．硅的導電性介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應D．加熱到一定程度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應解題思路核心考點一：傳統(tǒng)無機非金屬材料【例1】世界瓷都—泉州德化盛產陶瓷，下列說法不正確的是()A．國產C919用到的氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料B．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽C．陶瓷化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點D．瓷器的青色來自氧化鐵(Fe2O3)核心考點二：新型無機非金屬材料【例2】根據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機使用了多種防熱材料。例如，機身和機翼下表面使用高溫陶瓷瓦。下列對新型陶瓷材料的有關敘述中，錯誤的是()A．高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它是生物陶瓷C．氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面D．新型無機非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，但是強度比較差核心考點三：硅的性質【例3】下列有關硅及其化合物的說法正確的是()A．硅在自然界中以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在B．硅晶體是良好的半導體，可用于制造光導纖維C．木材浸過水玻璃后，不易著火D．SiO2是酸性氧化物，不與任何酸發(fā)生反應核心考點四：二氧化硅的性質【例4】下列關于二氧化硅的敘述中正確的是()A．硅原子和碳原子最外層電子數(shù)相同，二氧化硅和二氧化碳分子結構也相同B．二氧化硅能與氫氧化鈉溶液和氫氟酸反應，所以二氧化硅是兩性氧化物C．二氧化硅中硅元素為＋4價，二氧化硅具有氧化性D．在二氧化硅中，每個硅原子結合2個氧原子【基礎練】1.（湖南省長沙市明德中學2023-2024學年高一月考）最近，華為Mate70Pro上市，其搭載的新型麒麟9000s芯片，突破了美國的芯片封鎖，實現(xiàn)了智能手機5G芯片國產化。下列有關說法正確的是A．晶體硅和無定形硅是硅元素的同素異形體，二者化學性質完全不同B．工業(yè)粗硅的冶煉方法為，在該反應中作還原劑C．硅是芯片的主要成分之一，晶體硅是一種性能優(yōu)良的半導體材料，它屬于非電解質D．光刻膠是制造芯片的關鍵材料，金屬氧化物納米顆粒光刻膠由金屬氧化物納米簇和溶劑等組成，是一種膠體2.（廣西防城港市高級中學2023-2024學年高一月考）2023年中國“大國重器”頻頻問世，彰顯了中國科技發(fā)展的巨大成就。下列有關說法正確的是A．“夢天實驗艙”原子鐘利用電子躍遷計時，工作時發(fā)生化學變化B．“天問一號”火星車的保溫材料為納米氣凝膠，能產生丁達爾效應C．華為麒麟芯片是國產最強手機芯片，目前已經獲得多個“世界第一”，芯片的半導體材料為D．中國天眼發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波，其使用的碳化硅材料為傳統(tǒng)無機非金屬材料3.（北鄭口中學2023-2024學年高一期末）無機非金屬材料中，硅一直扮演著重要的角色。下列有關硅及其化合物的說法中正確的是A．最外層有四個電子，位于元素周期表的第三周期第VA族B．是酸性氧化物，可以與水反應：C．硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在D．碳化硅具有優(yōu)異的耐高溫性能是因為碳原子和硅原子通過離子鍵連接，硬度很大4.（重慶市第七中學2023-2024學年高一月考）下列有關材料的說法，不正確的是A．中國深海載人潛水器“蛟龍?zhí)枴钡陌l(fā)動機使用的氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料B．華為首款5G手機搭載了智能7nm制程SOC“麒麟980”手機芯片的主要成分是二氧化硅C．光伏電池是以硅為基底的硅太陽能電池，將光能直接轉化為電能D．北京冬奧會展示的智能服飾含有石墨烯，石墨烯與金剛石互為同素異形體5.（廣東省江門市2023-2024學年高一質量檢測）硅及其化合物是重要的新型無機非金屬材料。下列說法不正確的是A．高溫下用焦炭還原SiO2制備粗硅B．SiO2與水反應生成硅酸C．常溫下可以用氫氟酸刻蝕SiO2D．SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應6.（重慶市涪陵五中2023-2024學年高一月考）下列說法錯誤的是A．氮化硅陶瓷、光導纖維、硅酸鹽水泥均屬于新型無機非金屬材料B．重晶石（BaSO4）可用作消化系統(tǒng)X射線檢查的內服藥劑C．月球探測器使用的太陽能電池板，其主要成分是單質硅D．液氨汽化時吸收大量的熱，液氨可以作制冷劑7.（江蘇省南京市六校聯(lián)合體2023-2024學年高一期中）化學與生活、科技、社會發(fā)展息息相關，下列說法不正確的是A．二氧化硅可用作航天器的太陽能電池板B．將礦物燃料脫硫脫硝可有效防止酸雨C．通訊材料碳納米管與石墨烯互為同素異形體D．“綠氫”火炬儲氫瓶中的儲氫合金是新型合金材料8.（安徽師大附中2023-2024學年高一測試）科學生產中蘊藏著豐富的科學知識?；瘜W改善人類生活，創(chuàng)造美好世界。下列生產、生活情境中涉及的原理不正確的是A．太陽能電池板廣泛應用在航天器上，利用的是的光電性質B．可用酸化的溶液來鑒別和兩種氣體C．華為麒麟芯片的主要成分是硅D．中國天眼FAST用到的是新型無機非金屬材料9.（安徽省蕪湖市一中2023-2024學年高一期中）從科技前沿到人類的日常生活，化學無處不在，下列說法不正確的是A．食品中添加二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用B．普通硅酸鹽水泥的生產以黏土和石灰石為主要原料C．“華為麒麟980”手機中芯片的主要成分是硅D．碳納米材料是一類有機高分子材料，主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯等10.（清華大學附中2023-2024學年高一月考）如圖為石墨烯-硅太陽能電池結構模型。下列說法中，不正確的是A．石墨烯屬于化合物 B．硅是應用廣泛的半導體材料C．二氧化硅可用來生產光導纖維 D．石墨烯-硅太陽能電池可將太陽能轉化為電能【提升練】11.（江蘇省江陰市2023-2024學年高一調研）下列反應中所表現(xiàn)的化學性質或作用不正確的是A．表現(xiàn)酸性B．將揮發(fā)性酸酐從其鹽中置換出來C．表現(xiàn)氧化性D．應用于刻蝕玻璃12.（重慶市南開中學校2023-2024學年高一期中）實驗室用還原（沸點：31.85℃，密度為）制備高純硅的裝置如圖所示（夾持裝置和尾氣處理裝置略去），下列說法正確的是A．裝置Ⅲ的燒杯中盛裝的是冰水B．實驗時，應先加熱管式爐，再打開活塞KC．該實驗中滴加13.55mL，制得高純硅2.814g，則的利用率為75%D．為鑒定高純硅中是否含微量鐵單質，需要用的試劑為鹽酸、硫氰化鉀溶液13.（河南省濮陽市2023-2024學年高一聯(lián)考）氮化硅常用于制造耐高溫管、切削工具。某小組以石英砂為原料制備氮化硅的微型流程如圖1所示：下列敘述正確的是A．反應①的氧化產物為CO2 B．粗硅中可能含有金剛砂C．反應③中的NH3可通過加熱NH4Cl制備 D．反應③的尾氣可用圖2所示裝置吸收14.（湖北省部分重點中學2023-2024學年高一期中）太空特殊環(huán)境對太空芯片有著極為苛刻的要求，太空芯片的材料有硅基芯片、GaN芯片、金剛石、石墨烯、AlN等。已知Ga與Al的性質相似，下列說法正確的是A．金剛石、石墨烯互為同位素B．上述物質涉及的元素均為短周期元素C．使用石英砂與焦炭制備粗硅時發(fā)生的反應為D．Ga與NaOH溶液反應的