2020年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊(cè) 第5章 第三節(jié)　無(wú)機(jī)非金屬材料

第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解硅酸鹽及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品(陶瓷、玻璃、水泥)的工業(yè)生產(chǎn)(原料、設(shè)備等)。2.了解硅和二氧化硅的性質(zhì)，認(rèn)識(shí)碳化硅、氮化硅、納米材料等新型無(wú)機(jī)非金屬材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的應(yīng)用，增強(qiáng)關(guān)注社會(huì)的意識(shí)和責(zé)任感。一、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——硅酸鹽材料1.硅酸鹽及其結(jié)構(gòu)(1)硅酸鹽的概念硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱(chēng)。它們種類(lèi)繁多、組成各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在自然界中廣泛存在。(2)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，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。(3)硅酸鹽的特性硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。2.常見(jiàn)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(shè)備—玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分成分復(fù)雜硅酸鈉(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)特點(diǎn)抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱(chēng)為玻璃態(tài)物質(zhì)，無(wú)固定熔點(diǎn)，在某一溫度范圍內(nèi)軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的混合物()(2)硅酸鹽結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定()(3)硅氧四面體中，硅原子與氧原子都是以共價(jià)鍵結(jié)合()(4)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()(5)陶瓷、玻璃、水泥的生產(chǎn)都需要在高溫下進(jìn)行()(6)玻璃和水泥生產(chǎn)中都發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√(6)√1.傳統(tǒng)的玻璃、陶瓷都是硅酸鹽產(chǎn)品，根據(jù)你的觀察和使用經(jīng)驗(yàn)，將它們的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)填入下表。材料物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)玻璃陶瓷答案材料物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)玻璃硬度大、耐磨損、耐高溫、較脆很穩(wěn)定陶瓷硬度大、耐磨損、耐高溫很穩(wěn)定2.硅酸鈉(俗名泡花堿)是一種最簡(jiǎn)單的硅酸鹽。(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)。相關(guān)鏈接硅酸鹽的豐富性和多樣性由于鋁與硅在元素周期表中位置相鄰、粒子大小相近，＋3價(jià)的鋁常或多或少地置換硅酸鹽中＋4價(jià)的硅而形成鋁硅酸鹽。為了保持電中性，會(huì)伴隨引入其他正離子，從而大大增加了硅酸鹽品種的多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時(shí)也為應(yīng)用硅酸鹽材料提供了更廣闊的選擇。硅酸鹽巖石長(zhǎng)期在水和大氣中二氧化碳的侵蝕下，風(fēng)化為黏土，并且形成土壤膠體。土壤膠體粒子表面積巨大且?guī)ж?fù)電，能與NHeq\o\al(＋,4)、K＋等數(shù)十種生物所需的營(yíng)養(yǎng)離子相互作用，使土壤具有保肥能力。這是大自然對(duì)人類(lèi)及地球生物的饋贈(zèng)，我們應(yīng)該愛(ài)護(hù)大地母親。保持土壤的良好結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，就是保證農(nóng)業(yè)、牧業(yè)和林業(yè)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。1.下列關(guān)于硅酸鹽材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.生活中常見(jiàn)的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料答案B解析普通玻璃主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。2.下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是()A.這是一種礦物膠，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)答案D解析水玻璃為硅酸鈉溶液，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但可與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成硅酸沉淀。3.某博物館陳列著大量明清磚瓦和精美瓷器(婺州窯)，婺州窯瓷器胎體的原料為高嶺土[AlnSi2O5(OH)4]。下列說(shuō)法不正確的是()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)代已能燒制陶器答案C解析根據(jù)化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0的規(guī)則：n×(＋3)＋2×(＋4)＋5×(－2)＋4×(－1)＝0，解得n＝2。二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料1.硅和二氧化硅(1)硅的存在與性質(zhì)①硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在；②單質(zhì)硅是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料；③高溫下，硅能與氧氣反應(yīng)生成SiO2，與氯氣反應(yīng)生成SiCl4。(2)二氧化硅的性質(zhì)①二氧化硅硬度大、熔點(diǎn)高，不溶于水；②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；③具有氧化性：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；④特性：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。2.新型陶瓷(1)新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比，在成分上有很大的變化，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。(2)常見(jiàn)新型陶瓷及其用途(連線)(3)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷——碳化硅(SiC)碳化硅俗稱(chēng)金剛砂，它是由碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接而形成，與金剛石的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，具有硬度大和優(yōu)異的高溫抗氧化性能。3.碳納米材料(1)富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng)，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是C60。(2)碳納米管是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，具有高強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能。(3)石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度。碳納米材料有不同的結(jié)構(gòu)碳原子排列方式不同和性質(zhì)。(1)硅晶片是生產(chǎn)芯片的基礎(chǔ)材料()(2)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維的原料是二氧化硅()(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能與堿反應(yīng)，不能與酸反應(yīng)()(4)磨口玻璃塞試劑瓶不能盛放燒堿溶液，但能盛放氫氟酸()(5)金剛砂和金剛石結(jié)構(gòu)類(lèi)似，互為同素異形體()(6)富勒烯和石墨烯完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√1.工業(yè)制備高純硅的原理如圖所示：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(1800～2000℃),\s\do5(①焦炭))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(300℃),\s\do5(②HCl))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(1100℃),\s\do5(③H2))eq\x(高純硅)(1)寫(xiě)出工業(yè)制備高純硅反應(yīng)的化學(xué)方程式：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl。(2)上述反應(yīng)共同的反應(yīng)類(lèi)型是氧化還原反應(yīng)(或置換反應(yīng))，反應(yīng)①中焦炭的作用是還原劑，反應(yīng)③中氫氣的作用是還原劑。(3)在半導(dǎo)體工業(yè)中有這樣一句行話：“從沙灘到用戶”，你是如何理解的？提示沙子的主要成分是SiO2，作為半導(dǎo)體材料的硅單質(zhì)是用焦炭還原SiO2制得的。2.回答下列問(wèn)題。(1)碳和硅的原子結(jié)構(gòu)有何異同？從二者在元素周期表中的位置能獲得什么信息？提示原子的最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)不同。不在同一周期，位于同一族。從二者在周期表中的位置可知碳的非金屬性強(qiáng)于硅。(2)碳和硅單質(zhì)的存在形式有何相似之處？其性質(zhì)有何不同？提示單質(zhì)都有晶體和無(wú)定形兩種。硅晶體是良好的半導(dǎo)體材料，而石墨是良導(dǎo)體，金剛石、C60不導(dǎo)電。(3)碳和硅的氧化物有何異同？提示硅的氧化物只有SiO2，而碳的氧化物有CO和CO2兩種。SiO2、CO2均屬于酸性氧化物，CO屬于不成鹽氧化物。SiO2為固態(tài)，存在于地表及地殼中；CO2、CO為氣態(tài)，存在于大氣中；SiO2的性質(zhì)比CO2更穩(wěn)定等。3.氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1300℃時(shí)反應(yīng)獲得。(1)根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是________(填字母)。A.制汽輪機(jī)葉片 B.制有色金屬C.制永久性模具 D.制造柴油機(jī)(2)寫(xiě)出氮原子結(jié)構(gòu)示意圖________，根據(jù)元素周期律知識(shí)，請(qǐng)寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式________________________________________________________________________。(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)，試推測(cè)該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________________。答案(1)ACD(2)Si3N4(3)Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑(4)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(強(qiáng)熱))Si3N4＋12HCl相關(guān)鏈接近幾年，具有特殊功能的特殊的含硅材料得到迅速發(fā)展。例如硅與碳的化合物碳化硅(SiC，俗稱(chēng)金剛砂)，具有金剛石結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙、砂輪的磨料；含4%硅的硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，主要用作變壓器鐵芯；人工合成的硅橡膠是目前最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠，在－60～250℃仍能保持良好的彈性，用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的零件和絕緣材料等；人；等等。1.下列物品或設(shè)備的成分中含有二氧化硅的是()①門(mén)窗玻璃②水晶鏡片③石英鐘表④瑪瑙首飾⑤硅太陽(yáng)能電池⑥光導(dǎo)纖維⑦計(jì)算機(jī)芯片A.①②③④⑥ B.全部C.⑤⑦ D.①②⑥⑦答案A解析玻璃、石英、水晶、瑪瑙和光導(dǎo)纖維的成分中都含有二氧化硅，計(jì)算機(jī)芯片、硅太陽(yáng)能電池的主要成分是單質(zhì)硅。2.(2018·三門(mén)峽高一期末)高純度晶硅是典型的無(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\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高溫))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③過(guò)量H2),\s\do5(1100℃))Si(純)下列說(shuō)法不正確的是()A.步驟①的化學(xué)方程式：SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B.步驟①中每生成1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C.步驟③中的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)D.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)纖維的基本原料答案A解析步驟①的反應(yīng)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。3.下列物質(zhì)與其對(duì)應(yīng)的用途搭配不正確的是()A.高能燃料——火箭動(dòng)力B.石英砂——制造光導(dǎo)纖維C.半導(dǎo)體硅晶片——制造計(jì)算機(jī)芯片D.高強(qiáng)度耐火陶瓷——制造輪船答案D解析制造輪船材料為鋼鐵，不能選用高強(qiáng)度耐火陶瓷。課時(shí)對(duì)點(diǎn)練A組基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練題組一傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料1.硅酸鹽材料是傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料。下面有關(guān)硅酸鹽材料的說(shuō)法，正確的是()A.普通玻璃的主要成分是純堿、石灰石和石英B.制造水泥的主要原料是石灰石和黏土C.水玻璃的成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D.陶器比瓷器的結(jié)構(gòu)致密，幾乎不吸水答案B解析普通玻璃的主要成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅；水玻璃是硅酸鈉的水溶液；瓷器的結(jié)構(gòu)致密，幾乎不吸水。2.制造水泥和普通玻璃都需要的原料是()A.石灰石 B.黏土C.純堿 D.硅酸鈉答案A解析生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂；生產(chǎn)水泥以黏土和石灰石為主要原料。題組二新型無(wú)機(jī)非金屬材料3.被譽(yù)為21世紀(jì)“材料之星”的是()A.石英砂 B.鈦合金材料C.納米材料 D.半導(dǎo)體硅晶片答案C解析被譽(yù)為21世紀(jì)“材料之星”的是納米材料，其中碳納米管是一種奇異分子，它是使用一種特殊的化學(xué)氣相方法，使碳原子形成長(zhǎng)鏈來(lái)生長(zhǎng)出的超細(xì)管子，碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。4.碳化硅(SiC)陶瓷基復(fù)合材料是一種新型熱結(jié)構(gòu)材料。在空氣中，碳化硅能與熔融的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)：SiC＋2NaOH＋2O2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋X＋H2O，下列有關(guān)X物質(zhì)的化學(xué)式推斷中，正確的是()A.SiO2B.COC.CO2D.Na2CO3答案C解析根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和質(zhì)量守恒定律可知X物質(zhì)的化學(xué)式為CO2。5.碳納米管是繼足球烯(C60)以后發(fā)現(xiàn)的又一種碳單質(zhì)，以下有關(guān)碳納米管與足球烯(C60)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.它們的物理性質(zhì)有較大差異B.在常溫下它們的化學(xué)性質(zhì)都穩(wěn)定C.它們是不同的碳單質(zhì)D.它們分別完全燃燒后生成物不同答案D解析碳納米管和足球烯中碳原子排列方式不同，物理性質(zhì)不同；它們都是碳單質(zhì)，都是純凈物，在通常情況下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定；二者完全燃燒時(shí)都生成二氧化碳。6.太空航天器常穿上用新型陶瓷材料制成的“外衣”，在穿越大氣層時(shí)，能克服“熱障”安全返回地面，這種外衣主要利用了材料的()A.絕緣性好 B.密度大C.耐高溫和隔熱性好 D.硬度大答案C解析因?yàn)楹教炱髟诖┻^(guò)稠密的大氣層返回地球的過(guò)程中與大氣劇烈摩擦，產(chǎn)生高溫，為了防止燒毀航天器，所以這種材料應(yīng)具備耐高溫的特點(diǎn)；還有要防止艙內(nèi)溫度過(guò)高導(dǎo)致對(duì)宇航員產(chǎn)生危險(xiǎn)，這種材料還應(yīng)具備隔熱性好的特點(diǎn)。題組三硅和二氧化硅7.我國(guó)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號(hào)”的問(wèn)世，填補(bǔ)了我國(guó)計(jì)算機(jī)制造史上的一項(xiàng)空白。下列對(duì)晶體硅的有關(guān)敘述正確的是()A.晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電答案A解析晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以物理性質(zhì)與金剛石相似，熔、沸點(diǎn)高，硬度大；硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但常溫下可與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)；晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，被廣泛使用；晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質(zhì)。8.(2019·長(zhǎng)春市十一中期末)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B.水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品C.可用反應(yīng)Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)制取硅酸D.SiO2既能與HF反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，所以SiO2是兩性氧化物答案C解析SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，而硅用于半導(dǎo)體材料，故A錯(cuò)誤；水晶主要成分為SiO2，不屬于硅酸鹽，故B錯(cuò)誤；SiO2能與HF反應(yīng)生成四氟化硅和水，不是鹽和水，且二氧化硅只能與一種酸反應(yīng)，不是兩性氧化物，屬于酸性氧化物，故D錯(cuò)誤。9.下列說(shuō)法正確的是()A.光導(dǎo)纖維的主要成分為二氧化硅B.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸C.二氧化硅的俗名叫水玻璃，不溶于水D.硅在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)答案A解析二氧化硅是酸性氧化物，可溶于氫氟酸；硅酸鈉的水溶液俗名叫水玻璃，易溶于水；硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在。10.氮化硅陶瓷因其熔點(diǎn)高，對(duì)于金屬及氧化物熔體具有相當(dāng)?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來(lái)越多地被應(yīng)用于熱工的各個(gè)領(lǐng)域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。(1)下列關(guān)于氮化硅陶瓷的說(shuō)法正確的是________(填字母)。A.硅粉合成氮化硅的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)B.氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D.太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為氮化硅(2)在燒結(jié)氮化硅陶瓷的過(guò)程中，二氧化硅、碳、氮?dú)庖晕镔|(zhì)的量之比3∶6∶2反應(yīng)生成兩種化合物。①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________________________。②該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為_(kāi)__________________________________________。答案(1)AC(2)①3SiO2＋2N2＋6Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋6CO②7∶9解析(1)Si與N2反應(yīng)前后，N、Si元素的化合價(jià)發(fā)生變化，故屬于氧化還原反應(yīng)，A正確；氮化硅屬于新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯(cuò)誤；根據(jù)氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正確；太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為硅，D錯(cuò)誤。6Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋6CO。②根據(jù)反g·mol－1)＝7∶9。B組綜合強(qiáng)化練1.(2019·合肥一中高一檢測(cè))根據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機(jī)使用了多種防熱材料。例如，機(jī)身和機(jī)翼下表面使用高溫陶瓷瓦。下列對(duì)新型陶瓷材料的有關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()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)度比較差答案D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，能抵抗冷熱沖擊，且有電學(xué)性能等若干優(yōu)點(diǎn)，D錯(cuò)誤。2.(2018·福州高一段考)制備硅單質(zhì)時(shí)，主要化學(xué)反應(yīng)如下：①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗硅)＋2CO↑，②Si(粗硅)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4，③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純硅)＋4HCl，下列對(duì)上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中，不正確的是()A.①③為置換反應(yīng)B.①②③均為氧化還原反應(yīng)C.②為化合反應(yīng)D.三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原答案D解析在反應(yīng)②中Si元素化合價(jià)升高，被氧化。3.氮化鋁(AlN)是一種新型陶瓷材料?？赏ㄟ^(guò)如下反應(yīng)制備：Al2O3＋N2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2AlN＋3CO關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)B.Al2O3是氧化劑C.N2發(fā)生還原反應(yīng)D.每反應(yīng)1molN2轉(zhuǎn)移3mol電子答案C解析在該氧化還原反應(yīng)中，只有氮元素的化合價(jià)降低，氮?dú)鉃檠趸瘎l(fā)生還原反應(yīng)；氮元素化合價(jià)由0價(jià)變化為－3價(jià)，則每反應(yīng)1molN2轉(zhuǎn)移6mol電子。4.二氧化硅是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是()A.圖中所有反應(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.可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高答案C解析圖中二氧化硅與碳、硅與氯氣、四氯化硅與氫氣的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)；石英砂(主要成分為SiO2)與鹽酸不反應(yīng)，碳酸鈣能與鹽酸反應(yīng)，用鹽酸可溶解除去石英砂中的碳酸鈣；光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，而不是硅酸鹽；玻璃是混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。5.下列溶液中①碳酸鈉溶液；②氫氟酸；③氫氧化鈉溶液；④氯化鈉溶液，可以盛放在玻璃試劑瓶中但不能用磨口玻璃塞的是()A.①③B.②④C.②③D.①④答案A解析①③項(xiàng)中溶液呈堿性，不能與光滑的玻璃反應(yīng)，但能與磨口玻璃塞裸露的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠，具有良好的黏結(jié)性，易使瓶塞與瓶口粘在一起而難以開(kāi)啟。氫氟酸能腐蝕玻璃，不能用玻璃試劑瓶存放。6.除去二氧化硅中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解②加水煮沸③過(guò)濾④加稀鹽酸⑤加稀硫酸，正確的操作順序是()A.①③B.④③C.⑤③D.②③答案B解析加稀鹽酸與CaO、CaCO3反應(yīng)生成CaCl2溶液，然后過(guò)濾得到SiO2固體。注意不能選用稀硫酸，因CaSO4微溶，不易分離出SiO2。7.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。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________(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_(kāi)____________，工藝師常用________(填物質(zhì)名稱(chēng))來(lái)雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒，說(shuō)明Na2SiO3可用作________，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________(填字母)。A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝(4)工業(yè)上常用2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中有元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是________________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是________。答案(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氫氟酸(3)阻燃劑D(4)CSiO2解析(1)陶瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽，生石灰是氧化鈣，不屬于硅酸鹽。(2)二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；氫氟酸能夠與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，可用來(lái)雕刻玻璃。(3)硅酸鈉不能燃燒，可以用作阻燃劑；普通玻璃坩堝、石英玻璃坩堝都含有二氧化硅，能夠與純堿發(fā)生反應(yīng)，氧化鋁與純堿也能夠發(fā)生反應(yīng)，所以高溫熔融純堿時(shí)應(yīng)選用鐵坩堝。(4)該反應(yīng)中SiO2作氧化劑，C作還原劑。8.(2019·天津一中下學(xué)期開(kāi)學(xué)考試)某實(shí)