2024年高考化學第一輪復習講義：專題4　第27講　硅　無機非金屬材料

第27講硅無機非金屬材料[復習目標]1.了解硅及其重要化合物的結(jié)構(gòu)特點、性質(zhì)和用途。2.掌握無機非金屬材料的性質(zhì)和用途。考點一碳族元素硅和二氧化硅1．碳族元素概述(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于ⅣA族元素，又稱碳族元素，其價電子排布式為________________。(2)碳的單質(zhì)①碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為__________。②幾種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點金剛石：________空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面________層狀結(jié)構(gòu)，C60是由60個碳原子形成的足球狀分子晶體。2．硅(1)存在：硅在自然界中全部以________存在，在地殼中的含量僅次于氧。(2)單晶硅的物理性質(zhì)：灰黑色，屬于共價晶體，硬度大，熔、沸點高，具有金屬光澤。(3)硅制取由石英砂制取并獲得高純硅的主要反應的化學方程式如下：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))________；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl。3．二氧化硅與二氧化碳的比較化學式SiO2CO2晶體類型____晶體____晶體用途制造光導纖維的主要原料干冰可用于人工降雨與水反應不反應CO2＋H2OH2CO3與C反應SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))________________C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO與HF反應SiO2＋4HF=________________不反應均屬于______氧化物(1)能與堿反應生成鹽和水，如SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)能與某些金屬氧化物反應，如SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3(3)能與某些鹽反應，如SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑1．12C、13C、14C是碳的三種同素異形體()2．金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)()3．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻獙儆谘趸€原反應()4．Si是半導體材料，可用于制作太陽能電池()5．SiO2與NaOH溶液反應生成鹽和水，也可以和氫氟酸反應，所以SiO2是兩性氧化物()1．下列關于硅的說法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體B．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應2．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑a．反應①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃b．反應②中SiO2表現(xiàn)出氧化性c．反應③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理e．反應⑤中SiO2未參加氧化還原反應A．a(chǎn)ceB．bdeC．cdeD．a(chǎn)b3．科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：容器①中進行的反應為①Si(粗)＋3HCl(g)eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應為②SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋3HCl。下列說法不正確的是()A．該工藝流程的優(yōu)點是部分反應物可循環(huán)使用B．①和②互為可逆反應C．該流程中需要隔絕空氣D．粗硅制備不能通過SiO2eq\o(→,\s\up7(HClaq))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(高溫))Si實現(xiàn)考點二無機非金屬材料1．常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯2.新型無機非金屬材料(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。(2)碳納米材料①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領域有廣闊的應用前景。(3)特殊功能的含硅材料①碳化硅共價晶體，具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。②含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽()2．二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃()3．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作()4．壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化()5．石墨烯的電阻率低，熱導率也低()6．傳統(tǒng)的無機非金屬材料均為硅酸鹽材料()1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是()A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變D．反應器中發(fā)生的反應為氧化還原反應2．(2023·廣西模擬)新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示：下列有關說法正確的是()A．石墨烯是一種新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素異形體D．氧化石墨烯具有一定的親水性3．世博會中國館——“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)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為_____________________________、___________________________________________________________(用化學方程式表示)。(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制備普通玻璃的主要反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________(任寫一個)。(3)石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是____________________________________________________________________(填化學式)。(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(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1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維(2022·浙江，8A)()(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導纖維(2022·廣東，12A)()(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022·湖南，2D)()(4)單晶硅熔點高，所以可用作半導體材料(2022·江蘇，7B)()(5)冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料(2022·遼寧，1A)()(6)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(2022·遼寧，1B)()2．(2022·河北，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．陶瓷燒制的過程為物理變化D．白瓷的白色是因鐵含量較高3．(2022·廣東，3)廣東一直是我國對外交流的重要窗口，館藏文物是其歷史見證。下列文物主要由硅酸鹽制成的是()文物選項A.南宋鎏金飾品B.蒜頭紋銀盒C.