無機(jī)非金屬材料-2022-2023學(xué)年高一化學(xué)期中期末復(fù)習(xí)微專題(人教版2019必修第二冊)

微專題03無機(jī)非金屬材料考點(diǎn)1硅酸鹽材料[典例1]過量的泥沙、純堿、石灰石熔融后生成()①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一種硅酸鹽產(chǎn)品A．①和④ B．②和⑤C．③ D．②[答案]B[解析]本題主要考查了硅酸鹽材料的制備和用途，泥沙的主要成分是SiO2和硅酸鹽，SiO2、純堿、石灰石可制玻璃，而玻璃是硅酸鹽產(chǎn)品之一，故正確答案為B。[典例2]下列對制取水泥和玻璃的共同特點(diǎn)的敘述中，錯誤的是()A．生產(chǎn)設(shè)備相同B．原料中均有石灰石C．反應(yīng)都在高溫下進(jìn)行D．發(fā)生的都是復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化[答案]A[解析]水泥和玻璃的原料中均含有石灰石，但生產(chǎn)設(shè)備不同，水泥為水泥回轉(zhuǎn)窯，而玻璃為玻璃熔爐。三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品——玻璃、水泥、陶瓷玻璃水泥陶瓷原料純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土；輔助原料：適量的石膏黏土設(shè)備玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯—主要成分硅酸鈉(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)成分復(fù)雜特點(diǎn)玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)物質(zhì)，無固定熔點(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，很容易凝固變硬抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣[典例3]硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式來表示它們的組成，如Mg2SiO4的氧化物形式表示為2MgO·SiO2；Al2Si2O5(OH)4(高嶺石)的氧化物形式表示為Al2O3·2SiO2·2H2O。有資料顯示，三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)可用于治療胃酸過多的疾病，是因為該物質(zhì)難溶于水，服用后能中和胃酸，而且作用持久。(1)三硅酸鎂的化學(xué)式改寫成氧化物的形式為。(2)三硅酸鎂中和胃酸(HCl)的化學(xué)反應(yīng)方程式為。[解析]由題中列舉的硅酸鹽的表示形式可知，三硅酸鎂的化學(xué)式改寫成氧化物的形式為2MgO·3SiO2·nH2O。由2MgO·3SiO2·nH2O知，三硅酸鎂跟鹽酸的反應(yīng)可看做是“MgO”與“HCl”的反應(yīng)。[答案](1)2MgO·3SiO2·nH2O。(2)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3H2SiO3＋(n－1)H2O。核心素養(yǎng)硅酸鹽(如Na2SiO3)(1)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。(2)與酸反應(yīng)：①與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。②與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。(3)硅酸鹽組成的表示通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO·3MgO·4SiO2。提醒：①Na2SiO3的水溶液是一種黏合劑，是制備硅膠和木材防火劑等的原料；Na2SiO3易與空氣中的CO2、H2O反應(yīng)，要密封保存。②可溶性碳酸鹽、硅酸鹽的水溶液呈堿性，保存該溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，應(yīng)用橡膠塞?？键c(diǎn)2新型無機(jī)非金屬材料[典例4]硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純度硅。三氯硅烷(SiHCl3，可燃)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程如圖所示：①由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)方程式為。②整個制備過程中必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇H2O劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能造成的后果是。(2)光伏產(chǎn)業(yè)需二氧化硅作為原料生成晶體硅，下列說法正確的是(填字母)。A．利用二氧化硅可開發(fā)導(dǎo)電材料B．芯片的主要成分是二氧化硅C．二氧化硅與氧化鈣的反應(yīng)產(chǎn)物為玻璃的主要成分之一D．二氧化硅能與水反應(yīng)生成硅酸[解析](1)①反應(yīng)物為SiHCl3、H2，生成物為Si(純)、HCl：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1357K))Si(純)＋3HCl。②SiHCl3和H2O發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3(膠體)＋3HCl↑＋H2↑。因SiHCl3、H2在O2中都能燃燒，所以混有O2時可能引起爆炸。(2)SiO2不導(dǎo)電，不可能利用SiO2開發(fā)導(dǎo)電材料；芯片的主要成分是晶體硅；SiO2與CaO在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成CaSiO3，CaSiO3為玻璃的主要成分之一；SiO2不溶于水，也不與H2O反應(yīng)。[答案](1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1357K))Si(純)＋3HCl。②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3(膠體)＋3HCl↑＋H2↑。O2與SiHCl3、H2混合引起爆炸。(2)C。[核心素養(yǎng)]1．工業(yè)制備純硅的基本流程及方程式：(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高溫))Si(粗)＋2CO↑(2)Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up17(△))SiCl4，Si(粗)＋3HCleq\o(=,\s\up17(△))SiHCl3＋H2(3)SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up17(高溫))Si(純)＋4HCl，SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(高溫))Si(純)＋3HCl。2．實驗室制硅：(1)將細(xì)砂(SiO2)和鎂粉混合加熱，制得粗硅：SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up17(高溫))2MgO＋Si(粗)；(2)制得的粗硅中往往含有鎂、氧化鎂，可以用鹽酸除去：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑，MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O；(3)過濾，濾渣即為純硅。[典例5]下列說法不正確的是()A．SiO2不溶于水，也不能跟水反應(yīng)生成硅酸B．將CO2通入Na2SiO3溶液中可制得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶體中不存在單個的SiO2分子[答案]C[解析]SiO2不溶于水，也不能與水反應(yīng)生成H2SiO3，H2SiO3是利用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得的；SiO2雖然是酸性氧化物，但它可以與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，氫氟酸用于刻蝕玻璃就是利用了SiO2的這一性質(zhì)；SiO2晶體是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，不存在單個的SiO2分子。[典例6]硅是無機(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。請回答下列問題：(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是(填標(biāo)號)。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(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作，Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是(填標(biāo)號)。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\up17(高溫))Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中有元素化合價升高的物質(zhì)是(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是。[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應(yīng)選用鐵坩堝。(4)該反應(yīng)中SiO2作氧化劑，C作還原劑。[答案](1)D。(2)氫氟酸。(3)阻燃劑，D。(4)CSiO2。[易錯提醒](1)要清楚含硅材料的成分是硅單質(zhì)、二氧化硅還是硅酸鹽。如：硅計算機(jī)芯片、太陽能電池(光電池)等二氧化硅水晶鏡片、瑪瑙飾物、光導(dǎo)纖維等硅酸鹽陶瓷、水泥、玻璃等(2)熔融燒堿、純堿等固體時，不能選用瓷坩堝，因為陶瓷中含SiO2，會與NaOH、Na2CO3發(fā)生反應(yīng)。同理，也不能用玻璃坩堝、石英坩堝等，但可以使用鐵坩堝。[典例7](雙選)碳及其化合物與科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境密切相關(guān)。下列有關(guān)說法中正確的是()A．12C、13C、14C、C60、石墨烯、金剛石都是碳的同素異形體，用途廣泛B．用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以實現(xiàn)“碳”的循環(huán)利用C．石墨烯和碳纖維都是新型無機(jī)非金屬材料D．碳納米管是一種有機(jī)合成纖維，其比表面積大，可用作新型儲氫材料[答案]BC[解析]A項，12C、13C、14C都是碳元素的三種核素，不是同素異形體，A錯誤。B項，CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料，所以能實現(xiàn)碳的循環(huán)利用，故B正確。C項，石墨烯、碳纖維都是碳的同素異形體，是無機(jī)非金屬材料，故C正確。D項，碳納米管是碳的同素異形體，是無機(jī)非金屬材料，不是有機(jī)合成纖維，故D錯誤，故選B、C。[典例8](雙選)硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法錯誤的是()A．二氧化硅是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料B．氮化硅陶瓷能承受高溫、高壓，所以用于制造汽輪機(jī)葉片、軸承等C．碳化硅硬度大、又稱“金剛砂”用于制作砂紙、砂輪D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)其中硅原子與硅氧鍵數(shù)目比為12【解析】硅單質(zhì)是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料，A錯誤；二氧化硅