无机非金属材料 - 副本

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1、无机非金属材料（1）主讲：黄冈中学优秀化学教师汪响林一、传统硅酸盐材料1、传统硅酸盐材料简介（1）含义：在材料家族里，有一类非常重要的材料叫做无机非金属材料。最初无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。像陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在我们日常生活中随处可见。由于这些材料的化学组成多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。（2）原料：传统硅酸盐材料一般是以黏土（主要成分为）、石英（主要成分为 SiO2）、钾长石（主要成分为 ）和钠长石（主要成分为）等为原料生产的。（3）结构和性质特点：这些原料中一般都含有硅氧四面体 结构单元。由于硅氧四面体结构的特殊性，决定了

2、挂酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。2、陶瓷（1）原料：黏土（2）设备：窑炉（3）工序：混合成型干燥烧结冷却陶瓷器（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。（5）种类：土器、瓷器、炻器等。（6）彩釉：烧制前，在陶瓷制品胚体表面涂一些含金属及其化合物的釉料，在烧结过程中因窑内空气含量的变化而发生不同的氧化还原反应，即产生表面光滑、不渗水且色彩丰富的一层彩釉。烧制时空气用量与彩釉颜色彩釉中的金属元素 空气过量 空气不足黄、红、褐、黑 蓝、绿黄绿 红紫、褐 褐、黑褐黄、绿、褐 蓝绿蓝、淡蓝 蓝（7）特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。3、玻璃

3、（1）原料：纯碱、石灰石、石英砂（2）设备：玻璃熔炉（3）工序：原料粉碎加热熔融澄清成型缓冷玻璃（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。主要反应： （5）种类及特性：种类 特性 用途普通玻璃 在较高温度下易软化 窗玻璃、玻璃器皿等石英玻璃 膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光 化学仪器、高压水银灯、紫外灯罩等光学玻璃 透光性好、有折光性和色散性 眼镜、照相机、显微镜和望远用透镜等玻璃纤维 耐腐蚀、耐高温、不导电、隔热、防虫蛀 玻璃钢、宇航服、光导、通信材料钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂 运动器材、汽车、火车用窗玻璃等有色玻璃蓝色（含 ）、红色（含 ）、紫色（含 ）、绿色（含 ）、普通玻璃

4、的淡绿色（含二价铁）4、水泥（1）原料：黏土、石灰石、辅助原料（2）设备：水泥回转窑（3）工序：原料研磨得生料生料煅烧得熟料再配以适量辅料（石膏、高炉矿渣、粉煤灰等）研磨成细粉水泥（4）原理：复杂的物理化学变化。（5）成分：硅酸三钙（ ）、硅酸二钙（）、铝酸三钙（ ）、铁铝酸钙（）等。（6）特性：水硬性（石膏的作用是调节水泥硬化速度）。5、对比小结水泥 玻璃 陶瓷主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 窑炉主要原料 石灰石和黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土反应原理 复杂的物理化学变化 略 复杂的物理化学变化反应条件 高温 高温 高温生产工序 磨烧磨 原料熔体玻璃混合成型干燥凝结冷却陶器主要成分 种类 不

5、同标号 普通玻璃、特种玻璃 土器、瓷器、炻器等特性 水硬性 无固定熔沸点，在一定温度范围内软化可制成各种形状抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘体二、例题分析：1、有关普通玻璃的叙述，错误的是（）A玻璃是混合物B制玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英、粘土C玻璃不是晶体D玻璃无固定的熔点答案：B2、在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的主要原料是（）ANa 2CO3B石灰石C石英D焦炭答案：B3、陶瓷已广泛应用于生活和生产中，下列不属于陶瓷制品的是（）A电器中的绝缘瓷管B实验室中的坩埚C实验室中的试管D建筑上烧制的砖瓦答案：C4、根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是（）原料中一定有含硅的物质

6、生成物含硅酸盐反应条件是高温发生了复杂的物理、化学变化ABCD解析：生产玻璃和水泥的条件是高温，原料为含硅物质，反应中都发生了复杂的物理、化学变化，产品为硅酸盐。答案：D5、已知某一硅酸盐可表示为 Mga(Si4O10)(OH)b（其中 a、b 为正整数），试回答：（1）a 与 b 应满足的关系是（写表达式）_；（2）a 能否等于 2？_（填“能”“不能”“无法确定”）（3）a=3 的硅酸盐的表达式（以氧化物的形式表示）_。解析：（1）根据化合价规则，可列式为：2a44=210b 简化为 2a=b4（2）令 a=2，则 b=0，故不能。（3）当 a=3 时，b=2，Mg a(Si4O10)(O

7、H)b为 Mg3(Si4O10)(OH)2，改写为氧化物的形式为：3MgO4SiO 2H2O答案：（1）2a=b4；（2）不能；（3）3MgO4SiO 2H2O- 返回 -同步测试1、美国科学家分析哈勃望远镜拍摄的照片发现，月球上有丰富的绿柱石矿藏，绿柱石又称绿宝石，其主要成分为 BenAl2(Si6O18)，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形成表示，则 n 为（）A1B2C3D42、下面对二氧化硅的叙述中，不正确的是（）A二氧化硅是一种坚硬难溶的固体，化学性质不活泼B二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸C二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸反应D二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别3

8、、地壳岩石中含有很多复杂的硅酸盐，像花岗石里的正长石（KAlSi 3O8）在空气中长期风化，进行复杂的变化后，能生成的物质是（）A黏土、砂和无机盐 B高岭土、硅酸盐和氯化钾C滑石粉、刚玉和硝酸钾 D石灰石、沸石和硅酸钾4、为了延长食品保质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应该放入的化学物质是（）A硅胶、硫酸亚铁B食盐、硫酸亚铁C生石灰、食盐D无水硫酸铜、蔗糖5、已知高岭土的组成表示为 Al2Si2Ox(OH)y其中 x、y 的数值分别是（）A7、2B5、4C6、3D3、66、下列不属于硅酸盐材料的是（）A水泥B陶瓷C砖瓦D刚玉7、下列说法正确的是（）普通玻璃呈淡绿色是由于含 Fe3

9、 ；坩埚、蒸发皿都属于陶瓷制品；“唐三彩”是一种玻璃制品；高温下 CaSiO3比CaCO3稳定。ABCD8、普通玻璃中含 13%的 Na2O、11.7%的 CaO、75.3%的 SiO2，用氧化物的形式表示普通玻璃组成的化学式是（）ANa 2O2CaO6SiO2B2Na 2OCaO6SiO2CNa 2OCaO6SiO2 DNa 2O2CaOSiO29、在普通玻璃的原料中，要得到蓝色玻璃，应加入（）ACu 2OBCo 2O3CFe 2O3 D胆矾10、玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（）A烧碱 B纯碱C氢氟酸 D盐酸11、熔融烧碱应选用的器皿是（

10、）A石英坩埚B普通玻璃坩埚C生铁坩埚D陶瓷坩埚隐藏提示1、CBe 为A 族元素，根据化合物化合价代数和为零的原则有：（2）n（3）2（4）6（2）18=0，n=3，故选 C。2、C二氧化硅可与氢氟酸反应：SiO 24HF=SiF 42H 2O。3、A依照反应前后元素种类不变，采用排除法：B 选项中有氯，C选项中有氮，D 选项中有钙，均不合理。4、A硅胶可作干燥剂，吸水防潮；硫酸亚铁可除去包装袋中的氧气，防止富脂食品氧化变质。5、B根据化合价规则：Al 为3 价，Si 为4 价，O 为2 价，OH为1 价，则有：2（3）2（4）x（2）y（1）=0，化简得：2xy=14，只有 B 选项符合此不定

11、方程。6、D刚玉的成分是 Al2O3。7、D普通玻璃呈淡绿色是由于含 Fe2 ；“唐三彩”是一种陶瓷工艺品；由 CaCO3SiO 2 CaSiO3CO 2可知，高温下 CaSiO3比 CaCO3稳定，可见正确，选 D。8、C玻璃中 n（Na 2O）n（CaO）n（SiO 2）=。）9、B加入 Co2O3得蓝色玻璃，俗称“钴玻璃”；而加入 Cu2O 得红色玻璃。10、C氢氟酸能和 SiO2反应：SiO 24HF=SiF 42H 2O，利用这个反应可以进行玻璃雕花等；烧碱虽然也能和 SiO2反应：SiO22NaOH=Na 2SiO3H 2O，但该反应速率较慢，不适宜于进行玻璃雕刻；故选 C。11、

12、C提示：石英、普通玻璃、陶瓷中均含有 SiO2，高温下，烧碱可与 SiO2反应：SiO 22NaOH Na2SiO3H 2O.而铁在高温下也不与NaOH 反应。12、下图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子个数之比为_。原硅酸根离子 的结构可表示为二聚硅酸根离子 中，只有硅氧键，它的结构可表示为_。隐藏答案答案：12；提示：从石英晶体的平面示意图可以看出：每个网眼由 4 个 Si 原子和 4个 O 原子围成，但每个 Si 原子为 4 个网眼共有，而每个 O 原子由 2 个网眼共有，故： 。二聚硅酸为 2 分子原硅酸（H 4SiO4）脱去 1 分子 H2O 形成：，则二

13、聚硅酸根的结构式应为： 。13、如图所示，已知单质 E 可作半导体材料；化合物 F 是不能生成盐的氧化物；化合物 I 能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物 A 起反应。据此回答：（1）化合物 F 是_；（2）化合物 I 是_；（3）反应的化学方程式是_。隐藏答案答案：（1）CO（2）HF（3）2F 22H 2O4HFO 2提示：从半导体材料入手进行分析，E 可能是硅元素；化合物 F 为不成盐氧化物，常见不成盐氧化物为 CO 和 NO，结合框图中转化关系可推知 E和 F 分别为 Si 和 CO，则 A 为 SiO2，B 为 C，反应的化学方程式为：SiO22C Si2CO。化合物 A 是 SiO2，它

14、除了与 HF 反应外不与任何酸起反应，由此可判断化合物 I 是 HF，由“氧化物 C单质D HF单质 H”可推知反应为：2F 22H 2O4HFO 2。由此可推断出全部物质，反应为：2H 2O 2 2H2O；反应为：CH 2O（g）COH 2。本题要求在全面掌握元素及其化合物性质的基础上，善于抓住硅单质的特殊性质为突破口和切入点，其他将迎刃而解。高考解析例 1、（重庆）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是 （） 材料 主要化学成分 A 刚玉、金刚石 三氧化二铝 B 大理石、石灰石 碳酸钙 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐 D 沙子、石英 二氧化硅 解析：本题考查对物质组成成分的认识。刚玉是三氧化二铝，金刚石是由碳元素组成的单质，而不是三氧化二铝，A 项错误。 答案：A例 2、（广东理基）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（） 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A