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1、完成下列反完成下列反应的化学方程式的化学方程式(1)SiO2与与CaO_(2)SiO2与与NaOH溶液溶液 _课题课题1 无机非金属材料无机非金属材料1SiO22NaOH=Na2SiO3H2O下列下列说法正确的是法正确的是 ()。A硅材料广泛硅材料广泛应用于光用于光纤通通讯B工工艺师利用利用盐酸刻酸刻蚀石英制作石英制作艺术品品C水晶水晶项链和餐桌上的瓷和餐桌上的瓷盘都是硅酸都是硅酸盐制品制品D粗硅制粗硅制备单晶硅不涉及氧化晶硅不涉及氧化还原反原反应答案答案A2了解普通陶瓷、普通玻璃和普通水泥的生了解普通陶瓷、普通玻璃和普通水泥的生产原料、制作原料、制作过程、主要性能和用途。了解几种特殊玻璃的主
2、要性能和用程、主要性能和用途。了解几种特殊玻璃的主要性能和用途。途。了解新型陶瓷、了解新型陶瓷、单晶硅、石墨、金晶硅、石墨、金刚石、足球石、足球烯等的生等的生产原料、制作原料、制作过程、主要性能和用途。程、主要性能和用途。以玻璃和陶瓷以玻璃和陶瓷为例例认识物物质的的组成、成、结构、性能和用途之构、性能和用途之间的关系。的关系。123传统硅酸盐工业传统硅酸盐工业(1)概念：以概念：以_为原料，经加热制成为原料，经加热制成_产品的工业叫做硅酸盐工业。如制造产品的工业叫做硅酸盐工业。如制造_、_、_等产品的工业。等产品的工业。(2)特点：特点：稳定性定性，硬度，硬度 ，熔点，熔点 ， 溶于水，溶于水
3、，绝缘，耐腐，耐腐蚀等。等。笃学笃学一一传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料1.硅酸硅酸盐或硅的氧化物或硅的氧化物硅酸硅酸盐水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷强强高高高高难陶瓷陶瓷(1)制造陶瓷的主要原料：制造陶瓷的主要原料：_。(2)制造陶瓷的一般过程：制造陶瓷的一般过程： _ 、 _ 、 _ 、 _ 、 _ 、成品陶瓷器。、成品陶瓷器。(3)种类种类(根据原料、烧制温度划分根据原料、烧制温度划分)： _ 、 _ 、 _ 。玻璃玻璃(1)主要生主要生产原料：原料：_、 _ 、_。(2)反反应原理原理(用化学反用化学反应方程式表示方程式表示)：_；23黏土黏土混合混合成型成型干燥干燥烧结冷却冷却土器土器炻器炻器
4、瓷器瓷器石英砂石英砂石灰石石灰石纯碱碱_ 。(3)主要工序：主要工序：_、 _ 、 _和和_ 。(4)普通玻璃的成分：普通玻璃的成分：_、_和和SiO2熔合在一起熔合在一起而形成的玻璃而形成的玻璃态物物质。水泥水泥(普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥)(1)主要生主要生产原料：原料：_和和_。(2)普通水泥的成分：普通水泥的成分： _ 、 _ 、 _和和_等。等。热熔熔澄清澄清成型成型缓冷冷Na2SiO3CaSiO34石灰石石灰石黏土黏土硅酸三硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二硅酸二钙铝酸三酸三钙(3CaOAl2O3)铁铝酸酸(4CaO(2CaOSiO2)Al2O3Fe2O3)石灰石石灰石生料生料黏
5、土黏土空气和水中空气和水中熟料熟料石膏石膏(5)用途：用途：水泥砂水泥砂浆： 、 和水的混合物。和水的混合物。混凝土：混凝土： 、 和和 的混合物。的混合物。水泥水泥沙子沙子水泥水泥沙子沙子碎石碎石新型陶瓷新型陶瓷新型陶瓷的组成已突破了以新型陶瓷的组成已突破了以_两种元素为主的传统两种元素为主的传统组成体系，进一步提高了陶瓷的性能。组成体系，进一步提高了陶瓷的性能。(1)碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷特性：硬度特性：硬度_，化学性质，化学性质_，耐，耐_，可作航天器的涂层材料。可作航天器的涂层材料。工业上制取碳化硅的反应方程式：工业上制取碳化硅的反应方程式：_。笃学二笃学二新型无机非金属材料新型无机非金
6、属材料1.Si和和O稳定定2 000 的高温的高温高高(2)氮化硅氮化硅(金金刚砂砂)陶瓷陶瓷特性与用途：熔点特性与用途：熔点_，硬度，硬度_，化学性，化学性质_，在高，在高温温时仍可保持室温仍可保持室温时的的强强度和硬度，可用于制造度和硬度，可用于制造_、_和和_等。等。制取氮化硅制取氮化硅(Si3N4)的反的反应式。式。a_；b _ 。高高大大稳定定轴承承汽汽轮机叶片机叶片发动机受机受热面面现代信息基础材料现代信息基础材料单晶硅单晶硅(1)硅是目前半导体工业最重要的基础材料，制取纯度为硅是目前半导体工业最重要的基础材料，制取纯度为95%99%的硅的硅(粗硅粗硅)的反应化学方程式为的反应化学
7、方程式为_。(2)用纯度为用纯度为95%99%的硅再生产高纯度硅的反应化学方的硅再生产高纯度硅的反应化学方程式是程式是 _ ； _。2陶器和瓷器是否相同？陶器和瓷器是否相同？提示提示不同；陶器和瓷器从化学组成上来看差别并不大，它不同；陶器和瓷器从化学组成上来看差别并不大，它们分类的依据主要是从原料、烧制温度、工艺、产品外观上们分类的依据主要是从原料、烧制温度、工艺、产品外观上存在的差别。存在的差别。 陶器和瓷器的主要差别陶器和瓷器的主要差别【慎思慎思1】陶器陶器瓷器瓷器原材原材料料陶器烧制的原料是黏土陶器烧制的原料是黏土瓷器烧制的原料为高岭瓷器烧制的原料为高岭土等矿物原料土等矿物原料烧制烧制温
8、度温度陶器的烧制温度一般在陶器的烧制温度一般在8001 000 瓷器的烧制温度约在瓷器的烧制温度约在1 200 左右左右质地质地陶器质地疏松，有一定陶器质地疏松，有一定吸水性吸水性瓷器质地密实，不透水瓷器质地密实，不透水玻璃玻璃为什么能被人工吹制成各种形状？什么能被人工吹制成各种形状？提示提示玻璃不是晶体，而是玻璃态物质，这类物质没有固玻璃不是晶体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可被吹制成各种形状的制品。时，可被吹制成各种形状的制品。【慎思慎思2】下列物下列物质中主要成分是硅酸中主要成分是硅
9、酸盐的是的是 ()。钢化玻璃化玻璃黏土黏土石英石英硅藻土硅藻土陶瓷陶瓷水泥水泥 有机玻璃有机玻璃ABC D提示提示石英、硅藻土的主要成分为石英、硅藻土的主要成分为SiO2，有机玻璃不是玻，有机玻璃不是玻璃，属于有机高聚物。其他的主要成分都是硅酸盐。璃，属于有机高聚物。其他的主要成分都是硅酸盐。答案答案C【慎思慎思3】 下列物下列物质中，具有固定熔、沸点的是中，具有固定熔、沸点的是 ()。A玻璃玻璃B水泥水泥C陶瓷陶瓷D纯碱碱提示提示具有固定熔、沸点的材料应属于纯净物，而玻璃、具有固定熔、沸点的材料应属于纯净物，而玻璃、水泥、陶瓷都是混合物，因而不具有固定的熔、沸点。纯水泥、陶瓷都是混合物，因而
10、不具有固定的熔、沸点。纯碱即碱即Na2CO3是一种纯净物，所以具有固定的熔、沸点。是一种纯净物，所以具有固定的熔、沸点。答案答案D【慎思慎思4】 新型陶瓷材料是不是陶瓷？新型陶瓷材料是不是陶瓷？提示提示新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了，只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的酸盐陶瓷材料了，只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性，并且从外观上与传统的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性，并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽，都属于脆性材料，容易硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽，都属于脆性材料，容易碎裂等。广
11、义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广固体材料和制品的通称，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。义定义来看仍然属于陶瓷材料。【慎思慎思5】金金刚石、石墨、石、石墨、C60、晶体硅的性、晶体硅的性质有何不同？有何不同？提示提示【慎思慎思6】金刚石金刚石石墨石墨C60硅硅晶体晶体结构结构正四面体、空正四面体、空间网状的原子间网状的原子晶体，键与键晶体，键与键之间夹角为之间夹角为10928平面层状正六平面层状正六边形结构，层边形结构，层间以范德华力间以范德华力相结合，混合相结合，
12、混合型晶体型晶体笼状结构，笼状结构，形似足球，形似足球，分子晶体分子晶体正四面体，正四面体，空间网状，空间网状，原子晶体原子晶体主要主要性质性质熔点和沸点很熔点和沸点很高，硬度大，高，硬度大，难溶于溶剂，难溶于溶剂，不能导电不能导电熔点很高，质熔点很高，质软，有滑腻感，软，有滑腻感，是电的良导体是电的良导体易与金属易与金属掺杂形成掺杂形成超导体超导体熔点高、熔点高、硬度大硬度大主要主要用途用途钻具、装饰品钻具、装饰品润滑剂、电极、润滑剂、电极、铅笔芯、耐火铅笔芯、耐火材料材料润滑剂，润滑剂，耐热、防耐热、防火材料火材料半导体半导体沙石、黏土、石英、石棉、高岭石等沙石、黏土、石英、石棉、高岭石等
13、许多多矿物是硅酸物是硅酸盐或或硅的氧化物，硅的氧化物，传统硅酸硅酸盐产品以黏土、石英、品以黏土、石英、钾长石和石和钠长石石为原料。原料中一般都含有原料。原料中一般都含有SiO44，硅氧，硅氧结构的特构的特点：点：稳定性高、硬度高、熔点高、定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、溶于水、绝缘、耐腐、耐腐蚀等。等。几种主要的硅酸几种主要的硅酸盐产品比品比较：要点一要点一 | 传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料硅酸硅酸盐产品品水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷主要主要设备水泥回水泥回转窑窑玻璃熔炉玻璃熔炉原料原料石灰石石灰石和黏土和黏土纯碱、石灰石、石英砂碱、石灰石、石英砂黏土黏土反反应原理原理复复杂的物的物理、化学理、
14、化学变化化复复杂的物的物理、化学理、化学变化化续表续表主要主要成分成分2CaOSiO23CaOSiO23CaOAl2O3Na2OCaO6SiO2种种类不同不同标号，号，标号号越大性能越好越大性能越好普通玻璃、特普通玻璃、特种玻璃种玻璃土器、陶器、土器、陶器、瓷器、炻器瓷器、炻器等等特性特性水硬性水硬性非晶体，无固非晶体，无固定熔点，在一定熔点，在一定温度范定温度范围内内软化，可制成化，可制成各种形状各种形状抗氧化、抗抗氧化、抗 酸碱腐酸碱腐蚀、耐高温、耐高温、绝缘体体根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生根据普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生产过程，程，总结出硅酸出硅酸盐工工业的一般特点是的一般特
15、点是 ()。原料一定是含硅元素的物原料一定是含硅元素的物质生成物是硅酸生成物是硅酸盐反反应条件是高温条件是高温发生复生复杂的物理、化学反的物理、化学反应ABCD解析解析硅酸盐工业的主要特点是：生产原料是含有硅元素硅酸盐工业的主要特点是：生产原料是含有硅元素的物质；生产产品的物质类型属于硅酸盐；使物质发生变的物质；生产产品的物质类型属于硅酸盐；使物质发生变化的条件是高温；物质变化的类型，既有物理变化，又有化的条件是高温；物质变化的类型，既有物理变化，又有多种复杂的化学变化。多种复杂的化学变化。答案答案D【例例1】与陶瓷、玻璃、水泥同与陶瓷、玻璃、水泥同类的物的物质是是 ()。A光光导纤维 B有机
16、玻璃有机玻璃 C人造人造纤维 D砖瓦瓦解析解析陶瓷、玻璃、水泥属于硅酸盐材料，是传统无机非陶瓷、玻璃、水泥属于硅酸盐材料，是传统无机非金属材料，因此只有金属材料，因此只有D项符合。项符合。答案答案D【体验体验1】新型无机非金属材料的特征新型无机非金属材料的特征(1)能承受高温，强度高；能承受高温，强度高；(2)具有电学特征；具有电学特征；(3)具有光学具有光学特征；特征；(4)具有生物功能。具有生物功能。碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较要点二要点二 | 新型无机非金属材料新型无机非金属材料12碳化硅碳化硅(SiC)陶瓷陶瓷氮化硅氮化硅(Si3N4)陶瓷陶瓷性能性
17、能特点特点硬度高，可耐硬度高，可耐2 000 的高温，的高温，有有较高的高的强强度，度，化学性化学性质稳定，定，耐腐耐腐蚀性性强强是一种超硬物是一种超硬物质，本身具有，本身具有润滑性，滑性，并且耐磨并且耐磨损，除，除氢氟酸外，不与其他氟酸外，不与其他无机酸反无机酸反应，抗腐，抗腐蚀能力能力强强，高温，高温时也能抗氧化。而且它也能抗氧化。而且它还能抵抗冷能抵抗冷热冲冲击，在空气中加，在空气中加热到到1 000 以上，急以上，急剧冷却再急冷却再急剧加加热，也不会碎裂，也不会碎裂续表续表主要主要用途用途高温耐高温耐蚀部件、研磨部件、研磨盘、密封、密封环、研磨介、研磨介质、防、防弹板、航天器板、航天器
18、的涂的涂层材料等材料等轴承、汽承、汽轮机叶片、机械密封机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件、永久性模具等机械构件、发动机受机受热面等面等制造制造方法方法将二氧化硅与焦炭在将二氧化硅与焦炭在电炉中加炉中加热至至1 900 以上可制得碳化硅以上可制得碳化硅将高将高纯硅与硅与纯氮气加氮气加热至至1 300 可制得氮化硅可制得氮化硅也可用化学气相沉也可用化学气相沉积法，在法，在氢气保气保护下，使下，使SiCl4与与N2反反应生生成的成的Si3N4沉沉积在石墨表面，形在石墨表面，形成一成一层致密的致密的Si3N4层3SiCl42N26H2=Si3N412HCl下列下列对材料的特性及用途的叙述不正确的
19、是材料的特性及用途的叙述不正确的是 ()。A氧化氧化铝陶瓷具有两性，因此用来制造人造牙陶瓷具有两性，因此用来制造人造牙齿B氮化硅陶瓷耐高温且不易氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机部，可用于制造柴油机部 件件C光光导纤维传导光的能力很光的能力很强强，是非常好的通，是非常好的通讯材料材料D人造人造刚玉硬度高，可用于制造玉硬度高，可用于制造刚玉球磨机玉球磨机【例例2】解析解析本题以新型无机非金属材料为题材着重考查了性质本题以新型无机非金属材料为题材着重考查了性质决定用途这一原则，并与生产和生活相联系。要求学生能决定用途这一原则，并与生产和生活相联系。要求学生能够认识生产、生活中化学的重要作
20、用。氧化铝陶瓷用来制够认识生产、生活中化学的重要作用。氧化铝陶瓷用来制造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其两性；氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，相容性而不是由于其两性；氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，所以用于制造柴油机部件时不需要冷却，损失的能量小；所以用于制造柴油机部件时不需要冷却，损失的能量小；光导纤维传导光的能力很强，在通讯时用于传导光信号；光导纤维传导光的能力很强，在通讯时用于传导光信号；人造刚玉人造刚玉(氧化铝氧化铝)硬度高，所以可用作球磨机材料。硬度高，所以可用作球磨机材料。答案答案A新型无机非金属材料是人们
21、根据生活的需要，利用新型无机非金属材料是人们根据生活的需要，利用先进的科学技术，由无机物研制出的一些具有特殊先进的科学技术，由无机物研制出的一些具有特殊结构、特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以结构、特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以下几点：下几点：(1)新型无机非金属材料属于无机物；新型无机非金属材料属于无机物；(2)新型无机非金属材料是高科技产品；新型无机非金属材料是高科技产品；(3)新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。在高新技在高新技术蓬勃蓬勃发展的今天，陶瓷材料被称展的今天，陶瓷材料被称为“支支撑未来高新技撑未来高新技术的尖端材料的
22、尖端材料”，广泛，广泛应用在航空、航天、用在航空、航天、信息、医信息、医疗、交通运、交通运输等等许多多领域。下列域。下列说法中正确的是法中正确的是 ()。A新型陶瓷材料和新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸陶瓷材料都是硅酸盐材料材料B新型陶瓷材料又叫精新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷陶瓷或高性能陶瓷C制造新型陶瓷制品的原料以天然制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物物为主主D现在已在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能制造出的新型陶瓷材料大都性能优异，具有异，具有 很好的延性和超塑性很好的延性和超塑性【体验体验2】解析解析新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了
23、硅酸盐的范围，不再是传统的硅酸盐材料，故范围，不再是传统的硅酸盐材料，故A是错误的。制造新是错误的。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料，故细、高纯的化工原料，故C错误。目前，人们成功制造出错误。目前，人们成功制造出的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材料，延性不会很好，故料，延性不会很好，故D错误。错误。答案答案B石棉石棉Na2Fe5Si8O22(OH)2虽是一种致癌物是一种致癌物质，但也，但也是一种重要的基是一种重要的基础材料。某研究小材料。
24、某研究小组拟用石棉来生用石棉来生产纯硅，硅，其工其工艺流程如下流程如下图所示：所示：实验探究七实验探究七 工业用石棉制硅工业用石棉制硅【案例案例】(1)工工业上常用上常用SiO2与与C在高温下在高温下发生反生反应制造粗硅，粗硅制造粗硅，粗硅中含有中含有SiC，其中，其中Si和和SiC的物的物质的量之比的量之比为1 1。下列。下列说法正确的是法正确的是 ()。ASiC性性质稳定，能用于制造抗高温水泥定，能用于制造抗高温水泥C试剂A只可能使用只可能使用盐酸酸D1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的稀硝酸作用，至少与足量的稀硝酸作用，至少 需消耗需消耗5 L 3 molL1 HNO3
25、溶液溶液(2)已知：已知：SiHCl3、SiCl4常温下均常温下均为液体，工液体，工业上分离上分离SiHCl3、SiCl4的操作方法的操作方法为_。(3)该生生产工工艺中可以循中可以循环使用的物使用的物质是是_。(4)假假设在每一在每一轮次的投料生次的投料生产中，硅元素无中，硅元素无损失，反失，反应中中HCl的利用率的利用率为60%，反，反应中中H2的利用率的利用率为80%。则下一下一轮次的生次的生产中，需中，需补充投入充投入HCl和和H2的体的体积比比为_。解析解析(1)选项选项A，根据，根据SiC中元素的价态可知，中元素的价态可知，SiC具有还具有还原性，在高温下仍能在原性，在高温下仍能在
26、O2中燃烧生成中燃烧生成SiO2和和CO2而不能用而不能用于制造抗高温水泥。选项于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有，粗硅中含有SiC，其，其Si和和SiC的物质的量之比为的物质的量之比为1 1，根据原子守恒，可将题述信息转，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：化为如下反应：选项选项C，试剂，试剂A还可使用稀还可使用稀H2SO4。选项。选项D，根据硅酸盐改，根据硅酸盐改写成氧化物的方法，写成氧化物的方法，Na2Fe5Si8O22(OH)2可表示为可表示为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，1 mol Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O与稀硝酸反应生成与稀硝酸反应生成NaNO3、Fe(NO3)3，起酸性作用的硝酸是，起酸性作用的硝酸是17 mol，起氧化剂作用的，起氧化剂作用的硝酸是硝酸是1 mol，所以共需，所以共需18 mol HNO3。(2)SiHCl3、SiCl4常温下均为液体，但常温下均为液体，但SiHCl3、SiCl4的沸的沸点不同，所以工业上可用蒸馏的方法分离它们。点不同，所以工业上可用蒸馏的方法分离它们。(3)根据转化关系图和相关反应可知，根据转化关系图和相关反应可知，HCl、H2既是反应物，既是反应物，同时也是生成物，所以二者可以循环使用。同时也是生成物，所以二者可以循环使用。答案答案(1)B(2)蒸馏蒸馏(3)HCl、H2(4)8 1
