人教版 (2019)必修 第二册第三节 无机非金属材料随堂练习题

专题03  无机非金属材料

知识梳理

人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。

一．硅酸盐材料

传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。

1.硅酸盐的结构、特点

2.陶瓷

3.玻璃和水泥

二．新型无机非金属材料

1.硅和二氧化硅

（1）硅元素的存在

硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于    氧   ，在地壳中含量居第   二   位。硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以     化合态     态形式存在。      二氧化硅     是硅最重要的化合物。

硅原子和碳原子最外层电子数为   4   个，它们既    难      失去电子，也    难    得到电子，其中  碳    是构成有机物的主要元素，    硅   是构成岩石与许多矿物的基本元素。

（2）硅的工业制法及提纯

涉及的化学方程式：

①SiO2+2C Si+2CO↑

②Si+3HCl SiHCl3+H2

③SiHCl3+H2 Si+3HCl

硅的用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。

（3）二氧化硅（SiO2）

SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅称为   硅石   ，约占地壳质量的12%，天然SiO2存在形态有    结晶     形和     无定型    形两大类。石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是   SiO2  。

二氧化硅中每个Si周围结合  4   个O，Si在    中心     ，O在   4个顶角    ； 许多个这样的四面体又通过顶角的   O   相连，每个   O   与  2个Si   相结合，二氧化硅晶体中Si和O按  1:2    的比例组成       立体网状           结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点    高    ，硬度    大    ，   不   导电，   不   溶于水，化学性质    稳定      。

【拓展】SiO2的化学性质：

①不与水、一般的酸反应

②具有酸性氧化物的通性

分别写出SiO2与CaO、NaOH、溶液反应的化学方程式：

SiO2＋CaOCaSiO3       ；     SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O    ；

与Na2CO3反应：固体高温条件下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑

③特性：与氢氟酸反应，化学方程式为：    SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O    。

二氧化硅的用途：

①   沙子   是基本的建筑材料。

②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作     光导纤维      。

③实验室中使用的    石英坩埚   。

④    水晶   和   玛瑙   制作饰物和工艺品。

【思考】实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）

氢氧化钠与二氧化硅反应生成硅酸钠，使瓶口黏结无法打开

2.新型陶瓷

新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。

其它新型陶瓷

3.碳纳米材料

(1)富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C60。

(2)碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。

(3)石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、热导率高，具有很高的强度，应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料。

4.特殊功能的含硅材料：

①含4%硅的硅钢具有   导磁   性，主要用作     变压器的铁芯     ；

②人工合成的硅橡胶是最好的  既耐高温又耐低温  的橡胶，用于 火箭、飞机、导弹的零件和绝缘材料   ；

③人工制造的分子筛，主要用作     吸附剂和催化剂     。