高中化学人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料教学课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料教学课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了课前·新知导学，四面体，耐腐蚀或耐高温，铝硅酸盐，Na2SiO3，CaSiO3，SiO2，石灰石，石英砂，玻璃窑等内容，欢迎下载使用。
　　　　　硅酸盐材料1．无机非金属材料【答案】硅　氧　高温　腐蚀　高
2．传统无机非金属材料多为硅酸盐材料(1)硅酸盐的结构与性能。
(2)三种常见硅酸盐产品。
生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂(主要成分是SiO2)，而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生产过程中发生了怎样的反应？试写出反应的化学方程式。
　　　　　1．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是(　　)①以含硅物质作为原料　②主要产物是硅酸盐③反应条件是高温　④反应原理是复杂的物理变化和化学变化A．只有①③B．只有②③C．①②③④D．只有③④【答案】C【解析】传统陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧结制成，其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④均正确。
2．制取下列物质不需要用石灰石作原料的是(　　)A．硅酸B．水泥C．玻璃D．生石灰【答案】A【解析】硅酸由可溶性硅酸盐与酸反应制得。
　　　　　新型无机非金属材料1．硅和二氧化硅(1)单质硅的性质。硅单质的导电性介于________________之间，是应用最为广泛的________材料。(2)自然界中的硅元素：主要以________(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如______和________)的形式存在。
(3)晶体硅的制备。   写出化学方程式：①_______________________________________。②_____________________________。③_________________________________。
(4)硅和二氧化硅的用途。①高纯硅： ________、________________等。②二氧化硅晶体：生产___________。
2．新型陶瓷(1)碳化硅(SiC)。
(1)利用石英坩埚能否熔融NaOH固体？【答案】不能。因石英坩埚中的SiO2会与NaOH在加热条件下发生反应。(2)富勒烯、碳纳米管和石墨烯的主要成分是否都是碳单质？【答案】是。
　　　　　1．下列有关新型无机非金属材料的说法正确的是(　　)A．高纯硅可用于制造光导纤维B．高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池C．碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等D．金刚石、石墨烯、C60等都属于碳纳米材料【答案】C【解析】高纯硅可用于制造太阳能电池，A错误；高纯二氧化硅可用于制造光导纤维，B错误；金刚石不属于碳纳米材料，D错误。
2．下列物质中，属于新型无机非金属材料的是(　　)A．有色玻璃B．碳化硅陶瓷C．石英玻璃D．钢化玻璃【答案】B【解析】有色玻璃、钢化玻璃主要成分与普通玻璃相同，属于传统无机非金属材料；石英玻璃属于传统无机非金属材料。
　　　　在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。制备纯硅的主要步骤如下：①在1 800～2 000 ℃温度下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅反应的化学方程式为___________________。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯SiHCl3采用的方法为________。(3)从基本反应类型角度分类，步骤③中发生的反应属于________。(4)为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填字母)。A．氯水B．NaOH溶液C．KSCN溶液D．Na2SO3溶液
(2)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，是一种防腐剂、防火剂和矿物胶。某同学为了证明Na2SiO3具有防火性能，做如下实验：取两个相同的小木条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干(不再滴液)后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察到的现象如下表：设计实验①的目的是____________________________________。
(3)SiHCl3与过量的H2在1 100 ℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如下图所示(加热和夹持装置略去)：
①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，目的是_____________________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是____________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是______________________________，装置D中发生反应的化学方程式是_________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及____________________________________。
【解析】(3)①因为SiHCl3能与水剧烈反应，故装置A中产生的H2必须干燥，因此装置B中的试剂为浓H2SO4，且装置C中的烧杯需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅，故装置D中有固体产生；由题给信息可知，制纯硅的反应条件为1 100 ℃，此温度下普通玻璃管容易软化。③因高温下H2与O2反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空气。
1．(2021·广东学业水平改编)下列文物的主要材质属于非金属材料的是(　　)A．铜奔马(马踏飞燕)B．良渚玉琮C．曾侯乙编钟D．铜屏风构件【答案】B
2．(2022·陕西渭南期末)2021年，我国具有独立知识产权的“龙芯”19岁了。下列关于硅单质及其化合物的叙述正确的是(　　)A．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料B．利用二氧化硅的半导体性能制成光电池C．硅的化学性质稳定，不与任何物质反应D．晶体硅是具有金属光泽的灰黑色金属【答案】A
【解析】陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，A正确；硅是半导体材料，二氧化硅常被用来制造光导纤维，B错误；硅与氟化氢反应生成四氟化硅，C错误；晶体硅是一种有金属光泽的灰黑色的固体，是非金属，D错误。
3．新型无机非金属材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意(　　)A．通入充足的氧气B．可在空气中进行C．可在氮气氛围中合成D．通入少量氧气【答案】C【解析】合成这些无机非金属材料的过程中应杜绝氧气的存在，否则会生成相应的氧化物。
下列对上述三个反应的叙述中，错误的是(　　)A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原【答案】D【解析】①③中硅元素被还原，②中硅元素被氧化，D错误。
5．下列有关硅的化合物说法正确的是(　　)A．SiO2与CO2相似，由一个硅原子和两个氧原子构成一个SiO2分子B．硅酸盐一般不溶于水，它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分C．H2SiO3既可由SiO2溶于水制得，也可由Na2SiO3和其他酸(如盐酸)反应制得D．SiO2是酸性氧化物，能和碱反应，不能和酸反应【答案】B
【解析】错选A的原因在于对SiO2这个化学式分析不到位。SiO2是由硅原子和氧原子形成的立体网状结构，在这个网状结构中，硅原子与氧原子个数比是1∶2；C中，SiO2不溶于水，不可能与水反应生成H2SiO3，H2SiO3一般是由可溶性的硅酸盐和其他酸反应制得；D中，SiO2作为酸性氧化物，能和碱反应生成硅酸盐和水，也能和氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，该反应经常用来雕刻玻璃。
6．氮化硅是一种高温结构陶瓷，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与氮气在1 300 ℃时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填序号)。①制汽轮机叶片②航空航天耐高温材料③制永久性模具④汽车发动机