2023-2024学年人教版新教材必修第二册第五章第三节无机非金属材料学案.docx

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1、第三节无机非金属材料一、二氧化硅1 .硅元素的存在及原子结构生生一辟在地壳中的含量为26.3%,仅次于曳L化合态鼎证第言矿物和岩石硅形式I_硅酸盐化合态的硅元素呈上价虹粤硅原子结构示意图为缠IIt最外层有g个电子，既不容易置电子，也不容易走电子2. Si2的组成、结构、性质与用途存在SiCh的存在形式有形和形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是的二氧化硅。(2)结构SiO2晶体是由Si和0按原子数之比为的比例组成的结构的晶体。每个硅原子周围结合个0,每个0周围结合个Sio(3)物理性质熔点;硬度;溶解性：溶于水。(4)化学性质具有酸性氧化物的通性a.可与NaOH溶液反应，其反应方程式为。b.可与氧化

2、钙反应，其反应方程式为o特性除氢氟酸外，Si2一般不与其他酸反应，SKh与HF溶液反应，反应的化学方程式为o(5)用途沙子是基本的建筑材料。纯净的Si2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作和制作饰物和工艺品。实验室中使用石英塔谒。二、硅酸1 .物理性质颜色：鱼；状态：胶状；溶解性：溶于水。2 .化学性质_酸性_H,SiOl+2NaOH=Na,SiOt+2H、0与、aH反应一国去一-不跄定性而易分亍与3=$*+%3.制备实验操作1-K一酚酸溶液XNa2SiO3t溶液L稀盐酸KNa2SiO3溶液实验现象滴加酚酉太后溶液呈一色,逐滴加入稀盐酸，有透明的凝胶产生，溶液红色逐渐最后消失结论Na2Si

3、O3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式：4硅胶H,SiO3溶胶T硅酸凝胶3J胶硅胶一用途干燥剂、催化剂的载体三、硅酸盐1.硅酸盐的组成和性质(1)概念：由、和组成的化合物的总称(2)性质：固态，大多不溶于水，化学性质很稳定(3)表示方法：如NazSiCh、2.最简单的硅酸盐Na2SiO3Na2SiO3物理性质白色固体回色溶于水水溶液俗称团水玻璃盐酸离子方程式：因Si(X-2H化学性质HqSi()3/与酸反应过量离子方程式:g2C+SiQC22H4)2HC(+II2Si(I峥一制备硅胶和木材M防火剂等的原料3.三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品原料主要设备主要成分水泥水泥回转窑硅酸二钙：2Ca

4、OSi2硅酸三钙：3CaOSi2铝酸三钙：3CaOAh3玻璃玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷Al2O32SiO22H2O二、硅单质1 .形态及结构形态If打E晶体硅和无定形硅两大类11j-R行IE四面体构型的空间立体网状结构.幽j与金刚石结构类似由云2 .性质色、态光泽熔点硬度质地导电性脆发生反应。(1)物理性质化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与、一Si与NaOH溶液：Si+2Na0H+H2O=Na2SiO3+2H20Si与氢氟酸：Si+4HF=SiF4+2H2o3 .用途（1）半导体材料，如等。（2）新型能源，如等。【针对训练】1.2021年4月9日，我国在太原卫星发射中心用长征四号

5、乙运载火箭，成功将试验六号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。试验六号03星采用太阳能电池板提供能量，下列可用作太阳能电池板的核心材料的是（）A.二氧化硅B.硅C.四氧化三铁D.铝合金2 .我国数千年的文明史给人类留下了无数瑰宝。下列文物与硅酸盐有关的是（）选项ABCDA.AB.BC.CD.D3 .我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”（主要成分为硅）的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列有关单质硅的叙述正确的是（）A.晶体硅具有金属光泽，能导电，故晶体硅属于金属材料B.硅在常温下即可与HF、NaOH溶液反应，说明硅的化学性质很活泼C.晶体硅是良好的半导体材料，但是它的价格昂贵

6、，提炼工艺复杂，不能广泛使用D.加热到一定温度，硅能与氧气、氯化氢反应4 .我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”（主要成分为硅）的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列有关单质硅的叙述正确的是（）A.晶体硅具有金属光泽，能导电，故晶体硅属于金属材料B.硅在常温下即可与HF、NaOH溶液反应，说明硅的化学性质很活泼C.晶体硅是良好的半导体材料，但是它的价格昂贵，提炼工艺复杂，不能广泛使用D.加热到一定温度，硅能与氧气、氯化氢反应5 .由石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：高温 SiO2+2C，皿Si（粗）+2COT力口执 Si（粗）+2C12=SiCL高温 SiCl4+2H2Inl

7、Si（纯）+4HCI关于上述反应的分析不正确的是（）A.、是置换反应，是化合反应B.高温下，焦炭与氢气的还原性均弱于硅C.每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合一定可得高纯硅6.水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙（3CaOSiC2）将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应如下：2（3CaOSiO2）+6H2O=3Ca（OH）2+3CaO2SiO23H2O（放热反应）。但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列

8、说法错误的是（）A.水泥由黏土和石灰石等研磨、燃烧制得B.石膏可以调节水泥的硬化速率C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生7 .碳纳米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是（）碳纳米管石黑烯CwA.碳纳米管属于胶体分散系B.石墨烯属于有机化合物C.C6”与金刚石互为同素异形体D.均具有相同的熔点8 .硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题。（1）硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列物质不属于硅酸盐的是（填序号）。玻璃石灰石陶瓷黏土砖瓦水泥沙子(2)制备陶瓷和水泥时用到的相同原料是O(3)()lmolCaCO3与0.()

9、5molSi2在高温下充分反应，可生成标准状况下气体L0(4)我国成功发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)和橄榄石(Mg2Fe2SR)等，则辉石(CaMgSi2。6)的氧化物形式可表示为，斜长石(KAISia)(填“难”或“易”)溶于水，ImolMg2Fe2Si6完全溶解于盐酸中消耗溶质HCImolo9 .完成下列各题。(1)硅元素在自然界以(选填游离态或化合态”)形式存在，硅的氧化物属于(选填“酸性”“两性”或“碱性”)氧化物。(2) SiO?是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是(用化学方

10、程式表示)。(3)用NazSiO,水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明NazSQ可用作。NazSQ可通过SiO?与纯碱混合后高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列用烟可选用的是(填字母)。A普通玻璃以烟B.石英玻璃珀烟C氧化铝用烟D.铁材烟(4)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯硅烷(SiHCl5)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下图所示：还翳醺前磊T画画幽画画丽写出由纯SiHCI3制备高纯硅反应的化学方程式：o整个制备过程必须严格控制无水无氧，因为SiHCh遇水剧烈反应生成叫必、Ha和另一种物质，写出该反应的化学方程式：O10 .完成下列各题。(1)根据二氧化硅的性质，写出下

11、列反应或原因相应的化学方程式。二氧化硅与氧化钙反应：O实验室中盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是O实验室中不能用玻璃瓶盛放氢氟酸的原因是O(2)为确认H。、H2COpH8O3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答下列问题。锥形瓶中装某可溶性盐的固体，分液漏斗中所盛试剂应为装置B所盛的试剂是,其作用是o装置C中发生反应的离子方程式是O由此得到的酸性强弱顺序是O答案以及解析1 .答案：B解析：硅是良好的半导体材料，可用作太阳能电池板的核心材料，B项正确。2 .答案：A解析：A项，该文物为瓷器，传统陶瓷的主要成分是硅酸盐，

12、符合题意；B项，司（后）母戊鼎为青铜器，由金属材料制成，不符合题意；C项，马踏飞燕为青铜器，由金属材料制成，不符合题意；D项，兽首玛瑙杯的主要成分为二氧化硅，不符合题意。3 .答案：D解析：晶体硅属于非金属材料，A项错误；硅原子最外层有4个电子，既不易失电子又不易得电子，故硅的化学性质并不活泼，B项错误；晶体硅的提炼工艺不复杂，价格也不高，是应用最为广泛的半导体材料，C项错误；加热到一定温度，硅能与氧气、氯化氢反应，D项正确。4 .答案：D解析：晶体硅属于非金属材料，A项错误；硅原子最外层有4个电子，既不易失电子又不易得电子，故硅的化学性质并不活泼，B项错误；晶体硅的提炼工艺不复杂，价格也不高

13、，是应用最为广泛的半导体材料，C项错误；加热到一定温度，硅能与氧气、氯化氢反应，D项正确。5 .答案：BD解析：、均是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，是化合反应，故A项正确；氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，反应、可说明高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅，故B项错误；Si元素在化合物中一般表现为+4价，在单质中为。价，所以每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子，故C项正确；高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合，石英砂、焦炭反应生成粗硅，氯气、氢气反应生成HCl,得不到高纯硅，故D项错误6 .答案：C解析：水泥由石灰石和黏土

14、等研磨混合，经高温煨烧制得，A正确；水泥生产过程中加入石膏的目的是调节水泥的凝结硬化速率，调整水泥的凝结时间，B正确；水与硅酸三钙发生化学反应，生成的产物之间可以形成相互交联的结构，C错误；硅酸三钙与水反应放热，以冰代水减少了热膨胀及水蒸气产生的气泡，保证建筑质量，D正确。7 .答案：C解析：碳纳米管是一种一维纳米材料，是纯净物，分散系为混合物，碳纳米管不属于胶体分散系，A错误；石墨烯是石墨剥离出的单层碳原子结构的单质，不属于有机化合物,B错误；Cf,与金刚石均属于碳的单质，互为同素异形体，C正确；不同的新型碳材料因结构不同而具有不同的熔点，D错误。8 .答案：(1)(2)黏土(3) 2.24(4) CaO-MgO2SiO2;难；8解析：(1)玻璃、陶瓷、黏土、砖瓦、水泥的主要成分为硅酸盐，石灰石的主要成分为CaCo3,沙子的主要成分为SiO2,则不属于硅酸盐的是。(2)制备陶瓷的原料是黏土，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是黏土。(3)CaCO3与Si。?在高温下反应生成CaSiO3和COz,反应的化学方程式为.高温.小CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2,则0.1molCaCO3与0