无机非金属材料-讲义.docx

高中化学人教版（2019）必修第二册
【5.2.3无机非金属材料】
【学习要点】硅酸盐材料/制备高纯度硅/新型无机非金属材料
【知识梳理】
1.三大传统硅酸盐材料
项目
陶瓷
玻璃
水泥
制备
黏土硅酸盐陶瓷
纯碱、石灰石、石英砂普通玻璃（主要成分为、、）
黏土和石灰石普通水泥
应用
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
生产建筑材料，光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料
大量用于建筑和水利工程
2.新型无机非金属材料
（1） 硅：高纯度可制成芯片，以及硅太阳能电池。
（2） 二氧化硅：用来生产光导纤维
（3） 新型陶瓷：在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。
（4） 碳纳米材料：主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。

【典例分析】
例1.把26g含有二氧化硅的碳酸钙固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量为17.2g．问原物质中二氧化硅的质量是多少？
【答案】 解：在高温下加热SiO2和CaCO3固体混合物，发生反应：CaCO3+SiO2 高温_ CaSiO3+CO2↑，碳酸钙过量，发生反应：CaCO3 高温_ CaO+CO2↑，质量的减少为生成CO2的质量，
CaCO3 高温_ CaO+
CO2↑
100
44
m
（26﹣17.2）g
  解得m=20 g     
所以：m（SiO2）═26g﹣20=6g；
答：原物质中二氧化硅的质量是6g．

例2.（1）把对应物质的字母代码填入括号内.
A.水玻璃   
B.明矾  
C.次氯酸钙   
D.过氧化钠     E.新制氯水   F.小苏打
①能使石蕊试液先变红后褪色________。
②能做木材防火剂________。
③能做处理胃酸过多的一种药剂________。
（2）把下列现象中硫酸所表现出来的性质填写在空白处。
①用玻璃棒蘸浓硫酸滴在纸上时，纸变黑。浓硫酸表现________性。
②在常温下可以用铁、铝制容器盛装冷的浓硫酸。浓硫酸表现________性。
③盛有浓硫酸的烧杯敞口放置一段时间后，质量增加。浓硫酸表现________性。
【答案】 （1）E；A；F
（2）脱水；强氧化；吸水
【解析】（1）①使石蕊试液先变红后褪色的物质具有酸性且具有氧化性，应该是新制氯水，其中含有盐酸和次氯酸，故答案为：E；②硅酸钠能做木材防火剂，是耐火材料，故答案为：A；③能做处理胃酸过多的一种药剂必须是可以和盐酸反应的物质，可以选择碳酸氢钠，故答案为：F；（2）①浓硫酸能将有机物中的H、O元素以水分子形式脱去，则用玻璃棒蘸浓硫酸滴在纸上时，纸变黑，与脱水性有关，故答案为：脱水；②常温下，浓硫酸具有强氧化性，铁、铝在冷的浓硫酸中发生钝化现象而不溶解，故答案为：强氧化；③浓硫酸具有吸水性，则在烧杯中敞口放置浓硫酸时，质量增加，与吸水性有关，故答案为：吸水。

【能力提升】
1.下列说法正确的是（   ）
A. 制备铜氨纤维时，取出稀盐酸中的生成物，用水洗涤，得到蓝色的铜氨纤维
B. 工业制玻璃和炼铁过程中都要加入石灰石，其目的是除去杂质二氧化硅
C. 从海水中提取溴，通常是取适量海水通入氯气，将溶液中的溴离子转化为溴单质后经过一系列富集处理后冷凝得到粗溴
D. 高纯度晶硅可以按下列方法备:SiO2 →①C高温 Si(粗) →②HCl300℃ SiHCl3 →③过量H21100℃ Si(纯)
2.近年来，我国在探索太空、开发5G，以及在抗击新冠肺炎等方面都取得了举世瞩目的成就这些成就都与化学有着密切的联系。下列有关说法正确的是（   ）
A. 用75%的医用酒精杀死新型冠状病毒，是利用了酒精的强氧化性
B. 大飞机C919采用了大量复合材料与铝锂合金，铝锂合金属于金属材料
C. 5G技术的应用离不开光缆，我国光缆线路总长度超过了三千万千米，光缆的主要成分是晶体硅
D. “神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷属于有机高分子材料
3.化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是（   ）
A. 煤、石油、天然气是不可再生资源，应该合理利用不能浪费
B. 硅胶、生石灰、铁粉是食品包装中常用的干燥剂
C. 新冠病毒可用乙醇、次氯酸钠溶液、双氧水消毒，其消毒原理相同
D. 晶体硅常用来做光导纤维
4.工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下：

已知：流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列说法正确的是（   ）
A. 电弧炉中发生的反应为C＋SiO2 高温__ CO2↑＋Si       B. SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯
C. 每生产l mol高纯硅，需要44. 8L Cl2（标准状况）     D. 该工艺Si的产率高，符合绿色化学要求
5.工业上制备下列物质的生产流程不合理的是(   )
A. 由黄铁矿制硫酸:黄铁矿 O2→煅烧SO2O2，加热→催化剂SO398%硫酸→H2SO4
B. 由重晶石制可溶性钡盐:重晶石(BaSO4) 饱和碳酸钠溶液→反复浸取 BaCO3 盐酸→ BaCl2(aq)
C. 由石英砂制高纯硅:石英砂 C→高温 粗硅 Cl2→高温 SiCl4 H2→高温 Si
D. 由铝土矿冶炼铝:铝土矿 提纯→ Al2O3 HCl→ AlCl3(aq) 通电→ Al
【参考答案】
1.【答案】 D
【解析】A．铜氨纤维不是蓝色的，A不符合题意；
B．炼铁材料为铁矿石、焦炭、石灰石，加入石灰石，目的是除去杂质二氧化硅；普通玻璃的原料有砂子，石灰石和纯碱，石灰石是制
璃的原料之一，B不符合题意；
C．海水提溴，需要先将海水酸化，再通入氯气，C不符合题意；
D．SiO2在高温下和C反应生成粗硅，粗硅再和HCl气体反应生成SiHCl3 ， SiHCl3和过量H2反应生成纯硅，D符合题意；
故答案为：D。
2.【答案】 B
【解析】A.用75%的医用酒精杀死新型冠状病毒，是利用了酒精能使蛋白质变性，故A不符合题意；
B.大飞机C919采用了大量复合材料与铝锂合金，铝锂合金属于金属材料，故B符合题意；
C.5G技术的应用离不开光缆，我国光缆线路总长度超过了三千万千米，光缆的主要成分是二氧化硅，故C不符合题意；
D.“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，故D不符合题意；
故答案为：B。
3.【答案】 A
【解析】A．煤、石油、天然气都是化石能源，是不可再生资源，应该合理利用，故A符合题意；
B．铁粉是食品包装中常用的抗氧化剂，故B不符合题意；
C．新冠病毒可用次氯酸钠溶液、双氧水消毒，是利用其具有强氧化性消毒，利用乙醇消毒是酒精能渗入细菌体内，使组成细菌的蛋白质凝固，其消毒原理不同，故C不符合题意；
D．常用来做光导纤维的是二氧化硅，故D不符合题意；
故答案为：A。
4.【答案】 B
【解析】A、二氧化碳与碳在高温下生成粗硅和一氧化碳，电弧炉中发生的反应为2C+SiO2 高温__ 2CO↑+Si，选项A不符合题意；
B、SiCl4进入还原炉之前在流化床反应器中除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，需要利用相互溶解的物质沸点不同，经过蒸馏提纯，选项B符合题意；
C、根据转化关系Si→SiCl4→Si，每生产l mol高纯硅，需要22.4L Cl2（标准状况），选项C不符合题意；
D、该工艺中产生氯化氢气体且有氯气的参与，容易引起空气污染，不符合绿色化学要求，选项D不符合题意；
故答案为：B。
5.【答案】 D
【解析】A．FeS2在氧气中充分燃烧生成SO2 ， SO2再和O2催化氧化生成SO3 ， 用浓硫酸吸收SO3时SO3溶于水生成H2SO4 ， 故A不符合题意；
B．用饱和碳酸钠浸取BaSO4 ， 可实现沉淀转化得到BaCO3 ， BaCO3可溶于稀盐酸生成可溶于水的BaCl2 ， 故B不符合题意；
C．C和SiO2高温下反应生成Si（粗硅），再用氯气与粗硅反应生成SiCl4 ， 最后用H2还原SiCl4得到高纯度Si，故C不符合题意；
D．Al2O3可溶于盐酸生成AlCl3 ， 但电解AlCl3溶解无法得到Al，只能生成H2、Cl2和Al(OH)3 ， 工业冶炼Al需要直接电解Al2O3 ， 故D符合题意；
故答案为：D。