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完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式 (1)SiO2與CaO _______________________ (2)SiO2與NaOH溶液 _____________________________,課題1 無機非金屬材料,1．,SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O,下列說法正確的是 ( )。 A．硅材料廣泛應(yīng)用于光纖通訊 B．工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品 C．水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品 D．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng),答案 A,2．,了解普通陶瓷、普通玻璃和普通水泥的生產(chǎn)原料、制作過程、主要性能和用途。了解幾種特殊玻璃的主要性能和用途。 了解新型陶瓷、單晶硅、石墨、金剛石、足球烯等的生產(chǎn)原料、制作過程、主要性能和用途。 以玻璃和陶瓷為例認識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能和用途之間的關(guān)系。,1．,2．,3．,傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè) (1)概念：以___________________為原料，經(jīng)加熱制成________產(chǎn)品的工業(yè)叫做硅酸鹽工業(yè)。如制造_____、_____、_____等產(chǎn)品的工業(yè)。 (2)特點：穩(wěn)定性 ，硬度 ，熔點 ， 溶于水，絕緣，耐腐蝕等。,1.,硅酸鹽或硅的氧化物,硅酸鹽,水泥,玻璃,陶瓷,強,高,高,難,陶瓷 (1)制造陶瓷的主要原料：_____。 (2)制造陶瓷的一般過程： _____ 、 _____ 、 _____ 、 _____ 、 _____ 、成品陶瓷器。 (3)種類(根據(jù)原料、燒制溫度劃分)： _____ 、 _____ 、 _____ 。 玻璃 (1)主要生產(chǎn)原料：_______、 _______ 、_____。 (2)反應(yīng)原理(用化學(xué)反應(yīng)方程式表示)： _________________________________；,2．,3．,黏土,混合,成型,干燥,燒結(jié),冷卻,土器,炻器,瓷器,石英砂,石灰石,純堿,________________________________ 。 (3)主要工序：_____、 _____ 、 _____和_____ 。 (4)普通玻璃的成分：_______、_______和SiO2熔合在一起而形成的玻璃態(tài)物質(zhì)。 水泥(普通硅酸鹽水泥) (1)主要生產(chǎn)原料：_______和______。 (2)普通水泥的成分： ____________________ 、 ________ ___________ 、 _____________________和____________ ____________等。,熱熔,澄清,成型,緩冷,Na2SiO3,CaSiO3,4．,石灰石,黏土,硅酸三鈣(3CaO·SiO2),硅酸二鈣,鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3),鐵鋁酸(4CaO·,(2CaO·SiO2),·Al2O3·Fe2O3),石灰石,生料,黏土,空氣和水中,熟料,石膏,(5)用途：①水泥砂漿： 、 和水的混合物。 ②混凝土： 、 和 的混合物。,水泥,沙子,水泥,沙子,碎石,新型陶瓷 新型陶瓷的組成已突破了以_______兩種元素為主的傳統(tǒng)組成體系，進一步提高了陶瓷的性能。 (1)碳化硅陶瓷 ①特性：硬度___，化學(xué)性質(zhì)_____，耐______________，可作航天器的涂層材料。 ②工業(yè)上制取碳化硅的反應(yīng)方程式： ____________________________。,1.,Si和O,穩(wěn)定,2 000 ℃的高溫,高,(2)氮化硅(金剛砂)陶瓷 ①特性與用途：熔點___，硬度___，化學(xué)性質(zhì)_____，在高溫時仍可保持室溫時的強度和硬度，可用于制造_____、___________和______________等。 ②制取氮化硅(Si3N4)的反應(yīng)式。 a．____________________； b． _________________________________ 。,高,大,穩(wěn)定,軸承,汽輪機葉片,發(fā)動機受熱面,現(xiàn)代信息基礎(chǔ)材料——單晶硅 (1)硅是目前半導(dǎo)體工業(yè)最重要的基礎(chǔ)材料，制取純度為95%～99%的硅(粗硅)的反應(yīng)化學(xué)方程式為 ________________________________。 (2)用純度為95%～99%的硅再生產(chǎn)高純度硅的反應(yīng)化學(xué)方程式是 ① ____________________________ ； ② ________________________________。,2．,陶器和瓷器是否相同？ 提示 不同；陶器和瓷器從化學(xué)組成上來看差別并不大，它們分類的依據(jù)主要是從原料、燒制溫度、工藝、產(chǎn)品外觀上存在的差別。 陶器和瓷器的主要差別,【慎思1】,玻璃為什么能被人工吹制成各種形狀？ 提示 玻璃不是晶體，而是玻璃態(tài)物質(zhì)，這類物質(zhì)沒有固定的熔點，而是在某個溫度范圍內(nèi)逐漸軟化，在軟化狀態(tài)時，可被吹制成各種形狀的制品。,【慎思2】,下列物質(zhì)中主要成分是硅酸鹽的是 ( )。 ①鋼化玻璃 ②黏土 ③石英 ④硅藻土 ⑤陶瓷 ⑥水泥 ⑦有機玻璃 A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑦ C．①②⑤⑥ D．①④⑤⑥ 提示 石英、硅藻土的主要成分為SiO2，有機玻璃不是玻璃，屬于有機高聚物。其他的主要成分都是硅酸鹽。 答案 C,【慎思3】,下列物質(zhì)中，具有固定熔、沸點的是 ( )。 A．玻璃 B．水泥 C．陶瓷 D．純堿 提示 具有固定熔、沸點的材料應(yīng)屬于純凈物，而玻璃、水泥、陶瓷都是混合物，因而不具有固定的熔、沸點。純堿即Na2CO3是一種純凈物，所以具有固定的熔、沸點。 答案 D,【慎思4】,新型陶瓷材料是不是陶瓷？ 提示 新型陶瓷材料從化學(xué)組成上來看已經(jīng)不屬于傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷材料了，只是它們多數(shù)也具有一般硅酸鹽材料的耐高溫、強度高、耐腐蝕的特性，并且從外觀上與傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷一樣不具有金屬光澤，都屬于脆性材料，容易碎裂等。廣義上陶瓷是用陶瓷生產(chǎn)方法制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的廣義定義來看仍然屬于陶瓷材料。,【慎思5】,金剛石、石墨、C60、晶體硅的性質(zhì)有何不同？ 提示,【慎思6】,沙石、黏土、石英、石棉、高嶺石等許多礦物是硅酸鹽或硅的氧化物，傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以黏土、石英、鉀長石和鈉長石為原料。原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧結(jié)構(gòu)的特點：穩(wěn)定性高、硬度高、熔點高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等。 幾種主要的硅酸鹽產(chǎn)品比較：,續(xù)表,根據(jù)普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生產(chǎn)過程，總結(jié)出硅酸鹽工業(yè)的一般特點是 ( )。 ①原料一定是含硅元素的物質(zhì) ②生成物是硅酸鹽 ③反應(yīng)條件是高溫 ④發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng) A．①② B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 解析 硅酸鹽工業(yè)的主要特點是：生產(chǎn)原料是含有硅元素的物質(zhì)；生產(chǎn)產(chǎn)品的物質(zhì)類型屬于硅酸鹽；使物質(zhì)發(fā)生變化的條件是高溫；物質(zhì)變化的類型，既有物理變化，又有多種復(fù)雜的化學(xué)變化。 答案 D,【例1】?,與陶瓷、玻璃、水泥同類的物質(zhì)是 ( )。 A．光導(dǎo)纖維 B．有機玻璃 C．人造纖維 D．磚瓦 解析 陶瓷、玻璃、水泥屬于硅酸鹽材料，是傳統(tǒng)無機非金屬材料，因此只有D項符合。 答案 D,【體驗1】?,新型無機非金屬材料的特征 (1)能承受高溫，強度高；(2)具有電學(xué)特征；(3)具有光學(xué)特征；(4)具有生物功能。 碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的綜合比較,1．,2．,續(xù)表,下列對材料的特性及用途的敘述不正確的是 ( )。 A．氧化鋁陶瓷具有兩性，因此用來制造人造牙齒 B．氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用于制造柴油機部 件 C．光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強，是非常好的通訊材料 D．人造剛玉硬度高，可用于制造剛玉球磨機,【例2】?,解析 本題以新型無機非金屬材料為題材著重考查了性質(zhì)決定用途這一原則，并與生產(chǎn)和生活相聯(lián)系。要求學(xué)生能夠認識生產(chǎn)、生活中化學(xué)的重要作用。氧化鋁陶瓷用來制造人造牙齒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兩性；氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，所以用于制造柴油機部件時不需要冷卻，損失的能量小；光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強，在通訊時用于傳導(dǎo)光信號；人造剛玉(氧化鋁)硬度高，所以可用作球磨機材料。 答案 A,新型無機非金屬材料是人們根據(jù)生活的需要，利用先進的科學(xué)技術(shù)，由無機物研制出的一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新材料。理解這一概念須注意以下幾點： (1)新型無機非金屬材料屬于無機物； (2)新型無機非金屬材料是高科技產(chǎn)品； (3)新型無機非金屬材料具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能。,在高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，陶瓷材料被稱為“支撐未來高新技術(shù)的尖端材料”，廣泛應(yīng)用在航空、航天、信息、醫(yī)療、交通運輸?shù)仍S多領(lǐng)域。下列說法中正確的是 ( )。 A．新型陶瓷材料和傳統(tǒng)陶瓷材料都是硅酸鹽材料 B．新型陶瓷材料又叫精細陶瓷或高性能陶瓷 C．制造新型陶瓷制品的原料以天然礦物為主 D．現(xiàn)在已經(jīng)制造出的新型陶瓷材料大都性能優(yōu)異，具有 很好的延性和超塑性,【體驗2】?,解析 新型陶瓷材料的化學(xué)組成已經(jīng)遠遠超出了硅酸鹽的范圍，不再是傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，故A是錯誤的。制造新型陶瓷制品所用的原料已從天然礦物發(fā)展為人工合成的超細、高純的化工原料，故C錯誤。目前，人們成功制造出的許多新型陶瓷材料，雖然性能優(yōu)異，但仍然屬于脆性材料，延性不會很好，故D錯誤。 答案 B,石棉[Na2Fe5Si8O22(OH)2]雖是一種致癌物質(zhì)，但也是一種重要的基礎(chǔ)材料。某研究小組擬用石棉來生產(chǎn)純硅，其工藝流程如下圖所示：,實驗探究七 工業(yè)用石棉制硅,【案例】?,(1)工業(yè)上常用SiO2與C在高溫下發(fā)生反應(yīng)制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1。下列說法正確的是 ( )。 A．SiC性質(zhì)穩(wěn)定，能用于制造抗高溫水泥,C．試劑A只可能使用鹽酸 D．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2與足量的稀硝酸作用，至少 需消耗5 L 3 mol·L－1 HNO3溶液 (2)已知：SiHCl3、SiCl4常溫下均為液體，工業(yè)上分離SiHCl3、SiCl4的操作方法為________________________。 (3)該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是______________。,(4)假設(shè)在每一輪次的投料生產(chǎn)中，硅元素?zé)o損失，反應(yīng)①中HCl的利用率為60%，反應(yīng)②中H2的利用率為80%。則下一輪次的生產(chǎn)中，需補充投入HCl和H2的體積比為________________________________________________________________________。 解析 (1)選項A，根據(jù)SiC中元素的價態(tài)可知，SiC具有還原性，在高溫下仍能在O2中燃燒生成SiO2和CO2而不能用于制造抗高溫水泥。選項B，粗硅中含有SiC，其Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1，根據(jù)原子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應(yīng)：,選項C，試劑A還可使用稀H2SO4。選項D，根據(jù)硅酸鹽改寫成氧化物的方法，Na2Fe5Si8O22(OH)2可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O與稀硝酸反應(yīng)生成NaNO3、Fe(NO3)3，起酸性作用的硝酸是17 mol，起氧化劑作用的硝酸是1 mol，所以共需18 mol HNO3。 (2)SiHCl3、SiCl4常溫下均為液體，但SiHCl3、SiCl4的沸點不同，所以工業(yè)上可用蒸餾的方法分離它們。 (3)根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖和相關(guān)反應(yīng)可知，HCl、H2既是反應(yīng)物，同時也是生成物，所以二者可以循環(huán)使用。,答案 (1)B (2)蒸餾 (3)HCl、H2 (4)8∶1,