2020新教材高中化学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课时作业(含解析)人教版第二册
新教材2023版高中化学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学案新人教版必修第二册
第三节无机非金属材料材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了材料，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等元素，具有等特点，以及特殊的等性能。
随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为等高技术领域必需的材料。
核心微网络新课程标准1.知道常见无机非金属材料，结合实例认识材料组成、性能及应用的联系；2.能从材料组成的角度对无机非金属材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理使用。
素养新要求1.能从二氧化硅、二氧化碳的结构角度分析两者性质的差异，形成“结构决定性质”的观念；2.结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学生努力学习化学，投身国家建设的社会责任感。
学业基础——自学·思记·尝试一、硅酸盐材料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（3）表示方法：如Na2SiO3→状元随笔硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。
每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。
硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
硅氧四面体的结构示意图2.三种常见的硅酸盐产品——传统无机非金属材料【学而思】思考：根据制备玻璃的原料（纯碱、石灰石、石英砂）和玻璃的成分（Na2SiO3、CaSiO3和SiO2），思考制备玻璃的化学方程式。
纯碱＋石英→Na2SiO3：_____________________________________________。
石灰石＋石英→CaSiO3：____________________________________________。
新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课件新人教版必修2
性质
Si和O构成了硅氧_四__面__体___
多数具有硬度高、熔点高、难溶 于水、化学性质____稳__定______、 _耐__腐__蚀__(或__耐__高__温__)_等特点
(2)三种常见硅酸盐产品。
硅酸盐产品
原料
主要设备或 生产条件
应用
陶瓷
_黏__土___(主要成分为 含水的铝__硅__酸__盐__)
可用于光电器件、超级电容 器、电池和复合材料等方面,
烯 __单__层__石__墨__
的很强高度
如使用了石墨烯材料的 _动__力__电__池___和_超__轻__海__绵___等
微思考 (1)利用石英坩埚能否熔融NaOH固体？ (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】(1)不能。因石英坩埚中的SiO2会与NaOH在加热条件下发 生反应。
碳纳米管的比表面
积大,有相当高的 __强__度____ 和 优 良 的
可用于生产__复__合__材__料____、 __电__池____ 和 ___传__感__器______ 等
纳__米__尺__度__的直径 __电__学____性能
石墨
是只有__一__个__碳__ _原__子__直径厚度的
电阻率_低___、热导 率_高___,具有______
结构类似金__刚__石__ 能
___半__导__体___材料
(2)新型陶瓷。
名称 原料或成分
优良性能
用途
一般用碳化硅、 高温
可用于__火__箭__发__动__机___、
氮化硅或某些金 耐高温、抗氧化、
结构
汽车发动机和高温电极
属 氧 化 物 等 在 高 耐磨蚀等
人教版高中化学必修第二册精品课件 第5章 化工生产中的重要非金属元素 第3节 无机非金属材料
1.传统无机非金属材料。
(1)关于玻璃成分与性质的易错问题。
①制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变
化。制得的玻璃是混合物,没有固定的熔点。
②钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。
③氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛放。可用氢氟酸雕刻
玻璃花纹。
(2)关于水泥的易错问题。
①水泥具有吸水性,在空气中吸水发生复杂的物理、化学变
(4)H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以有
Na2SiO3+CO2+H2O══H2SiO3↓+Na2CO3,但在高温下
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑也能发生,原因是CO2是低
沸点、易挥发的气体,能脱离反应体系,使反应向生成Na2SiO3
的方向进行。
3.二氧化碳和二氧化硅的比较。
(2)硅酸钠。
①物理性质:可溶于水,水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具
有很强的黏合性,是建筑行业常用的黏合剂。
②化学性质:易与酸反应。
与强酸反应:Na2SiO3+2HCl══2NaCl+H2SiO3↓。
与CO2反应:
CO2不足,Na2SiO3+CO2+H2O══Na2CO3+H2SiO3↓;
CO2过量,Na2SiO3+2CO2+2H2O══2NaHCO3+H2SiO3↓。
机非金属材料,可以作为高级耐火材料,A项正确;氧化铝陶瓷
属于新型无机非金属材料,是生物陶瓷,B项正确;氮化硅陶瓷
属于新型无机非金属材料,可用于制造陶瓷发动机的受热面,
C项正确;新型无机非金属材料具有耐高温、耐冲击、电学
特性、光学特性、生物功能等优点,克服了传统无机非金属
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 课件 新人教版 高中化学必修第二册
Na2SiO3 + CO2 +H2O = H2SiO3↓ ＋N。a2CO3 硅酸酸性比碳酸弱
2、硅酸盐组成的表示方法
活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O
硅酸钠（Na2SiO3)
Na2O ·SiO2
镁橄榄石（Mg2SiO4）
2MgO ·SiO2
熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。
（二）常见的硅酸盐材料 1、陶瓷
（1）、主要原料：黏土 （2）、传统生产过程：混和、 成型、干燥、烧结、冷却 。
（3）、特点：抗氧化、抗酸 碱腐蚀、耐高温、绝缘
（4）用途：建筑材料、绝缘 材料、日用器皿、卫生洁具
小知识：陶瓷主要种类：
土器：砖瓦
红瓦
青瓦
强碱发生反应。
Si+2F2= SiF4
Si+O2
SiO2
Si+2Cl2
SiCl4
Si+ 4HF = SiF4↑+ 2H2↑
Si+ 2NaOH + H2O= Na2SiO3 + 2H2↑
硅太阳能电池
芯片
芯片
硅整流器
2、二氧化硅（SiO2）
（1） 存在：在自然界与矿物质共同构成岩石。
（2）SiO2结构
高温
CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2 ↑
（3）普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
（4）主要设备：玻璃窑
（5）特点：玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在 某一温度范围内软化可加工成制品 （6）用途：建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维
新教材高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课件新人教版
各种器皿，还可制造玻璃纤 维用于高强度复合材料
_黏__土__和__石__灰__石__ 水泥
少量石膏
水泥、沙子和碎石等与水混 合可以得到混凝土
二、新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1)硅元素的存在与结构
含量
存在 存在形态
地壳中居 第__二___位
_氧__化__物__和_ _硅__酸__盐__
原子结构 示意图
酸盐
解析：光导纤维的主要成分是SiO2，SiO2属氧化物，A项错误；新 型无机非金属材料比传统无机非金属材料强度更好，B项错误；高温结 构陶瓷具有耐高温、耐酸碱腐蚀，硬度大等优点，C项正确；新型无机 非金属材料包括硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料，D项错误。
3．下列关于硅及其化合物的说法，正确的是
高温 Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑。(4)氢氟酸常用作玻璃的蚀刻剂，原因为 它能与 SiO2 反应，其反应化学方程式为 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
( C)
A．硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，可
用于生产光导纤维
B．二氧化硅可用于生产计算机、家用电器等的芯片，及硅太阳能
电池
C．高纯硅的制备：SiO2――C→Si(粗)―H―C→l SiHCl3―H―2→Si(纯)，三 步反应均为氧化还原反应
D．Si―→SiO2，SiO2―→H2SiO3、SiO2―→水玻璃，均能通过一步 反应完成
新课情景呈现
看到计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验的玻璃仪器，你能 想象得出它们都是以硅或硅的化合物材料制成的吗？除了以硅酸盐为主 要成分的传统无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属材料吗？让 我们走进教材一起学习无机非金属材料。
2020_2021学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素3无机非金属材料课件新人教版必修
试分析传统无机非金属材料和新型无机非金属材料各有什么优点? 提示:传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较:传统无机非金属材料 具有性质稳定,抗腐蚀耐高温等优点,但质脆,经不起热冲击。新型无机非金属材 料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、 光学特性和生物功能等。
3.(2020·宝鸡高一检测)SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质。下列说 法正确的是
A.图中所有反应都不属于氧化还原反应 B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导纤维 C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D.普通玻璃是由纯碱、黏土和石英砂制成的,具有固定的熔点 【解析】选C化硅与碳 反应生成硅单质的反应有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,故A错误;光导纤维的 成分是二氧化硅,不是硅酸盐,故B错误;碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙和水以及二氧化碳, 二氧化硅和盐酸不反应,可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中混有的少量碳酸 钙,故C正确;玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,玻璃属于混合物,没有固定的熔点, 故D错误。
提示:与氢氟酸反应产生氢气,体现了硅的金属性,与氢氧化钠溶液反应产生氢气, 体现了硅的非金属性。
2.硅的制备 (1)自然界中硅能以游离态和化合态形式存在吗? 提示:硅是一种亲氧元素,在自然界中总是与氧化合,以熔点很高的氧化物及硅 酸盐的形式存在,不能以游离态形式存在。 (2)用焦炭在电炉中隔绝空气还原SiO2制取粗硅时,为什么生成CO而不是CO2? 提示:制取粗硅时,工业生产中使用过量焦炭,发生反应C+CO2 2CO,因而产物 为CO。
(3)硅的还原性强于C,为什么C能从SiO2中还原出Si? 提示:反应2C+SiO2 Si+2CO↑之所以能发生,是由于该反应是高温条件下固 体间的反应,生成的CO脱离反应体系,从而使反应能继续进行。
新教材高中化学第五章第三节无机非金属材料新人教版必修第二册
原料
设备
主要成分
主要用途
生产建筑材料、绝缘
陶瓷
玻璃
水泥
黏土
______
—
纯碱
______、石灰石
玻璃窑
石英砂
和________
黏土
______和石灰石
水泥回转窑
____________
硅酸盐
Na2 SiO3 、
材料、日用器皿、卫
生洁具等
CaSiO3
生产建筑材料、光学
仪器和各种器皿等
硅酸盐
大量用于建筑和水利
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
1
基础落实·必备知识全过关
2
重难探究·能力素养全提升
3
学以致用·随堂检测全达标
1.通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性
能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中
素养 发挥的重要作用，培养科学态度与社会责任的学科核心素养。
提示： 具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优良性能。
_______________________________________________
方法突破
1.传统硅酸盐材料的性能和主要用途
名称
性能
主要用途
熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定
建筑材料、日用器皿、卫生洁具
等
玻璃
透光性好、硬度大、无固定熔点
建筑材料、各种器皿、光学仪器
玻璃和陶瓷等。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具
有特殊性能和用途的材料，如高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某
些金属氧化物等在高温下烧结而成，可用于制造火箭发动机、汽车发动
新教材2023高中化学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课件新人教版必修第二册
玻璃种类
性能
用途
含铅的光学玻璃
透光性好,折射率高 制造眼镜、照相机和光
学仪器的透镜
加入 硼酸盐 的玻璃 耐化学腐蚀、耐温度急 制实验室玻璃仪器
剧变化
加入金属氧化物或盐
— 得到的彩色玻璃
用于建筑、装饰
(1)钢化玻璃是普通平板玻璃经过再加工处理而成 的一种预应力玻璃。为提高玻璃的强度,通常使用化学 或物理的方法,在玻璃表面形成压应力,玻璃承受外力时 首先抵消表层应力,从而提高了承载能力,增强玻璃自身 抗风压性、寒暑性、冲击性等。根据材料信息分析钢化 玻璃与普通玻璃的成分是否相同?
答案:A
2.某博 物馆墙 面通过 两种方 式装饰 而成 : 第一 种方式 利用民间收集的上百万片明清砖瓦手工砌成瓦片墙 ; 第二 种方式利用竹条加入混凝土,在表面展现竹的纹理,充分体 现了建筑本身也是一件特殊的“文物”和“展品”。展品中陈 列有精美瓷器——青花瓷。下列说法中错误的是 ( )
A.古代的陶瓷、砖瓦及现代的玻璃、水泥等,都是硅酸 盐产品
1.晶体硅中的杂质会影响其导电性能,因此需要制
备高纯度的硅。写出制备高纯硅涉及的主要反应的化
学方程式。
答案:硅单质是由其氧化物制得的,主要分为两 个阶段:
粗硅的制备:2C+SiO2
纯硅的制备:Si+3HCl Si+3HCl。
Si(粗)+2CO↑; SiHCl3+H2,SiHCl3+H2
2.实验室中可用镁粉在高温条件下还原粉状 二氧化硅,用稀酸洗去生成的氧化镁和剩余的镁粉, 再用氢氟酸洗去未反应的二氧化硅,即得单质硅。 这种方法制得的都是不够纯净的无定形硅,为棕黑 色粉末。写出镁粉与二氧化硅反应以及氢氟酸洗去 未反应的二氧化硅的化学方程式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无机非金属材料
A篇·知识对点训练
1．下列物质中，不含有硅酸盐的是( )
A．水玻璃B．硅芯片
C．黏土D．普通水泥
答案 B
解析水玻璃是Na2SiO3的水溶液，黏土和普通水泥的主要成分都是硅酸盐，硅芯片的主要成分是硅单质。
2．下列说法错误的是( )
A．二氧化硅是光导纤维的主要原料
B．硅是信息技术的关键材料
C．陶瓷餐具所用材料为硅酸盐
D．水晶镜片所用原料为硅酸盐
答案 D
解析水晶、光导纤维主要成分为SiO2。
Si用于信息产业及太阳能电池。
传统硅酸盐材料是陶瓷、水泥、玻璃。
3．下列叙述正确的是( )
A．Na2SiO3是硅酸盐，所以不溶于水
B．电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐
C．建筑工业常用水玻璃作黏合剂
D．用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火
答案 C
解析Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水，Na2SiO3能溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。
4．下列物质是纯净物的是( )
A．玻璃 B．水泥 C．纯碱 D．水玻璃
答案 C
解析玻璃、水泥均是多种硅酸盐的混合物，水玻璃是Na2SiO3的水溶液，也是混合物；纯碱Na2CO3是纯净物。
5．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。
6．镁橄榄石(2MgO·SiO 2)中阴离子是( )
A ．SiO 4－4
B ．SiO 4－6
C ．SiO 2－3
D ．SiO 4－5
答案 A
解析 将镁橄榄石写成硅酸盐的形式，其化学式为Mg 2SiO 4，故阴离子为SiO 4－4。
7．下列关于SiO 2和CO 2的说法中不正确的是( )
A ．CO 2和SiO 2都能与碱及碱性氧化物反应
B ．CO 2和SiO 2都能与水反应生成相应的酸
C ．CO 2和SiO 2都能与焦炭反应生成CO
D ．SiO 2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
答案 B
解析 CO 2能与水反应生成碳酸，但SiO 2不能与水反应生成相应的酸，B 错误。
8．不能与SiO 2发生反应的物质是( )
A ．烧碱溶液
B ．氧化钙
C ．浓硝酸
D ．焦炭
答案 C
解析 除HF 外SiO 2不与其他酸反应。
9．二氧化硅气凝胶是一种世界上最轻的固体，可以经受住 1 kg 炸药的爆炸威力。
下列有关说法正确的是 ( )
A ．利用二氧化硅气凝胶能够开发导电材料
B ．激光照射二氧化硅气凝胶可产生丁达尔效应
C ．计算机芯片的主要成分是二氧化硅
D ．二氧化硅气凝胶能溶于水
答案 B
解析 二氧化硅不导电，A 错误；二氧化硅气凝胶属于胶体，能产生丁达尔效应，B 正确；计算机芯片的主要成分是单晶硅，C 错误；二氧化硅不溶于水，D 错误。
10．在半导体工业中有这样一句话：“从沙滩到用户”，其中由粗硅制纯硅的常用方法
为Si(粗)＋2Cl 2=====△SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====△
Si(纯)＋4HCl 。
“从沙滩到用户”涉及多个反应，其中制取粗硅的反应方程式为__________________。
纯净的石英与烧碱反应可以制得水玻璃，反应的离子方程式为____________________________________。
答案 SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO↑
SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O
B 篇·综合提升训练
11．化学在生产生活和科学研究中具有重要的作用。
下列说法正确的是( )
①石英的主要成分是二氧化硅
②三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
③太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能
④二氧化硅的熔点高，硬度大，所以可用来制造电子部件和光学器件
⑤水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
A．①②③B．②④⑤
C．③④⑤D．①②③④
答案 A
解析石英的主要成分是二氧化硅；水泥属于传统硅酸盐产品；太阳能电池的主要成分是硅；水晶项链的主要成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品；硅是半导体材料，可制造电子部件，二氧化硅光学性能优良，可制光学器件。
综上所述，选A。
12．已知滑石粉的化学式为Mg3Si4O10(OH)2，色白、滑爽、柔软、耐火。
下列有关说法不正确的是( )
A．滑石粉属于无机硅酸盐类物质
B．滑石粉组成可表示为3MgO·4SiO2·H2O
C．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔软、耐火性
D．滑石粉可能会与氢氟酸、NaOH溶液发生反应
答案 C
解析硅酸盐是由硅、氧元素与其他元素组成的一类无机物的总称，故滑石粉属于无机硅酸盐类物质，A正确；可以将硅酸盐改写成氧化物的形式，B正确；爽身粉中添加滑石粉，主要是利用它的滑爽、柔软、干燥的特点，与耐火性无关，C错误；滑石粉中可能含有SiO2，可以与氢氟酸、NaOH溶液发生反应，D正确。
13．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜。
近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O x，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B．性质稳定，不易脱色
C．易溶解于强酸和强碱
D．x等于6
答案 C
解析“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应；硅酸铜钡中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6。
因此，A、B、D均正确。
14．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )。