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第四章材料家族中的元素

第四章材料家族中的元素

第一节无机非金属材料主备人王立华审核人范党涛编号01

【学习目标】1.掌握Si、SiO2的物理性质,化学性质及粗硅的制法。

2.掌握无机非金属材料玻璃、水泥、陶瓷等的原料、原理、成分、用途。

3.了解Si、SiO2作为无机非金属材料的性质及用途;了解新型无机非金属材料的类型及用途。【重点、难点】硅单质及其化合物的性质,硅的制法

【知识认知】

一、单质硅和半导体材料(阅读课本P107-109)

1.硅元素的含量和存在(硅元素的化学符号为:)在地壳里,硅的含量在所有元素中居第位,仅次于氧,全部以态存在。

2.硅的性质(1)物理性质:单质硅有和两种。晶体硅是色、有光泽、硬而脆的固体,是良好的材料(导电性介于和之间)。[交流研讨] 简要归纳总结非金属单质(如:H2 、C、N2、S、Cl2、Br2、I2)的化学性质,试思考硅具备这些性质吗?

(2)化学性质:

①常温下,硅的化学性质,只能和氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱(如NaOH)溶液发生反应。写出下列反应的化学方程式:

Si + HF —Si + NaOH + H2O —

②在加热条件下,硅能和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生反应。Si + O2加热===== 3.硅的制取

制粗硅:工业上用在高温下还原可制得粗硅,反应方程式为:

4. 硅的主要用途

①在计算机等电子工业,可用作,大规模等。

②还可用于制造和。

③硅的合金用途也很广泛,如含硅4%的钢具有良好的导磁性,可用来制造;含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性,可用来制造。

二、二氧化硅与光导纤维

1.二氧化硅的存在及物理性质

(1)存在:二氧化硅广泛存在于自然界中,、的主要成分就是二氧化硅。(2)物理性质:二氧化硅不溶于水,熔点,硬度。

2.二氧化硅的结构(二氧化硅化学式:)二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的,晶体中硅原子和氧原子的个数之比是。

3.二氧化硅化学性质

(1)酸性氧化物的性质

①SiO2是的酸酐,不溶于水。

②常温下和NaOH溶液反应的化学方程式为:

碱性试剂不能保存在______塞的试剂瓶中

③高温下,SiO2和碱性氧化物(如CaO)反应的化学方程式为:

(2)常温下SiO2和氢氟酸反应的化学方程式应用____________

(3)、二氧化硅的弱氧化性:高温下制取粗硅的化学方程式:

(其中,氧化剂为,还原剂为。并标出电子转移情况)

4.SiO2用途:用于建筑,石英用于制造,纯SiO2用于制造光学仪器和

5.光导纤维简称“”是一种能利用光的作用传导的透明度极高的细丝。光导纤维是高性能的现代通讯材料,还用于____________ _______________

______________ ______________等方面。

三、硅酸盐与无机非金属材料(阅读课本P110-112)

1、硅酸盐

硅酸盐的性质稳定,熔沸点,大都溶于水,硅酸盐的组成复杂,常用氧化物的形式表示。

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3、新型无机非金属材料:高温结构陶瓷生物陶瓷压电陶瓷等

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【课时训练】

1、下列物质不能由单质直接化合生成的是()

A、FeCl3

B、CuS

C、SiO2

D、Al2O3

2、可以用来制取半导体材料(如大规模集成电路)的是()A.二氧化硅B.粗硅C.高纯硅D.硅酸盐

3、下列说法正确的是()

A.SiO2溶于水显酸性

B.CO2通入水玻璃中可得到硅酸

C.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸

D.因为SiO2不溶于水,故H2SiO3不是SiO2对应的酸或者说SiO2不是H2SiO3对应酸酐。

4、下列溶液能用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞的是()

A、Na2SiO3溶液

B、HF溶液

C、NaOH溶液

D、NaCl溶液

6.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是()A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3

7.将足量的CO2通入下列溶液中,能产生沉淀的是()A.硅酸钠溶液B.石灰水C.氯化钡溶液D.氯化钙溶液

8.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中,都需要的原料()A.纯碱B.石灰石C.石英D.黏土

9.下列不属于传统硅酸盐产品的是()A.玻璃B.水泥C.光导纤维D.陶瓷

10.下列离子方程式,正确的是()A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca2+ +2OH- +CO2 ===CaCO3↓+H2O

B.碳酸钠溶液中加入二氧化硅:CO32- +SiO2==SiO32- +CO2↑

C.二氧化硅与烧碱溶液反应:SiO2 +2OH- ===Na2 SiO3+H2O

D.硅酸与烧碱溶液中和:H2SiO3+2OH- === SiO32-+2H2O

11.下列说法不正确的是()

A、制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石

B、普通玻璃是电的绝缘体,这种透明的固体物质是晶体

C、等物质的量的SiO2与CaCO3在高温下煅烧,残留物质为一纯净物

D、石英玻璃经受温度剧变且能抵抗酸碱的腐蚀

12.实验室中盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞,是因为(用化学方程式表示)_________________________ __。

13.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的关系如图,A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。请填空:

(1)单质A的原子结构示意图为,它的最高价为。(2)B的化学式(分子式)为,B和碳反应生成A和E的化学方程式是。

(3)C的化学式(分子式)为,D的化学式是。

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