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三、 无机非金属材料
化工生产中的重要非金属元素
第五章
知 识 点 一
知识点一　硅酸盐材料
1. 无机非金属材料
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。
硅、氧
耐高温
抗腐蚀
硬度高
电学
光学
2. 常见的硅酸盐材料
项目 陶瓷 普通玻璃 普通水泥
原料 __________ _________________________________________________________ 主要原料：________________
辅料：适量的石膏
设备 陶瓷窑 __________ _______________
水泥回转窑
黏土
纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)
石灰石、黏土
玻璃窑
项目 陶瓷 普通玻璃 普通水泥
主要
成分 含水的铝硅酸盐 _________________________________________________________ —
性能 耐高温、硬度大、耐腐蚀、性质稳定 透光性好、硬度大、无固定熔点 遇水逐渐变硬
(水硬性)，硬化后性质稳定
用途 用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维等 大量用于建筑和水利工程
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
[判断正误]
(1)汉代烧制出的“明如镜、声如磬”的陶瓷，其主要原料是黏
土。(　　)
(2)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸
盐。(　　)
(3)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化。(　　)
(4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行。(　　)
√
√
√
√
例1　(2024·慈溪中学高一检测)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色瓷的诗句，描绘了我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列说法中，
正确的是(　　)
A. 玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B. 制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C. 硅酸盐制品的性质稳定、耐高温
D. 沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
C
知 识 点 二
知识点二　新型无机非金属材料
1. 硅和二氧化硅
(1)硅：
硅元素位于元素周期表第__________周期、第__________族，处于金属与非金属的过渡位置。其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的__________材料。
三
ⅣA
半导体
(2)粗硅的制备：
工业上用焦炭还原石英砂可以制得含少量杂质的粗硅，化学方
程式为_______________________________。
(3)硅和二氧化硅的用途：
①高纯硅用于制造__________和__________________。
②__________用于生产光导纤维。
芯片
硅太阳能电池
二氧化硅
2. 新型陶瓷
(1)组成：不再限于传统的硅酸盐体系。
(2)特性和功能：在__________、__________、__________、磁
学等方面具有很多新的特性和功能。
(3)碳化硅(SiC)俗称__________，具有类似金刚石的结构，可用
作磨料，还具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材
料、耐高温半导体材料等。
(4)常见的类型：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。
光学
热学
电学
金刚砂
3. 碳纳米材料
碳纳米材料主要包括__________、__________、__________等，广泛应用于能源、信息、医药等领域。
富勒烯
碳纳米管
石墨烯
新型材料 结构 性能 用途
富勒烯 由__________构成的一系列笼形分子的总称，如C60 — 制碳纳米材料
碳原子
新型材料 结构 性能 用途
碳纳
米管 由__________卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯 只有____________ _______厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，具有很高的强度 光电器件、超级电容器、电池、复合材料等
石墨片层
一个碳原子
直径
[判断正误]
(1)晶体硅的熔点高、硬度大，故可用作半导体材料。(　　)
(2)石英砂可用于生产单晶硅。(　　)
(3)二氧化硅是酸性氧化物，所以能溶于水且可与水反应生成硅酸。(　　)
(4)向硅酸钠溶液中滴加少量稀盐酸，出现白色沉淀，证明Cl的非金属性强于硅。(　　)
×
√
×
×
例2　(2024·余姚中学高一检测)从科技前沿到人类的日常生
活，化学无处不在。下列说法中，正确的是(　　)
A. 国产大型飞机C919用到的氮化硅高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料
B. 量子通信材料螺旋碳纳米管与石墨烯互为同位素
C. 手机的优良性能归功于其里面的芯片，芯片的主要成分是二氧化硅
D. 常温下Si的化学性质稳定，在自然界中硅主要以单质形式存在
A
随 堂 检 测
1. “中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。由石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：
下列说法中，错误的是(　　)
A. 反应①②③均为置换反应
B. SiO2能溶于烧碱溶液和氢氟酸，故为两性氧化物
C. X为CO
D. 流程中的HCl和H2可以循环利用
B
2. 下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是(　　)
①氢氟酸　②NaHSO4　③KNO3　④石灰水　⑤CuSO4　
⑥NaOH　⑦Na2SiO3
A. 只有④⑧⑦ B. 只有①④⑥⑦
C. 只有①③⑤ D. 只有①④⑥
B
3. 硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。请回答下列问题：
(1)下列物质不属于硅酸盐的是__________(填字母)。
A. 陶瓷 B. 玻璃
C. 水泥 D. 生石灰
(2)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是_________(填化学式)，SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为___________________________________。
D
Si
SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O
氢氟酸
SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O
C
SiO2

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