【文档说明】【寒假作业】2023年高中化学 人教版2019必修第二册 第03课时无机非金属材料Word版含解析.docx，共(13)页，1.341 MB，由小赞的店铺上传

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第03课时无机非金属材料学习目标：1．掌握常见的非金属材料2．掌握硅及其化合物的性质3．了解传统非金属材料与新型非金属材料重点：1．硅及其化合物材料的性质2．非金属材料的优点难点：1.硅及其化合物材料开启新世

界初中时，我们学习了金属材料，金属材料包括___________和___________，其中__________是混合物，常见的合金有_________________等。而非金属材料也是人们使用较多

。从组成上看，许多无机非金属材料包含有硅、氧等元素，具有耐高温，抗腐蚀，硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。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，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必须

的材料。【答案】纯金属材料，合金，略一．硅酸盐材料传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，在日程生活中随处可见，如制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥等。硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si与O构成了硅氧四面体，其结构图如图所示。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相互结合。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。1．陶瓷陶瓷是以粘土（主要成分

为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成的。我国具有悠久的陶瓷制历史，在新石器时代，我们的祖先已能烧制陶器，至唐宋时期，我国的陶瓷制品已经享誉海内外。目前，陶瓷人在人类的生活和生产中扮演着重要的角色，得到

了广泛的应用，如用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等瓷碗景德镇瓷器陶瓷绝缘子2．玻璃普通玻璃的主要成分为Na2SiO3，CaSiO3和SiO2，他是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制

得的。玻璃可用于生产建筑材料，光学仪器和各种器皿，还可以制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。玻璃器皿玻璃三棱镜玻璃幕墙3．水泥普通硅酸盐水泥的生产是以黏土和石灰石为主要原料，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量的石膏，调节水泥硬化

速率，在磨成细粉质就可就能得到普通水泥。水泥沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。长江三峡大坝使用了大量水泥二．新型无机非金属材料随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅

酸盐体系，一系列新型的无机非金属材料相继问世。其中有一些是高纯度的含硅元素材料，如单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代化信息技术的基础材料；还有一些含有碳，氮等其他元素，在航天，能源和医疗等领域有着广泛的

应用。1．硅和二氧化硅现代信息技术是建立在半导体材料基础上的。位于元素周期表_______________________的硅元素，正好处于金属与非金属的过度位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料。高纯度硅的生产流程基本原理：SiO2＋2C====

Si＋2CO↑反应②的化学方程式：反应③的化学方程式：高纯度硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电源、人造卫星和电动汽车的硅太阳能电池。用于制作芯片的硅晶片用在天宫号空间站的硅太阳能

电池光导纤维二氧化硅可用来生成光导纤维。光导纤维的通信容量大、抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。【答案】第三周期IVA族，Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2↑，SiHCl3＋H2======Si＋3HCl↑2．新型陶瓷新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体

系，在光学、热学、电学，磁学等方面具有很多新的特性和功能，进一步拓展了陶瓷的应用领域。例如碳化硅（SiC），俗称金刚砂，其中的碳原子与硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还具有优异的耐高温，抗氧化性

能，使用温度可达1600℃，大大超过了普通金属材料所所能承受的温度，可用作耐高温材料，耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。3．碳纳米材料碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料主要包括富勒希、碳纳米管、石墨高温300℃1100℃烯等在能源

、信息、医疗等领域有着广阔的应用前景。富勒烯是由碳原子构成的一系列笼状分子的总称，其中C60是富勒烯的代表物，C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启碳纳米材料研究的研究和应用的新时代。用C60作这轮的“纳米汽车”碳纳米管可以看作是由石墨片层卷成

管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的表面极大，有相当高的强度和优良的导电性能，可用于生产复合材料电池和传感器等。碳纳米管石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低，导热热导率高，具有很高的强度，作为一种具有优

异性能的新型材料，石墨烯在光电元件、超级电容、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入石墨烯材料课堂练习1．纳米材料是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。将纳米材料分散到液体分散剂中，所得混合物可能具

有的性质是A．能全部透过半透膜B．有丁达尔效应C．所得液体不可以全部透过滤纸D．所得物质一定是溶液【答案】B【解析】此题考查分散系的概念。题中分散质微粒直径在纳米级别，该分散系属于胶体，故具有胶体的性质。故选B。2．下列说法正确

的是A．二氧化硅广泛用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应【答案】A【解析】A选项纯净的二氧化硅具有良好的光导性，故可用作光纤通信；B选项盐酸不能腐蚀石英制品，需要使用氢氟酸才能腐蚀石英制

品；C选项水晶主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐制品；D选项粗硅的制备有涉及氧化还原反应。故选A3．第三周期元素的单质及其化合物具有重要用途。例如，在熔融状态下，可用金属钠制备金属钾；MgCl2可制备多种镁产品：铝－空气电池具有较高的比能量，在碱性电解液中总反应式为4A

l＋3O2＋4OH—＋6H2O=4[Al(OH)4]—，高纯硅广泛用于信息技术领域，高温条件下，将粗硅转化为三氟硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是A．钠的密度比钾大，可

用于冶炼金属钾B．熔融的氯化镁能电解，可用作冶炼镁的原料C．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品D．晶体硅熔点高、硬度大，可用作通讯设备的芯片【答案】B【解析】A选项钠的沸点比钾高，所以可以用于冶炼钾；B选项工业冶炼金属镁采用的方法是电解熔融氯化镁；C选项铝的表面有一层致密氧化物薄

膜，可以阻止氧气与金属铝接触，所以铝具有良好的抗腐蚀能力，可用作铝制品；D选项晶体硅由于具有良好的半导体性能，所以可用作通讯设备的芯片。故选B。4．Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法错误的．．．是A

．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl≜CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2OB．具有吸水性，需要密封保存C．能与SO2，反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2【答案】D【解析】A选项该反应有气体生成，且是向离子浓度减小方向进

行，故可以发生；B选项水泥具有吸水性，故需要密封保存；C选项H2SO3酸性强于H4SiO5，故可以生成新盐；D选项，与足量盐酸反应时，可生产H2SiO3，硅酸是难溶性酸，所以无法得到SiO2。故选D。5．下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是A．4．03米大

口径碳化硅反射镜B．2022年冬奥会聚氨酯速滑服C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线D．“玉兔二号”钛合金筛选网轮【答案】A【解析】B选项使用的是聚合有机非金属材料；C、D选项使用的是金属材料。故选A6．下列有关物质的说法的前后关系正确的是

A．Al2O3熔点高，可用作耐高温材料B．晶体硅熔点高，可用作半导体材料C．漂白粉在空气中不稳定，可用于漂白纸张D．镁橄榄石的化学式可写为：2MgO·SiO2，因此属于氧化物【答案】A【解析】B选项硅晶体具有良好的半导体性能，故可用作半导体材料；C选项用于漂白制作通常使用SO2

；D选项橄榄石属于硅酸盐，不符合氧化物的定义。故选A。7．改革开放40年，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法错误的是A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素B．中国天眼传输信息用的光导纤维材料是硅单质C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料D．港珠澳大桥用到

的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能【答案】B【解析】B选项光导纤维使用的是二氧化硅。故选B。8．工业制硅第二步反应为SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl，下列说法错误的是A．SiHCl3中的Si呈＋4价，分子空间结构为四面体形B．该反应中S

iHCl3既是氧化剂又是还原剂C．该反应说明在该温度下氢气的还原性强于硅单质D．当1molH2完全反应时，该反应转移2mol电子【答案】A【解析】由于SiHCl分子中，Si—H键长与Si—Cl不同，所以SiHCl分子空间结构不为正四面体。故选A。9．下列有关材料的结构或性质与用途不具有对应

关系的是A．硅橡胶具有无毒、无味、耐高温的性质，用作压力锅的密封圈B．分子筛(铝硅酸盐)具有微孔结构，用作计算机芯片C．Ti—Fe合金储氢量大、吸放氢速率快，用于氢燃料汽车D．高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀的特性，用于发动机【答案】B【解析】计算

机芯片需要材料具有良好的半导体性能，故B选项错误。故选B。10．硅及其化合物是人类文明的重要物质。下列说法正确的是A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C．SiO2熔点比CO2高D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制

造太阳能电池【答案】C【解析】A选项水晶主要成分为SiO2，不属于硅酸盐；B选项水玻璃是硅酸钠溶液，属于混合物；D选项高纯度鬼可用于制造太阳能电池，高纯度二氧化硅可用于制造光导纤维。故选C11．硅藻土是由无定形SiO2组成的，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质，通常呈浅黄

色或浅灰色，质软多孔。工业上可按如图所示流程，用硅藻土制备纳米级二氧化硅。请回答下列问题：（1）煅烧硅藻土的目的是。（2）在加热条件下加入烧碱溶液时，发生反应的化学方程式为、。（3）加入过量硫酸后，生成沉淀的离子方程式为。（4）若用纳米级二氧化硅制成水溶液，

则该溶液所具有的性质与下列图片有关的是（填字母）。【答案】（1）除去硅藻土中的有机物杂质（2）SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O（3）SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓（4）AC12．硅是无机非金属材料

的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地亮质量的90%以上。（1）下列物质不属于硅酸盐材料的是____。A．陶瓷B．玻璃C．水泥D．生石灰（2）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，工艺师常用(填物质名称)来雕刻玻璃。（3）用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易

燃烧，说明SiO2可用作。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是。A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚D．铁坩埚（4）工业上常利用反应SiO2＋2C====Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中氧化剂是。（5）根据如图所示装置回答以

下问题。若要用此装置证明酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3，从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀HNO3②稀盐酸③碳酸钙④Na2SiO3溶液⑤SiO2。试剂A与C分别为(填序号)；试

管中发生反应的离子方程式为。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是。【答案】（1）D（2）𝑆𝑖𝑂2+2𝑁𝑎𝑂𝐻=𝑁𝑎2𝑆𝑖𝑂3+𝐻2𝑂；氢氟酸（3）防火剂；D（4）𝑆𝑖𝑂2（5）①④；𝐶𝑂2+𝐻2𝑂+𝑆𝑖�

�32−=𝐻2𝑆𝑖𝑂3↓+𝐶𝑂32−；𝐻𝑁𝑂3有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸高温能力提升1．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述

正确的是A．晶体硅的结构与金刚石类似B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电【答案】A【解

析】A选项硅与碳是同主族元素，具有相似性，A选项正确；B选项硅的化学性质相对温度，但常温下也能与大多数物质发生反应，B选择错误；C选项目前硅的提炼工艺已经非常成熟，所以价格并不昂贵，C选项错误；D选项硅具有金属光泽，但属于非金

属材料，且导电性能不佳。故选A2．2020年12月17日，我国“嫦娥五号”返回器携带月球样品安全着陆，探月工程圆满成功。“嫦娥”五号探测器采用太阳能电池板提供能量，制造太阳能电池板的核心材料是A．二氧化硅

B．硅C．钛合金D．铝合金【答案】B【解析】太阳能电池的核心材料是硅。故选B3．硅酸盐材料历史悠久，用途广泛，下列物质中不属于硅酸盐材料的是A．玻璃B．陶瓷C．水晶D．水泥【答案】C【解析】硅酸盐材料主要有陶瓷、玻璃、水泥，水晶属于氧化物。故选C。4．下列关于材料应用及成分表述错误的是①三峡大坝

使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料；②太阳能电池可采用二氧化硅材料制作，其应用有利于环保节能；③人造刚玉熔点很高，可用作高温耐火材料，主要成分是SiO2；④化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行合成，玛瑙的主要成分是SiO2A．①④B．②③C．①③D．②④【答案】B【解析】说法①水泥是硅酸盐，说

法②太阳能电池板采用晶体硅制作，利用其良好的光电效应，说法③人造刚玉主要成分是氧化铝，说法④玛瑙主要成分是SiO2。所以说法②③错误，故选B。5．东晋葛洪在《抱朴子》中写道“扶南生金刚，生水底石上，如钟乳状，体似紫石英，可以刻玉，人没水取之，虽铁椎之亦不能

伤。”文中所述“金刚”可能为A．结晶氯化钠B．金刚石C．碳酸钠D．二氧化硅【答案】D【解析】根据文中大意可知，“金刚”具有得性质，形状与石英类似，硬度高，且位于地表。氯化钠、碳酸钠硬度小，不符合原文，金刚石存在于地壳深层，不符合原文。故选D。6

．化学与生产、生活息息相关。下列说法正确的是A．对含硫燃料预先进行脱硫处理能从根本上防止硫酸型酸雨的产生B．漂白粉的主要成分是次氯酸钙，应密封保存C．光导纤维的主要材质是硅D．NaHCO3是焙制糕点所用发酵粉的主要成分之一，也是医疗上治疗胃

酸过多的一种药剂【答案】D【解析】A选项对含硫燃料脱硫处理只能减小硫酸性酸雨的产生；B选项漂白粉的主要成分是次氯酸钙与氯化钙；C选项光导纤维主要材料是二氧化硅。故选D。7．下列说法正确的是A．碳酸钡可用于医疗上检查肠胃的内服剂B．

SiO2是一种重要的半导体材料C．热的纯碱溶液可以去除物品表面的油污D．MgO可被大量用于制造火箭和飞机的部件【答案】C【解析】A选项碳酸钡可溶于胃酸，生成Ba2+，有剧毒；B选项半导体材料是硅；C选项热的纯碱溶液呈碱性，可

分解油污；D选项MgO被用于火箭、航天器的耐高温部件，故说法不准确。故选C。8．下列方程式中，正确的是A．工业制备粗硅的化学方程式：SiO2＋C====Si＋CO2↑B．次氯酸的电离方程式：HClO=H＋＋ClO—C．向Ba(OH)2溶液中加少量NaHCO3

：HCO—3＋Ba2＋＋OH—=BaCO3↓＋H2OD．硫酸亚铁溶液与过氧化氢溶液混合：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋=Fe3＋＋4H2O【答案】C【解析】A选项二氧化硅与焦炭的产物是一氧化碳，A选项错误；B选项次氯酸是弱电解质，不能完全电离，故不能用等号连接；C选项Ba(OH)2与少量

NaHCO3溶液反应，NaHCO3不足，故生成碳酸钡、水、Δ氢氧化钠，说法正确；D选项离子方程式环境是稀硫酸酸化后的过氧化氢溶液，D选项错误。故选C。9．改革开放44年，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法错误的是A．蛟龙号潜

水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素B．中国天眼传输信息用的光导纤维材料是硅单质C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料D．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能【答案】B【解析】光导纤维材料是二氧化硅，故选B。10．化学与社会

、生活密切相关。下列对现象或事实的解释正确的是现象或事实解释A干冰常用于营造舞台气氛干冰升华放出热量BSiO2用于制造光纤SiO2具有导电性C新切开的钠的表面迅速变暗Na被O2氧化为Na2O2D用铝槽车运送浓硫酸常温下，

Al在浓硫酸中发生钝化【答案】D【解析】A选项干冰升华吸热，使周围温度降低，空气中水蒸气液化，形成白雾；B选项SiO2用于制造光纤是由于SiO2具有良好的透光性；C选项Na表面被氧化成Na2O。故选D。11．下列叙述正确的是A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和HF反应，所

以SiO2属于两性氧化物B．因为Na2CO3＋SiO2======Na2SiO3＋CO2↑，所以H2SiO3的酸性比H2CO3强C．CO2和SiO2都能与C反应D．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似【答案】

C【解析】A选项两性氧化物的概念是即有酸性氧化物性质也有碱性氧化物性质，与HF反应不具有碱性氧化物性质，所以SiO2不是两性氧化物，A选项错误；B选项，该反应有气体逸出，故反应可以进行，不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3；C选项C具有还原性，能与大多数金属、非金属氧化物反应，C选项正确；D选

项由于两者结构不同，故物理性质相差巨大。故选C。高温12（1）梦天实验仓己于2022年10月31日15时37分在文昌卫星发射场发射成功。请回答下列问题：耐辐照石英玻璃是航天器姿态控制系统的核心元件。石英玻璃的成分是________（填化学式），该物

质的类别属于________(填“碱性氧化物”或“酸性氧化物”)，实验室中不能用玻璃塞的试剂瓶盛放KOH溶液，原因是________（用离子方程式表示）。（2）太阳能电池帆板是天宫空间站运行的动力。其性能直接影响到空间站运行寿命和可靠性。空间站使用的光太阳能

电池，该电池的核心材料是________，其能量转化方式为________。【答案】（1）SiO2；酸性氧化物；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O（2）Si（或晶体硅）；太阳能转化为电能