無機非金屬材料的主角——硅
一硅單質的存在與性質
1． Si單質的存在形態、物理性質及用途
(1) )硅在地殼中的含量占第____位，僅次于____，全部以________態存在，是一種____元素，單質硅有________和________形兩種。
(2晶體硅是良好的________材料，在計算機等電子工業，可用作____________、
大規模____________等。
硅是人類將________能轉化為____能的常用材料，所以硅還用于制造________。
2．硅單質的化學性質 硅在參與化學反應時，一般表現還原性。
Si 和O2反應：__________________________________
Si 和 F2反應：__________________________________
Si 和HF反應：__________________________________
Si和NaOH溶液反應：____________________________
思考： 1．下列關于碳族元素的敘述，不正確的是 ( )
A．碳族元素的化合物主要是共價化合物
B．碳族元素的單質都是導體或半導體
C．自然界中大量存在著碳族元素中某元素的氣態氫化物
D．碳族元素形成的化合物多于其他族元素形成的化合物
2．下列關于硅的說法中，不正確的是( )
A．硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料
B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料
C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應
D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應
二、硅的氧化物 （二氧化碳和二氧化硅的比較 ）
1二氧化硅的結構與性質
主要物理性質 硬度____，熔、沸 點____，常溫下為 ____體，不溶于水 熔、沸點____，
化學性質
①與 水反應 不反應
②與 酸反應 只與氫氟酸反應： ________________ ( 其它酸不反應)
③與堿(NaOH)溶液反 應 ________________________ _____ (盛堿液的試劑瓶用____塞) ④與鹽反應 如與Na2CO3反應：________________________________________________ ⑤與堿性氧化物反應 如與CaO反應：______________________________________________
如與Na2O反應：________________________________________________
2二氧化硅用途 光導纖維、光學儀 器、電子部件 制飲料、制碳酸鹽
SiO2和C反應制粗Si： __________________________________
思考：
3．除去下列氣體中混有的雜質(括號內為雜質)可采取的方法：
(1)CO(CO2)：____________________________________。
(2)CO2 (CO)：___________________________________。
(3)CO2 (O2)：____________________________________。
(4)CO2 (SO2)：___________________________________。
(5)CO2 (HCl)：___________________________________。
4．指出下列反應中SiO2所表現的化學性質或作用，在A～E選項中選擇正確答案填入括號內。
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O( ) ②SiO2＋Na2CO3===高溫== Na2SiO3＋CO2↑( )
③SiO2＋2C=====高溫 Si＋2CO↑ ( ) ④SiO2＋3C===高溫== SiC＋2CO↑( )
⑤SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O( )
A．作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕 B．氧化性 C．酸性氧化物的通性 D．將揮發性的酸酐從其鹽中置換出來 E．未參加氧化還原反應
5．下列關于碳和硅的氧化物說法正確的是________。
①碳和硅的氧化物都是酸性氧化物 ②二氧化硅分子由1個硅原子和2個氧原子構成
③二氧化硅不與水及任何酸反應 ④CO2、CH4等氣體都是溫室氣體
⑤CO常作還原劑，PbO2常作氧化劑 ⑥碳在高溫下與SiO2反應，作還原劑，但碳的非金屬性比硅強
三、 硅酸及硅酸鹽
1．硅酸 硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊試液變紅色。
(1) 硅酸不穩定，受熱易分解： ______________________________。
(2)硅酸能與堿溶液反應，如與NaOH溶液反應的化學方程式為__________。
(3)硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強，常用作__________。
2．硅酸鹽 (1)概念：_______________________________________的總稱，是構成地殼巖石的主要成分。
(2)表示方法：硅酸鹽礦物的成分復雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成____________，鉀云母(KH2Al3Si3O2)寫成_____________________。
(3)硅酸鈉(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱________，有黏性，水溶液顯堿性。 ②它能與酸性較硅酸強的酸反應，化學方程式分別為 與鹽酸反應：____________________________________。
與CO2水溶液反應：_____________________________。
③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。
3．無機非金屬材料
(1)傳統無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。
常見硅酸鹽材料 水泥 玻璃 陶瓷 生產原料分別是__________________________、________________________、_____________________________________________。
制備 玻璃 生產反應原理分別是
__________________________、________________________、
(2) 新型無機非金屬材料，如____________、__________、__________、________等。
思考： 6．據搜狐網站報道：國家質檢總局稱，在我國銷售的德國NUK牌嬰兒爽身粉含有一級致癌物“滑石粉”。已知滑石粉的化學式為Mg3(Si4O10)(OH)2，色白、滑爽、柔軟、耐火。下列有關說法不正確的是( )
A．滑石粉屬于無機硅酸鹽類物質
B．滑石粉組成可表示為3MgO·4SiO2·H2O
C．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟、耐火性
D．滑石粉可能會與氫氟酸、NaOH溶液發生反應
7．能證明碳酸的酸性比硅酸強的事實是( )
A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能跟水直接反應生成硅酸
B．SiO2和Na2CO3能發生反應：SiO2＋ Na2CO3===高溫== Na2SiO3＋CO2↑
C．SiO2的熔點比CO2的高
D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色膠狀沉淀，所生成的H2SiO3逐漸聚合而形成硅酸溶膠
8．(1)想一下為什么可將陶瓷、玻璃、水泥歸納在一起，然后從所給的4個詞中選出1個與它們同類的________。
A．光導纖維 B．有機陶瓷 C．人造纖維 D．磚瓦
(2)下列物質中，屬于新型無機非金屬材料的是________。
A．鋼化玻璃 B．碳化硼陶瓷
C．光導纖維 D．硼酸鹽玻璃
(3)人造骨是一種新型無機非金屬材料，它類似于人骨和天然牙的性質結構，這是利用了這類材料的________特性，人造骨可以依靠從人體體液中補充某些離子形成新骨，可在骨骼界面產生分解、吸收、析出等反應，實現骨髓的牢固結合。人造骨植入人體內需要吸收人體中________形成新骨。
A．Ca2＋ B．Cl－ Na＋ D．PO3－
4．硅單質、SiO2、硅酸鹽的用途 有下列物品或設備：①陶瓷餐具 ②磚瓦 ③水泥路橋 ④門窗玻璃 ⑤水晶鏡片 ⑥石英鐘表 ⑦瑪瑙手鐲 ⑧硅太陽能電池 ⑨光導纖維 ⑩計算機芯片 (1)用到硅單質的是_______
(2)所用材料為SiO2是_______
(3)所用材料為硅酸鹽的是_______ 。
工業制取高純硅
【例】硅單質及其化合物應用范圍很廣。請回答下列問題： (1)制備硅半導體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產過程示意圖如下：
① 寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式________________________________。
② 整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質，寫出配平的化學反應方程式_______________________________________；
H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是_______________________________。
(2)下列有關硅材料的說法正確的是________(填字母)。
A．碳化硅化學性質穩定，可用于生產耐高溫水泥
B．氮化硅硬度大、熔點高，可用于制作高溫陶瓷和軸承
C．高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導纖維
D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點很高
E．鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅
(3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實驗現象并給予解釋。
_______________________________________ ______________________________________________________________________________。
一、有關碳、硅及其化合物所參與的 離子反應
1．判斷(1)醋酸鈉溶液中通入CO2：2CH3COO－ ＋CO2＋ H2O===2CH3COOH＋CO2 ( )
(2)堿性溶液不用玻璃塞的原因是堿能和玻璃中的二氧化硅反應( )
(3)Si和燒堿溶液反應，改變反應物用量，都可用同一離子方程式表示( )
(4)將足量CO2通入含K＋、SiO2－3、Cl－、NO－ 3溶液中，離子將不能大量共存( )
(5)H＋、、NO3－、SiO32－ 不能大量共存( )
二 、硅、硅的化合物及無機非金屬材料
2．判斷 (1)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應( )
(2)A．二氧化硅是生產光纖制品的基本原料( )
B．水玻璃可用于生產黏合劑和防火劑( )
(3)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結構陶瓷制品( )
(4)二氧化硅的分子式是SiO2( )
3．下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是( )
①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品
③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維 ④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
4．材料與化學密切相關，表中對應關系錯誤的是( ) 材料 主要化學成分
A 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B 大理石、石灰石 碳酸鈣
C 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D 沙子、石英 二氧化硅
5開發新材料是現代科技發展的方向之一。下列有關材料的說法正確的是( )
A．氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料
B．C60屬于原子晶體，用于制造納米材料
C．纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料
D．單晶硅常用于制造光導纖維
6．碳納米管是近年來發展迅速的一種具有特殊結構及優異性能的納米材料。它是由碳原子形成的無縫、中空管體材料，主要由五邊形、六邊形的碳環組成，相當于石墨結構卷曲而成，結構如下。
(1)寫出一種與碳納米管互為同素異形體的物質名稱________________________________。
(2)碳納米管有許多獨特的性質，如高機械強度和彈性，多孔結構能吸附氣體分子。因此碳納米管可用作( ) ①防彈衣材料 ②防火材料 ③儲氫材料 ④絕緣材料 A．①② B．③④ C．①③ D．②④
