人教第4章 第17讲　无机非金属材料---2023年高考化学一轮复习（新高考）.docx

第17讲　无机非金属材料
复****目标　1.了解硅酸盐材料及新型无机非金属材料的性质和用途。2.掌握硅和二氧化硅的性质及应用，了解高纯硅的制备。
考点一　硅和二氧化硅
1．硅单质
2．二氧化硅
1．工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO2气体(　　)
2．Si是半导体材料，可用作太阳能电池(　　)
3．SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢***酸反应，所以SiO2是***氧化物(　　)
4．因为热稳定性：CH4＞SiH4，所以非金属性：C＞Si(　　)
5．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃(　　)
6．NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放(　　)
7．高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”(　　)
答案　1.×　2.√　3.×　4.√　5.√　6.× 7．√
高纯硅的制备
1．科学家最新研制的利用***化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：
容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　)
A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
B．①和②互为可逆反应
C．该流程中需要隔绝空气
D．粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现
答案　B
解析　A项，反应②中生成的HCl在反应①中循环利用，正确；B项，反应①与反应②对应的反应温度不一致，不是可逆反应，错误；C项，高温条件下，Si、SiHCl3、H2都与O2反应，故需隔绝空气，正确；D项，SiO2不与HCl反应，不能通过上述途径制硅，正确。
2．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下：
①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2；
②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃下反应制得纯硅。
回答相关问题：
(1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5 ℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)，提纯SiHCl3的方法为__________________。
(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)：
①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是__________________。
②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是____________________________________。
答案　(1)蒸馏　(2)①排出装置内的空气，以防爆炸　②水浴加热
考点二　无机非金属材料
(一)硅酸盐材料
1．陶瓷
陶瓷以黏土(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。
2．玻璃
普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化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，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。
3．水泥
普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。
混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。
(二)新型无机非金属材料
1．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。
2．新型陶瓷的种类与用途
材料类型
主要特性
示例
用途
高温结构陶瓷
耐高温、抗氧化、耐磨蚀
碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成
火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等
压电陶瓷
实现机械能与电能的相互转化
钛酸盐、锆酸盐
滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等
透明陶瓷
优异的光学性能，耐高温，绝缘性好
氧化铝、氧化钇、氮化铝、***化钙
高压钠灯、激光器、高温探测窗等
超导陶瓷
在某一临界温度下电阻为零
可用于电力、交通、医疗等领域
3．碳纳米材料
碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料
(1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
(2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。
材料类型
性能
用途
碳纳米管
比表面积大，高强度，优良的电学性能
生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
电阻率低，热导率高，具有很高的强度
用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
1．玻璃是人类最早使