第4章材料家族中的元素
第1节硅无机非金属材料第1课时
一、选择题
1．“化学是你，化学是我”，我们的生活处处离不开化学。下列说法中不正确的是( )
A. 水晶、玛瑙是常见的饰品材料，其主要成分与光导纤维相同
B. 我国科学家研制的一种新型高分子材料，具有极细小的微孔结构和极高的比表面积，吸附PM2.5后可发生光催化作用，从而达到净化空气的目的，在此过程中不涉及物理变化
C. 导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D. 印制假币的纸张没经过特殊处理，会含有少量的淀粉，因此可用碘酒来区分真假币
2．化学与生活密切相关，下列说法不正确的是( )
A. 天然气、酒精分别属于化石能源、可再生能源
B. 金属在潮湿空气中生锈，主要是发生析氢腐蚀
C. NaClO具有强氧化性，可作织物漂白剂
D. 高纯硅广泛应用于太阳能电池和半导体材料的制造
3．下列各组物质中不起反应的是( )
A. SiO2与烧碱溶液
B. SiO2与水共热
C. CO2通入Na2SiO3溶液
D. HF滴在普通玻璃上
4．下列试剂保存方法错误的是( )
A. 少量白磷保存在水里
B. 钠保存在煤油里
C. 液溴保存在棕色玻璃瓶里且覆盖一层水
D. 装氢氟酸的玻璃瓶用橡皮塞
5．下列说法错误的是( )
A. 硅是制造太阳能电池的常用材料
B. 二氧化硅是制造光导纤维的材料
C. 水晶项链是硅酸盐制品
D. 硅酸钠可用于制备木材防火剂
6．制造光导纤维的主要原料是( )
A. 硅
B. 铜
C. 铝
D. 二氧化硅
7．下列说法错误的是( )
A. 石英砂可用于生产单晶硅
B. 大多数金属在常温下是固体
C. 可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
D. 飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
8．下列关于硅及其化合物的说法正确的是（）
A. 自然界中存在大量硅单质
B. 硅酸是种很弱的酸，通常是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得
C. 玛瑙、金刚石、水晶的主要成分都是二氧化硅
D. 二氧化硅的化学性质活泼，能与酸或碱溶液发生化学反应
9．下列有关叙述中，不正确的是（）
A. SiO2可用作制备光导纤维
B. Na、K合金熔点比任何一个组分低
C. 通过化学反应可实现12C到14C的转化
D. 晶体硅可用于制作太阳能光板、制造芯片
10．下列叙述不正确的是( )
A. 用氢氟酸对玻璃进行刻蚀可制成赏心悦目的雕花玻璃
B. Na2CO3粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体，该晶体一定是Na2CO3?10H2O
C. 氯水和干燥的氯气均能使鲜花褪色
D. 合金的硬度可以大于它的纯金属成分，合金的熔点也可以低于它的成分金属11．下面有关硅的叙述中，不正确的是（）
A. 硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B. 硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量仅次于氧
C. 硅的化学性质不活泼，在自然界中主要以游离态存在
D. 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
12．下列关于SiO2的说法中错误的是( )
A. SiO2不与任何酸反应
B. SiO2可与HF反应而被腐蚀
C. 石英、水晶、玛瑙的主要成分都是SiO2
D. 自然界中SiO2主要存在于石英矿和沙石中
13．硅是无机非金属材料的主角之一。下列关于硅及其化合物性质的说法，不正确的是( )
A. 硅的非金属性比硫弱
B. 硅酸钠可溶于水
C. SiO2与氢氟酸能反应
D. 硅原子易失去或得到电子
14．下列说法中不正确的是( )
A. 光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
B. 新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高
C. 高温结构陶瓷比金属材料具有许多优点，如耐高温不怕氧化、密度小等优点
D. 光导纤维除用于通信外，还可以用于医疗、信息处理等许多方面
二、非选择题
15．（4分）用化学方程式或离子方程式解释下列现象：
（1）实验室中盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞：请写出该原理的化学方程式______________；
（2）Cl2通入FeCl2溶液中可将Fe2+氧化，请写出该反应的离子
．．方程式：______________。
16．单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：
（1）能与X发生化学反应的酸是，由X制备Mg2Z的化学方程式为
（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为，Y分子的电子式为；
（3）Z、X中共价键的类型分别是。
17．高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。
请回答下列问题：
（1）根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有类；
（2）步骤①中涉及SiO2的离子反应方程式为；
（3）滤渣A的成分有（填化学式）；
（4）步骤③反应的化学方程式为：；
（5）实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、和。
18．)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物
A．
（1）在元素周期表中，A位于第____族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为____________，A与B在原子的电子层结构上的相同点是_______________________________；
（2）易与C发生化学反应的酸是__________，反应的化学方程式是_____________________；
（3）将C与纯碱混合高温熔融时发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将少量的E 通入D的水溶液中，生成含A的化合物F。
①分别写出生成D和F的化学反应方程式：_______________，_________________；②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是( )
B．普通玻璃坩埚
C．石英玻璃坩埚
D．铁坩埚
（4）100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L，100 g混合物中石灰石的质量分数是__________。
19．工业上利用硅的氧化物制取硅单质，主要反应为：SiO2 + 2C Si + 2CO↑。该反应中，还原剂是（填化学式），被还原的物质是（填化学式）；若反应中消耗了1 mol C，则生成mol Si。
20．（10分）硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有；
（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图：
①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃﹣1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则
在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为；
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式；
（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和；SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为；
（4）还原炉中发生的化学反应为：；
（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是。
参考答案
1．【答案】B
【解析】A．水晶、玛瑙及光导纤维主要成分均为SiO2，故A正确；B．可吸入颗粒在高分子材料表面发生光催化作用的反应是化学变化，故B错误；C．导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料．主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域，故C正确D．碘遇淀粉变蓝色，故D正确；答案为B。
2．【答案】B
【解析】A. 天然气属于化石能源，是不可再生能源、酒精不属于化石能源，属于可再生能源，故A正确；B. 金属在潮湿空气中生锈，主要是发生吸氧腐蚀，只有在酸性条件下才发生析氢腐蚀，故B错误；C. NaClO具有强氧化性，具有漂白性，可作织物漂白剂，故C正确；D. 硅单质是良好的半导体材料，高纯硅广泛应用于太阳能电池和半导体材料的制造，故D正确；故选B。
3．【答案】B
【解析】A. SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，故A不选；B. SiO2不溶于水，与水不反应，故B选；C. CO2通入Na2SiO3溶液反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，故C不选；D. HF能够与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，故D不选；故选B。
4．【答案】D
【解析】A．白磷在空气易缓慢氧化，发生自燃，应保存在水里，故A正确；B．钠易与空气中氧气、水等反应，但与煤油不反应，密度比煤油大，可保存在煤油中，故B正确；C．液溴易挥发，保存时用少量水液封，故C正确；D．氢氟酸能够与玻璃瓶中的二氧化硅发生反应，所以能够腐蚀玻璃，故D错误；答案为D。
物质的性质不同，保存方法不同，若保存方法得当，一般是安全的，若保存方法不当，会带来潜在的危险。，甚至是酿成严重的后果，因此要结合物质的性质的不同，采用不同的方法进行药品保存。如碱金属锂、钠、钾容易与空气中的氧气、水发生反应，要隔绝空气和水，钠、钾密度比煤油大，一般保存在煤油中；而锂由于密度比煤油小，一般保存在液体石蜡中；白磷容易在空气中自燃，要隔绝空气，一般保存在水中；液溴容易挥发，一般放在棕色细口试剂瓶，加水形成水封保存；新制氯水、AgNO3溶液、浓硝酸光照容易分解，一般保存在棕色细口试剂瓶中，并用玻璃磨口塞密封；而NaOH、Ca(OH)2、碳酸钠溶液等碱性物质由于容易与玻璃的成分发生反应产生具有粘性的硅酸钠，将玻璃塞与试剂瓶粘在一起，因此要使用橡胶塞；氢氟酸腐蚀玻璃，要放在塑料容器中。具有强氧化性的物质要与具有还原性、
可燃性的物质分开保存等。
5．【答案】C
【解析】A、硅是制造太阳能电池的常用材料，选项A正确；B、二氧化硅是制造光导纤维的材料，选项B正确；C、水晶的主要成分是二氧化硅，水晶项链不是硅酸盐制品，选项C错误；D、硅酸钠可用于制备木材防火剂，选项D正确。答案选C。
6．【答案】D
【解析】光导纤维的主要原料是二氧化硅，故选D。
7．【答案】D
【解析】A. 石英砂的主要成分为二氧化硅，可以与碳在高温下反应生成硅，进一步提纯可以生产单晶硅，故A正确；B. 大多数金属的熔沸点较高，在常温下是固体，常温下呈液态的只有汞，故B正确；C.氢氟酸能够与二氧化硅反应，可以用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，故C正确；D. 为了减轻飞机的重量，飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、轻金属为基体，故D错误；故选D。
8．【答案】B
【解析】A．自然界中没有游离态的硅，故A错误；B．硅酸是种很弱的酸，利用强酸制弱酸的原理，通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得硅酸，故B正确；C．玛瑙、水晶的主要成分都是二氧化硅，而金刚石是碳的单质，故C错误；D．二氧化硅的化学性质活泼，能与强碱溶液发生化学反应，但不与除HF外的其它酸反应，故D错误；答案为B。
9．【答案】C
【解析】A. SiO2可用作制备光导纤维，A正确；B. Na、K合金熔点比任何一个组分低，B 正确；C. 12C到14C的转化属于物理变化，C错误；D. 晶体硅能导电，可用于制作太阳能光板、制造芯片，D错误，答案选C。
10．【答案】B
【解析】A. 氢氟酸可与玻璃成分二氧化硅发生反应，故A正确；B. Na2CO3粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体，该晶体的结晶水数目可以是1、7、10，故B不正确；C. 鲜花含有水分，可与氯气反应产生次氯酸，故C正确；D. 合金的硬度可以大于它的纯金属成分，合金的熔点也可以低于它的成分金属，故D正确。故选B。
11．【答案】C
【解析】A. 硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体，A正确；B. 硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量仅次于氧，B正确；C. 硅的化学性质不活泼，但
属于亲氧元素，在自然界中以化合态存在，C 错误；D. 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，D 正确，答案选C 。
12．【答案】A
【解析】A. SiO 2可与氢氟酸反应，故A 错误；B. SiO 2可与HF 反应而被腐蚀，故B 正确；
C. 石英、水晶、玛瑙的主要成分都是SiO 2，故C 正确；
D. 自然界中SiO 2主要存在于石英矿和沙石中，故D 正确。故选A 。
13．【答案】D
【解析】同周期元素从左到右非金属性增强，所以硅的非金属性比硫弱，故A 正确；硅酸钠属于钠盐，所以可溶于水，故B 正确；SiO 2与氢氟酸能反应生成四氟化硅和水，故C 正确；硅原子最外层有4个电子，不易失去或得到电子，故D 错误。
14．【答案】A
【解析】A 、光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅性质稳定，耐腐蚀，选项A 错误；B 、新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等，具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高，选项B 正确；C 、高温结构陶瓷包括高温氧化物和高温非氧化物（或称难熔化合物）两大类，不怕氧化，密度小，故C 正确；D 、光导纤维在信息传递方面有很多应用，如内窥镜、光纤通信等，故D 正确。答案选A 。
15．【答案】（1）SiO 2+2OH —=SiO 32—
+H 2O
（2）Cl 2+2Fe 2+=2Fe 3++2Cl -
【解析】（1）玻璃的主要成分中含有二氧化硅，二氧化硅可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为SiO 2+2OH —=SiO 32—+H 2O ；
（2）Cl 2具有很强的氧化性，可将二价铁氧化成三价铁，离子反应方程式为Cl 2+2Fe 2+=2Fe 3++2Cl -。
16．【答案】（1）氢氟酸；SiO 2+Mg =====△ O 2↑+Mg 2Si ； （2）Mg 2Si+4HCl=2 MgCl 2+SiH 4；
；
（3）非极性键、极性键 【解析】Z 为半导体单质，则Z 是Si 元素；Si 可与氢氟酸反应；其氧化物为二氧化硅，根据反应的流程图可知，二氧化硅与Mg 反应生成Mg 2Si ，Mg 2Si 与盐酸反应生成的Y 为氢化物，则Y 的分子式是SiH 4，加热分解可得到Si 单质。其余问题可解。
17．【答案】（1）3 （2）SiO2 + 2OH- == SiO32-+H2O
（3）C、Fe2O3（4）H2SiO3SiO2+H2O（5）坩埚泥三角
【解析】（1）根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物3类，稻壳灰中二氧化硅属于酸性氧化物，氧化钠、氧化钾属于碱性氧化物、氧化铝属于两性氧化物；
（2）步骤①中涉及SiO2与氢氧根离子反应生成硅酸根离子和水，离子方程式是SiO2+ 2OH-== SiO32-+H2O；
（3）稻壳灰的成分中只有二氧化硅、氧化铝与氢氧化钠反应，氧化钠、氧化钾与水反应，而C与氧化铁均不反应，所以滤渣A的成分是C、Fe2O3；
（4）滤液A中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，加入过量稀盐酸，则偏铝酸根离子与过量的稀盐酸反应生成铝离子，而硅酸根离子与过量的稀盐酸反应生成硅酸沉淀，过滤得到硅酸，煅烧生成二氧化硅和水，化学方程式是H2SiO3SiO2+H2O；
（5）煅烧固体时，需要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热，用坩埚钳取下坩埚，所以还需要坩埚和泥三角。
18．【答案】（1）ⅣA最外层均有4个电子
（2）氢氟酸（1分） SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
（3）①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
②AB
（4）50%
【解析】（1）A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A是Si元素，二氧化硅用作光导纤维，所以C是SiO2；二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，所以D是硅酸钠。在元素周期表中Si位于第IVA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B是C元素，其
原子结构示意图为；A与B在原子的电子层结构上的相同点是最外层都是4个电子；（2）二氧化硅与HF反应，与一般的酸不反应，化学方程式是SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；（3）①二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠和二氧化碳气体，E是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式分别是SiO2＋
Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；
②纯碱为碳酸钠，高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能使用含有二氧化硅的坩埚，如石英坩埚、普通玻璃坩埚，应选择铁坩埚，答案选AB；
（4）二氧化硅和碳酸钙高温反应生成硅酸钙和二氧化碳，化学方程式是SiO2＋C a CO3CaSiO3＋CO2↑，生成二氧化碳的物质的量是11.2L/22.4L/mol=0.5mol，所以碳酸钙的质量是0.5mol×100g/mol=50g，所以石灰石中碳酸钙的质量分数是50g/100g×100%=50%。
19．【答案】 C SiO2 0.5
【解析】反应中Si元素化合价降低，被还原，SiO2为氧化剂，C元素化合价升高，被氧化，C为还原剂，由方程式可知，若反应中消耗了1mol C，则生成0.5mol Si．故答案为： C 、SiO2 、0.5
20．【答案】
（1）纯碱、石英、石灰石．
（2）①SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3C SiC+2CO↑．
②Si+3HCl SiHCl3+H2．
（3）精馏（或蒸馏）；H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl．
（4）SiHCl3+H2Si+3HCl．
（5）H2、HCl．
【解析】（1）生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英、石灰石；
（2）①二氧化硅与焦炭在高温下发生反应生成粗硅或碳化硅，化学方程式为SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3C SiC+2CO↑；
②粗硅与氯化氢高温反应生成生成SiHCl3和氢气，化学方程式为Si+3HCl SiHCl3+H2（3）根据混合物中物质的沸点的不同，把沸点为31.8℃的物质蒸馏出来可得到SiHCl3，所以工艺操作依次是沉降、冷凝和蒸馏；SiHCl3极易水解，根据SiHCl3中元素的化合价可知其完全水解的产物为H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；
（4）还原炉内，氢气与SiHCl3发生氧化还原反应，生成Si和HCl，化学方程式为
SiHCl3+H2Si+3HCl；
（5）上述反应中需要氢气和HCl，而氯碱工业可以得到氢气和氯气，所以可提供氢气和HCl。
新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的
(无机非金属材料专业)试卷 一、单选：（每题1分，共20分） 1、影响熟料安定性的主要因素是（）。 A. 一次游离氧化钙 B.二次游离氧化钙 C.固溶在熟料中的氧化镁 D.固溶在熟料中的氧化钠 2、粉磨水泥时，掺的混合材料为：矿渣16% ，石灰石5%，则这种水泥为（） A. 矿渣硅酸盐水泥 B.普通硅酸盐水泥 C.复合硅酸盐水泥 D.硅酸盐水泥 3、以下哪种措施有利于C3S的形成？（） A.降低液相粘度 B.减少液相量 C.降低烧成温度 D.缩短烧成带 4、国家标准规定，通用硅酸盐水泥中各个品种的初凝时间均不得早于（） A. 45分钟 B.55分钟 C. 60分钟 D.390分钟 5、和硅酸盐水泥相比，掺有混合材料的水泥的如下那个性质较差（） A. 耐水性 B.后期强度 C.抗冻性 D.泌水性 6、引起硅酸盐水泥熟料发生快凝主要原因是（） A.C3S水化快 B. C3A水化快 C.C4AF水化快 D.C2S水化快 7、水泥产生假凝的主要原因是（） A.铝酸三钙的含量过高 B.石膏的掺入量太少 C.磨水泥时石膏脱水 D.硅酸三钙的含量过高 8、根据GB/T175-2007，下列指标中属于选择性指标的是（） A. KH减小，SM减小，铝率增大。 B. KH增大，SM减小，铝率增大。 C. KH减小，SM增大，铝率减小。 D. KH增大，SM增大，铝率增大。 9、硅酸盐水泥熟料的烧结围一般在（） A.50-80℃ B. 80-100℃ C. 100-150℃ D.150-200℃ 10、国家标准规定矿渣硅酸盐水泥中SO3 （） A ＜3.5% B ≤3.5% C ＜4.0% D ≤4.0% 11、复合硅酸盐水泥的代号是（） A P·S B P·O C P·F D P·C 12、国家标准规定骨质瓷的热稳定性为（） A. 140℃ B.160℃ C. 180℃ D.200℃ 13、一般来说，凡烧成温度降低幅度在( ）以上者，且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 A. 40-60 ℃ B.60-80℃ C. 80-100℃ D.100-120℃ 14、炉温为1250-1400℃的电炉，电热体可采用（）。
【化学】化学 无机非金属材料的专项 培优易错试卷练习题及答案 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．甲、乙、丙、丁、戊五种物质是中学化学常见的物质，其中甲、乙均为单质，它们的转化关系如图所示(某些条件和部分产物已略去)。下列说法正确的是 A ．若甲可以与NaOH 溶液反应放出H 2，则丙一定是两性氧化物 B ．若甲为短周期中最活泼的金属，且戊为碱，则丙生成戊一定是氧化还原反应 C ．若丙、丁混合产生大量白烟，则乙可能具有漂白性 D ．若甲、丙、戊都含有同一种元素，则三种物质中，该元素的化合价由低到高的顺序可能为甲<丙<戊 【答案】D 【解析】 【详解】 A ．甲为单质，若甲可以与NaOH 溶液反应放出2H ，则甲为Al 或Si ，所以丙可能是氧化铝，也可能是二氧化硅，不一定是两性氧化物，故A 错误； B ．若甲为短周期中最活泼的金属，且戊为碱，则甲为Na ，乙为氧气，所以丙可以为氧化钠或过氧化钠，当丙为氧化钠时，丙生成戊不是氧化还原反应，故B 错误； C ．丙、丁混合产生白烟，则丙、丁可为HCl 和3NH 或3HNO 和3NH 等，甲、乙均为单质，则乙可能是氯气或氢气或氮气，都不具有漂白性，故C 错误； D ．若甲、丙、戊含有同一种元素，当甲为S ，乙为氧气，丙为二氧化硫，丁为HClO 等具有强氧化性的物质，戊为硫酸，则含S 元素的化合价由低到高的顺序为甲<丙<戊，故D 正确； 故答案为D 。 2．某一固体粉末含有SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3，加入足量NaOH 溶液充分反应后，过滤，向所得溶液中加入过量盐酸，过滤，将所得滤渣洗涤并灼烧至恒重，最终固体成份为 A ．SiO 2 B ．Fe 2O 3、SiO 2 C ．SiO 2、Al 2O 3 D ．Fe 2O 3 【答案】A 【解析】 SiO 2、Fe 2O 3、Al 2O 3，加入足量NaOH 溶液充分反应后，过滤，向所得溶液中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入过量盐酸，生成硅酸沉淀，将所得滤渣洗涤并灼烧生成二氧化硅，故A 正确。 3．化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是( )
非金属材料的应用现状与发展趋势 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。无机非金属材料工程是材料学中的一个专业。无机非金属材料工程是为了培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。 本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。我国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题，特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距，主要有： (1) 产品等级低 在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在70MPa以上，而我国平均强度仅为50 MPa。我国高等级水泥（ISO≥）仅占18%，大量生产的是中、低等级水泥（ISO≤），而很多发达国家的高等级水泥占90％以上。 (2) 资源消耗高 在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约250亿吨。目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨，仅能提供约40年的水泥生产
硅无机非金属材料教案 一、教学目标 1. 了解硅、二氧化硅的主要性质。 2. 认识硅、二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。 3、认识物之间既有相似性，又有各自的特性 4、初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力 二、教学重点、难点 重点：二氧化硅的结构、性质和用途；硅单质的用途 难点：二氧化硅的结构和化学性质 三、教学方法 1、自主学习，培养学生自学的能力。 2、设疑引导、变疑为导、变教为导的思路教学法 四、教学过程 新课导入：材料是人类生活必不可少的物质基础。没有感光材料，我们就没法留下美好的回忆；没有高纯的单晶硅就没有今天的电脑；没有特殊的新型材料，火箭就没法上天，人类的登月计划也无法实现，因此说材料的发展对我们的生活至关重要。从化学的角度来说，任何物质都是由元素组成，那元素与这些材料之间又有什么样的关系呢？接下来我们就来学习一下元素与材料之间的关系。 板书：硅无机非金属材料 学生活动：阅读教材思考一下问题 1、无机非金属材料包括哪些？ 2、这类材料的特点有哪些？ 讲解： 1、无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、无机非金属涂层等 2、这类材料的特点是耐高温、硬度高、抗腐蚀，有些材料还有独特的光电性质。 一、半导体材料与单质硅 学生活动：阅读教材思考一下问题 1、什么是半导体材料？ 2、最早使用的半导体材料是什么？为什么能广泛使用？ 3、现在广泛使用的半导体材料是什么？为什么能广泛使用？ 讲解：1、半导体材料是指导电能力介于导体与绝缘体之间的一类材料；
2、最早使用的半导体材料是锗，由于其含量很低，提炼工艺复杂，价格昂贵，所以没能广泛使用。 3、现在广泛使用的半导体材料低硅，由于其储量丰富，仅次于氧，常温下化学性质稳定，所以能广泛使用。 过渡：硅除了作为半导体材料被广泛使用外，还具有什么其他的性质和用途呢？ 硅的性质与用途 1、物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是一种良好的半导体材料。 硅的同素异形体：晶体硅和无定形硅 2、预测物质的化学性质（分类思想） 硅属于非金属单质应该和C、P、S等非金属单质具有类似的性质 1、C、P、S等非金属单质常温下性质比较稳定 硅的性质在常温也比较稳定 2、C、P、S等非金属单质在一定条件下可以和氧气反应 硅也在一定条件下和氧气反应 学生活动：画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？ 讲解：Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。 化学性质：（常温下比较稳定） Si+O2△SiO2（条件：研碎的硅、加热） 过渡：硅的性质比较稳定，长温下除了可以和F2、HF及强碱反应外，很难和其他物质反应 学生活动：根据硅的化合价分别写出硅与F2、HF及强碱的化学反应方程式： Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2↑ Si+2NaOH+H2O=NaSiO3+2H2↑ 过渡：高纯度的单质硅作为半导体材料而被广泛应用于电子、计算机领域，但在自然界中并没有游离态的硅存在，大多以SiO2、硅酸盐的形式存在，这就需要我们通过化学方法制取单质硅。
化学无机非金属材料的专项培优易错试卷练习题及答案 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．某一固体粉末含有SiO2、Fe2O3、Al2O3，加入足量NaOH溶液充分反应后，过滤，向所得溶液中加入过量盐酸，过滤，将所得滤渣洗涤并灼烧至恒重，最终固体成份为 A．SiO2B．Fe2O3、SiO2 C．SiO2、Al2O3D．Fe2O3 【答案】A 【解析】 SiO2、Fe2O3、Al2O3，加入足量NaOH溶液充分反应后，过滤，向所得溶液中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入过量盐酸，生成硅酸沉淀，将所得滤渣洗涤并灼烧生成二氧化硅，故A正确。 2．蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述正确的是 A．沉淀X的成分是SiO2 B．将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤，可得到红色颜料Fe2O3 C．在溶液Y中加入过量的NaOH溶液，过滤得到沉淀是Fe(OH)3 D．溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+ 【答案】A 【解析】 【分析】 金属氧化物MgO、A12O3、Fe2O3会溶于盐酸，生成氯化镁、氯化铝以及氯化铁，过滤后，得的沉淀X是二氧化硅，溶液Y中含有氯化镁、氯化铝以及氯化铁以及过量的盐酸，向Y 中加入过量的氢氧化钠，会生成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，过滤后的溶液中含有氯化钠、偏铝酸钠等。 【详解】 A、沉淀X的成分是SiO2，A正确； B、将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤，可得到MgO、Fe2O3的混合物，B错误； C、溶液Y中加入过量的NaOH溶液后过滤，过滤后的溶液中含有氯化钠、偏铝酸钠，沉淀是氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，C错误； D、溶液Y中含有氯化镁、氯化铝以及氯化铁以及过量的盐酸，含有的阳离子主要是 Mg2+、Al3+、Fe3+、H+，D错误； 答案选A。 3．青石棉（cricidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理
无机非金属材料工程专业介绍及就业前景 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 成分结构 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。 应用领域 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较传统无机非金属材料新型无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 业务培养目标： 本专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在
第四章第1节硅与无机非金属材料 【教学目标】 1.知识技能目标: 掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性及其用途。 2.方法与过程目标: 学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法，能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质。 3.情感态度与价值观目标: 通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣。 【重点、难点】 硅、二氧化硅的主要性质 【预习提纲】 一、单质硅和半导体材料 1、无机非金属材料主要包括：、、等，、 、属于传统非金属材料。 2、半导体材料指导电能力介于和之间的一类材料。 最早使用的半导体材料是，现已成为应用广泛的半导体材料。 3、硅的物理性质 单质硅有和两种。 晶体硅是色，有光泽、硬而脆的固体。 4、硅的化学性质： 常温下： 加热条件下： 5、硅的用途 硅用于制造，此外硅合金可用于制造。
二、二氧化硅与光导纤维 1、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、二氧化硅的组成和性质 （1）二氧化硅晶体由和构成，晶体中硅原子和氧原子的个数之比是______，它的高，大，透明二氧化硅晶体俗称水晶，水晶常用来制造和等。光导纤维的主要成分： （2）化学性质： 酸性氧化物： 特性： 3、二氧化硅的用途： 【教学过程】 从现实生活中硅元素的存在引入课题 瓷器水晶太阳能电池板沙滩 一、单质硅和半导体材料 【方法介绍】：研究物质主要从存在、结构、性质、制备、用途等几个角度加以考虑。 【阅读】107、108页教材，了解硅的存在和物理性质： 1、硅的存在 自然界存在形态：，地壳当中元素含量居第位。 单质硅有和两种同素异形体。 （从组成的角度看，晶体硅和无定形硅之间是什么关系？还有哪些物质具有相同的关系？）
第二届全国高校无机非金属材料 基础知识大赛决赛试题 一、必答题 1.硅酸盐熔体的粘度随（）而降低。 A.温度下降 B.SiO2含量增加 C.碱性氧化物含量增加 D.以上三个都不对 2.马赫数是气体动力学一个很重要无量纲量，它反映（）相对比。 A.粘性力与惯性力 B.惯性力与弹性力 C.粘性力与重力 D.惯性力与重力 3.某晶面族X射线衍射强度正比于该晶面的（）。 A.晶面间距 B.结构因子 C.多重因子 D.B和C 4.在形成连续固溶体的二元相图中存在一个二元无变量点，该说法（）。 A.对
C.不能确定 D. 5.关于气体燃料预混燃烧的叙述错误的是（）。 A.火焰较短，燃烧空间较小 B.需要的空气过剩系数较大 C.火焰黑度小，不发光 D.不需将空气和燃料预热到较高的温度 6.透射电镜主要由四大系统构成，其中（）是其核心。 A.真空系统 B.电子光学系统 C.供电控制系统 D.附加仪器系统 7.研究表明，Ni2+和Ca2+离子可完全置换MgO晶体中的Mg2+离子，因此可以推测NiO或CaO可与MgO生成（）。 A.有限固溶体 B.连续固溶体 C.化合物 D.非化学计量化合物 8.在不可压缩流体流动过程中，各相邻流体间的（）做功，造成流体自身机械能的损失。 A.内摩擦力
C.曳力 D.范德华力 9.在获得的试样DSC曲线上，如果存在373℃晶型转变放热峰，基本可说明是石英相变，具体是（）。 A.β-SiO2转变α-SiO2 B.β-SiO2转变γ-SiO2 C.α-SiO2转变β-SiO2 D.γ-SiO2转变β-SiO2 10.制备玻璃要经过高温熔化形成无气泡的玻璃液，但是玻璃还是分相。（） A.会 B.不会 C.可能 D. 11.静止液体中其一点的压强与（）的一次方成正比。 A.淹没深度 B.位置高度 C.表面压强 D.以上都不对 12.要测定聚合物的熔点，可以选择（）。 A.红外光谱
无机非金属材料 以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料的泛称。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。其中陶瓷一词，随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不断出现，其概念的外延也不断扩大。最广义的陶瓷概念几乎与无机非金属材料的含意相同。无机非金属材料也和金属材料以及有机高分子材料等一样，是当代完整的材料体系中的一个重要组成部分。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是：①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象,例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料，例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。 沿革旧石器时代人们用来制作工具的天然石材是最早的无机非金属材料。在公元前6000～前5000年中国发明了原始陶器。中国商代（约公元前17世纪初～约前11世纪）有了原始瓷器，并出现了上釉陶器。以后为了满足宫廷观赏及民间日用、建筑的需要，陶瓷的生产技术不断发展。公元 200年（东汉时期）的青瓷是迄今发现的最早瓷器。陶器的出现促进了人类进入金属时代，中国夏代（约公元前22世纪末至约前21世纪初～约前17世纪初）炼铜用的陶质炼锅，是最早的耐火材料。铁的熔炼温度远高于铜，故铁器时代的耐火材料相应地也有很大发展。18世纪以后钢铁工业的兴起，促进耐火材料向多品种、耐高温、耐腐蚀方向发展。公元前3700年，埃及就开始有简单的玻璃珠作装饰品。公元前1000年前，中国也有了白色穿孔的玻璃珠。公元初期罗马已能生产多种形状的玻璃制品。1000～1200年间玻璃制造技术趋于成熟，意大利的威尼斯成为玻璃工业中心。1600年后玻璃工业已遍及世界各地区。公元前3000～前2000年已使用石灰和石膏等气硬性胶凝材料。随着建筑业的发展，胶凝材料也获得相应的发展。公元初期有了水硬性石灰，火山灰胶凝材料，1700年以后制成水硬性石灰和罗马水泥。1824年英国J.阿斯普丁发明波特兰水泥（见水泥）。上述陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成分均为硅酸盐，属于典型的硅酸盐材料。 18 世纪工业革命以后，随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起，无机非金属材料有了较快的发展，出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的耐火材料以及快硬早强等性能优异的水泥。同时，发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。 20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更高的要求，促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30～40年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体（又称磁性瓷）和热敏电阻陶瓷（见半导体陶瓷）等。50～60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结
无机非金属材料工学试卷（B） 一、填空题(每空l分，计20分) 1.无机非金属材料生产过程的共性包括:原料、物料的制备与运输、热处理、成形和干燥等 2.粘土的主要化学组成为:二氧化硅、三氧化二铝、结晶水，还有少晕碱金属氧化物（K2O、Na2O）碱土金属氧化物等。 3.表明煤的组成时，必须指明所选用煤的基准，才能确切说明问题，通常煤有四个基准，即:收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基。 4、玻璃的热膨胀系数是极重要的基本性质，通常分为和。 6.整个物料干燥过程可分为三个阶段，即加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段。 8.陶瓷注浆成形的基本力方法分空心注浆和实心注浆两种。 9.水泥的石灰饱和系数越大表明硅酸盐矿物中硅酸三钙的比例越高，熟料强度越好。 10，硅质耐火材料是指以二氧化硅为上要成分的耐火材料。 11.玻璃体中的缺陷主要包括三大类:气泡、结石、节瘤和条纹。 二、判断题〔每题l分，计15分) 2.石英品型转变的重建性转变是一石英、一鳞石英、一方石英间的转变。(错） 3 浮法玻璃成形的平衡厚度是指当重力和表而张力达到平衡时玻璃带的厚度，约为7mm（对） 4、.建筑石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。(对） 5.回转窑的主体部分是圆筒体，倾斜放置，物料山圆筒的高端加入，燃烧用空气也由 高端通入（错） 6.立窑中的“带”按窑的高度方大致可分为预热带、碳酸盐分解带、烧成带和冷却 带。（错） 7建筑石膏是将一水石膏〔熟石膏)磨细而成的自色粉末;水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐，山不同比例的碱金属和二:氧化硅组成。( 错） 1}.物料中的水分可分为化学结合水、物理化学结合水和机械结合水三类;〔对） 11，立窑在锻烧的时候常会导致立窑中部通风不良、边风过剩的现象，是影响立窑熟料 质量的主要原因之一（） 12.水泥回转窑的窑头是指物料进入回转窑的一端，窑尾是指回转窑出熟料一端。 13 耐火材料的耐火度是评价耐火材料的重要技术指标（对） 14、陶瓷的烧成制度包括温度度制度其中温度制度、气氛制度是关键，压力制度起中保证温度制度、气氛制度顺利实施的作用（对） 15.坯釉适应性是指陶瓷坯体与釉层有相互适应的物理化学性质，使釉面不剥脱、不开裂的 性质。（对） 三、名词解释(每题5分，计25分) 1.玻璃的熔化 2.宾汉体模型 3、石灰饱和系数、硅率、铝率 4.高温体积稳定性 5硅酸铝质耐火材料 四、问答题(第1题8分，第2题1分，第3、4题何题10分，计40分) 1.简要回答胶凝材料的定义及分类，并分析建筑石膏的硬化机理。 2试论述水泥窑中的物料反应带，并分析每个反应带所发生的主要物理化学变化并指出水泥
无机非金属材料的分类 (1)传统陶瓷（其中，瓷是在陶的基础上上一层釉） 陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。 传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。 硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。黏土的化学组成为Al?O3·2SiO?·2H?O，石英为SiO?，长石为K?O·Al?O3·6SiO?（钾长石）或Na2O·Al2O3·6SiO2（钠长石）。这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。 硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO4]是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162 pm，比起Si和O的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。 (2)精细陶瓷 精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。 高温结构陶瓷汽车发动机一般用铸铁铸造，耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却，热能散失严重，热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量，这对航天航空事业更具吸引力，用高温陶瓷取代高温合金来制造飞机上的涡轮发动机效果会更好。 目前已有多个国家的大的汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国也在1990年装配了一辆并完成了试车。陶瓷发动机的材料选用氮化硅，
无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！) 一、选择题 1．下列不是水玻璃用途的是() A．肥皂填料B．木材防火剂 C．纸板黏胶剂D．建筑装饰材料 解析：水玻璃是Na2SiO3溶液，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 答案： D 2．下列物质中，不含有硅酸盐的是() A．水玻璃B．硅芯片 C．黏土D．普通水泥 解析：水玻璃是Na2SiO3的水溶液，黏土和普通水泥的主要成分都是硅酸盐，硅芯片的主要成分是硅。 答案： B 3．SiO2属于酸性氧化物的理由主要是() A．硅是非金属元素 B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸 C．SiO2能与强碱反应生成盐和水 D．SiO2不能与酸反应 解析：依据酸性氧化物的概念进行判断——能与强碱反应生成盐和水的氧化物。 答案： C 4．下列说法错误的是() A．二氧化硅是光导纤维的主要原料 B．硅是信息技术的关键材料 C．陶瓷餐具所用材料为硅酸盐 D．水晶镜片所用原料为硅酸盐 解析：石英、水晶、光导纤维主要成分为SiO2。Si用于信息产业及硅光太阳能电池。传统硅酸盐材料是陶瓷、水泥、玻璃，新型无机非金属材料为光导纤维、生物陶瓷等。 答案： D 5．下列物品或设备：①水泥路桥②门窗玻璃③水晶镜片 ④石英钟表⑤玛瑙手镯⑥硅太阳能电池⑦光导纤维 ⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是() A．①②③④⑤⑦B．全部 C．⑥⑧D．①②⑦⑧ 解析：⑥、⑧用到的材料是Si而不是SiO2，其余都用到SiO2。 答案： A 6．下列反应的离子方程式中，正确的是(多选)() A．二氧化硅和氢氟酸反应：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2O B．二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O C．水玻璃中滴入盐酸：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓ D．碳酸钡滴加稀硝酸：CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑ 解析：A中氢氟酸是一种弱酸，不能拆写成离子的形式；D中碳酸钡是一种难溶性的物质，也不能拆写成离子的形式。 答案：BC 7．高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是() A．7,2 B．5,4 C．6,3 D．3,6 解析：一般利用化合物中化合价代数和等于零的规则来列方程求解。已知化合价：Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，(OH)为－1价。则2×(＋3)＋2×(＋4)＋x×(－2)＋y×(－1)＝0，化简得：2x ＋y＝14，将各项代入，只有B项符合该方程。 答案： B
化学无机非金属材料的专项培优易错试卷练习题 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．X、Y、Z是三种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是() A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．X为H2，Z为Cl2，氢气与氯气可以一步反应生成化合物乙HCl；Y为Si，硅与氯气可以一步反应生成化合物甲SiCl4；氢气与SiCl4可以一步反应生成化合物乙(HCl)与单质Y(Si)，故A正确； B．X为Mg，Z为O2，镁与氧气可以一步反应生成化合物乙MgO；Y为C，碳与氧气可以一步反应生成化合物甲CO2；镁与二氧化碳可以一步反应生成化合物乙(MgO)与单质Y(C)，故B正确； C．X为Zn，Z为Cl2，锌与氯气可以一步反应生成化合物乙ZnCl2；Y为Fe，铁与氯气可以一步反应生成化合物甲FeCl3；锌与氯化铁不能一步反应生成化合物乙(ZnCl2)与单质Y(Fe)，二者反应首先生成ZnCl2和FeCl2，然后锌再与FeCl2反应置换出铁，故C错误； D．X为O2，Z为H2，氧气与氢气可以一步反应生成化合物乙H2O；Y为N2，氮气与氢气可以一步反应生成化合物甲NH3；O2与NH3可以一步反应生成化合物乙(H2O)与单质Y(N2)，故D正确； 故答案为C。 2．下列溶液中，不能存放在带玻璃塞的试剂瓶中的 ①碱石灰②NaCl③KNO3④CaO⑤CuSO4⑥NaOH⑦Na2CO3 A．①④⑥⑦B．①③⑤⑥C．②③④⑦D．①⑥⑦ 【答案】A 【解析】 【分析】 玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和二氧化硅反应的药品不能盛放在带有玻璃塞的试剂瓶中，据此分析解答。 【详解】 ①碱石灰为CaO和NaOH的混合物，能与二氧化硅反应生成具有黏性的硅酸盐和水，因此
高考化学知识点过关培优易错试卷训练∶无机非金属材料附答案 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．X、Y、Z是三种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是() A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．X为H2，Z为Cl2，氢气与氯气可以一步反应生成化合物乙HCl；Y为Si，硅与氯气可以一步反应生成化合物甲SiCl4；氢气与SiCl4可以一步反应生成化合物乙(HCl)与单质Y(Si)，故A正确； B．X为Mg，Z为O2，镁与氧气可以一步反应生成化合物乙MgO；Y为C，碳与氧气可以一步反应生成化合物甲CO2；镁与二氧化碳可以一步反应生成化合物乙(MgO)与单质Y(C)，故B正确； C．X为Zn，Z为Cl2，锌与氯气可以一步反应生成化合物乙ZnCl2；Y为Fe，铁与氯气可以一步反应生成化合物甲FeCl3；锌与氯化铁不能一步反应生成化合物乙(ZnCl2)与单质Y(Fe)，二者反应首先生成ZnCl2和FeCl2，然后锌再与FeCl2反应置换出铁，故C错误； D．X为O2，Z为H2，氧气与氢气可以一步反应生成化合物乙H2O；Y为N2，氮气与氢气可以一步反应生成化合物甲NH3；O2与NH3可以一步反应生成化合物乙(H2O)与单质Y(N2)，故D正确； 故答案为C。 2．下列溶液中，不能存放在带玻璃塞的试剂瓶中的 ①碱石灰②NaCl③KNO3④CaO⑤CuSO4⑥NaOH⑦Na2CO3 A．①④⑥⑦B．①③⑤⑥C．②③④⑦D．①⑥⑦ 【答案】A 【解析】 【分析】 玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和二氧化硅反应的药品不能盛放在带有玻璃塞的试剂瓶中，据此分析解答。 【详解】 ①碱石灰为CaO和NaOH的混合物，能与二氧化硅反应生成具有黏性的硅酸盐和水，因此
第三章陶瓷 1 陶瓷是由粉状原料成型后在高温下作用硬化而成的制品，是多晶、多相的聚集体。 2 分为传统陶瓷和新型陶瓷。新型陶瓷根据功能分类包括：1力学功能陶瓷（叶片、转子）2热功能陶瓷（高温用坩埚、导弹）3电子功能陶瓷（大容量电容器、红外检测元件）4磁功能陶瓷（记忆运算元件、磁蕊）5光功能陶瓷（窗口材料、胃照相机）6化学功能陶瓷（传感器、催化剂）7放射性功能陶瓷（核燃料、减速剂）8吸声功能陶瓷（吸声板）9生物功能陶瓷（人造骨、生物陶瓷）。 3 陶瓷的制备工艺：1原料的制备（天然原料，合成原料）；2胚料的成形和干燥（可塑成形，注浆成形，压制成形）；3烧结或烧成。 烧结方法：粉末在室温下加压成形后再进行烧结的传统方法、热等静压、水热烧结、热挤压烧结、电火花烧结、爆炸烧结、等离子体烧结等。 自蔓延高温合成法：利用金属与硅、硼、碳、氮等相互作用的强烈放热效应，不采取外部加热源，而利用元素内部潜在的化学能将原始粉末在几秒到几十秒的极短时间内转化成化合物或致密烧结体。优点：不需要高温炉，过程简单，几乎不消耗电能，制得的产品纯净，能获得复杂相和亚稳相。缺点：不易获得高密度材料，不易严格控制制品的性能，易燃，有毒。 4 陶瓷的典型组织结构：晶相，玻璃相，气相。 晶相是陶瓷的主要组成成分，数量较大，对性能影响较大。它的结构、数量、形态和分布，决定了陶瓷的主要特点和应用。 玻璃相作用(1)将晶相颗粒粘结起来，填充晶相之间的空隙，提高材料的致密度；（2）降低烧成温度，加速烧成过程；（3）阻止晶体转变，抑制晶体长大；（4）获得一定程度的玻璃特性，如透光性及光泽等。玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐火性等是不利的，因此不能成为陶瓷的主导组成成分，一般含量为20%-40%. 气相是指陶瓷组织内部残留下来未排除的气体，通常以气孔形式出现。根据气孔含量可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导热性能，也常常是造成裂纹的根源。一般普通陶瓷气孔率5%-10% ，特种陶瓷5%以下，金属陶瓷0.5%以下。 经历低温（室温至300℃）中温（300-950℃）高温（950℃至烧成温度）冷却（烧成温度至室温）四个阶段 5 陶瓷的性能 力学性能【刚度硬度】决定于化学键的强度 【强度】实际强度比理论值低—1组织中存在晶界2陶瓷的实际强度受致密度、杂质和各种缺陷的影响很大。 【塑性】塑性变形是在剪切应力作用下由位错运动引起的密排原子面间的滑移变形。塑性开始的温度约为0.5Tm(Tm为熔点温度）。由于开始塑性变形的温度很高，所以陶瓷具有较高的高温强度。 【韧性或脆性】常温下陶瓷受载时都不发生塑性变形，就在较低的应力作用下断裂，因此，韧性极低或脆性很高。断裂包括裂纹的形成和扩展2个过程。脆性是陶瓷的最大缺点，是其作为结构材料被广泛应用的主要障碍。 热学性能【热膨胀】温度升高时物质原子振动振幅增加及原子间距增大所导致的体积增大现象。 【导热性】热传导主要依靠原子的热振动。几乎没有自由电子参与传热，导热性差，用作绝热材料。 【热稳定】即抗热震性，热稳定性低是陶瓷的另一个主要缺点 其他性能导电性耐火性化学稳定性（陶瓷的结构非常稳定）
【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第4章第1节硅无机非金属材料 二. 教学目的 1、掌握硅及二氧化硅的重要性质，了解其应用。 2、体会物质的性质与材料性能的密切关系。 3、认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响。 三. 教学重点、难点 硅及二氧化硅的性质 四. 知识分析 （一）导体材料与单质硅 1、半导体材料 半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。最早使用的半导体材料是锗，但因其含量低，提炼工艺复杂，价格昂贵，而不适合广泛使用。目前广泛使用的半导体材料是硅元素，在地壳中含量居第二位，该元素全部以化合态存在于自然界中，储量丰富。常见的有晶体硅和无定形硅等形式存在。 2、单质硅 （1）物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410℃），是良好的半导体材料。 （2）化学性质: 常温下不活泼，只与F2及HF 和强碱反应。在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。 Si + 2F2＝SiF4 Si + 4HF ＝SiF4↑+ 2H2↑ Si+ 2NaOH + H2O ＝Na2SiO3 +2 H2 ↑ Si+ O2 ? SiO2 Si + 2Cl2 ? SiCl4 （3）硅的制备 由于自然界中没有单质硅的存在，因此我们使用的硅，都是从它的化合物中提取的。在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。 制粗硅：SiO2 + 2C 高温 Si + 2CO ↑ 制高纯硅：Si + 2Cl2 ? SiCl4 SiCl4 + 2H2 ? Si + 4HCl （4）硅的用途： 硅可用来制造集成电路，太阳能电池，硅整流器等。硅合金可用来制造变压器铁芯，耐酸设备等。 思考：判断下列说法是否正确： ①非金属单质不能与碱液反应放出氢气 ②非氧化性酸不能与非金属单质反应 ③自然界中含大量的硅单质，其含量仅次于氧 （解答：①×②×③×） （二）二氧化硅与光导纤维 1、二氧化硅的存在 二氧化硅广泛存在与自然界中，常见的有沙子石英和水晶，另外二氧化硅也是构成岩石的重要成分。 2、二氧化硅的物理性质 纯净的二氧化硅晶体呈无色，熔点高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶剂。 3、二氧化硅的化学性质 二氧化硅化学性质不活泼。是一种酸性氧化物。常温下与氢氟酸反应，与碱溶液缓慢反应，高温下与碱性氧化物反应。 Si O2+ 4HF ＝SiF4↑+ 2H2O SiO2+ 2NaOH ＝Na2SiO3 + H2 O