天然硅酸盐是由二氧化硅与各种金属氧化物

第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料[预习作业]一、硅酸盐材料1．传统的无机非金属材料多为________材料，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________、________溶于水、________、________等特点。

2．陶瓷：是以________为主要原料，经高温烧结而成的。

3．玻璃：普通玻璃的主要成分为________、________和________，它是以________、________和________为原料，经混合、粉碎，在________中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的。

4．水泥：以________、________为主要原料，在________中煅烧，再加入适量________调节水泥硬化速率后制得产品成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。

二、新型无机非金属材料1．硅和二氧化硅(1)硅元素位于元素周期表中第________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____________________之间，是应用最为广泛的________材料。

(2)硅在自然界主要以________和________的形式存在。

(3)制取粗硅的反应方程式为________________________________________。

(4)二氧化硅可用来生产高性能的现代通信材料________。

2．新型陶瓷：高温结构陶瓷如碳化硅(俗称________)具有硬度________、______________性能。

3．碳纳米材料：主要包括________、______________、________等。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。

( )(2)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。

( )(3)光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”。

第三节无机非金属材料第1课时硅酸盐材料课前自主预习一、硅酸盐1．硅酸盐在自然界中的存在形形色色的硅酸盐存在于地球的每一个角落，古代的陶瓷、砖瓦、现代的玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品。

2．硅酸钠(1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有强的黏合性。

(2)化学性质：①过量的CO2通入到Na2SiO3溶液中，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3，反应的原因：酸性H2CO3>H2SiO3。

②向Na2SiO3溶液中滴加CaCl2溶液，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋CaCl2===CaSiO3↓＋2NaCl。

(3)用途：①建筑业常使用的黏合剂；②用水玻璃浸泡过的木材和纺织品既防腐蚀，又防火，故常被称为木材防火剂；③还可用作肥皂填料等。

(4)硅酸盐的表示方法：二、硅酸盐产品1．三大传统硅酸盐产品 硅酸盐产品原料 主要设备 水泥石灰石、黏土 水泥回转窑 玻璃纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 陶瓷黏土许多硅酸盐具有多孔结构，孔径不同的硅酸盐具有筛分分子的作用，常用作分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体。

3．传统硅酸盐工业(1)玻璃：①生产过程：纯碱、石灰石、石英等――→粉碎后适当比例玻璃熔炉――→冷却成品玻璃 ②主要化学反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑；CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。

③主要成分：Na2O·CaO·6SiO2。

④几种常见玻璃：a．石英玻璃——成分为SiO2，以纯净的石英为主要原料制成。

b．钢化玻璃——普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的4～6倍。

c．有色玻璃——普通玻璃中加入一些金属氧化物，如Cu2O：红色玻璃，Co2O3：蓝色玻璃，MnO2：紫色玻璃等。

(2)水泥：①生产过程：黏土、石灰石――→粉碎后适当比例水泥回转窑――→加入石膏粉碎水泥②变化：发生了复杂的物理化学变化。

第十四讲矽尘与矽肺、硅酸盐和石棉一、矽尘和矽肺的概念1、矽尘指含10%以上游离二氧化硅的粉尘。

676游离二氧化硅分为结晶型和无定型（非结晶型）。

结晶型二氧化硅存在于石英、花岗岩或夹杂在其他矿物中；无定型二氧化硅主要存在于硅藻土、蛋白石、石英玻璃中。

石英具有规则排列的四面体结晶结构，它有多种变体，除了石英本身外，还有鳞石英、方石英、柯石英和超石英。

接触砂尘的作业主要有：矿山采掘作业的凿岩、爆破和运输；修建铁路、水利等工程的开挖隧道；采石作业；石粉厂、玻璃厂、耐火材料厂等生产过程的原料破碎、研磨、筛分、配料；机械铸造车间的原料粉碎、配料、铸型、打箱、清砂、喷砂等。

2、矽肺在生产过程中长期吸入含有游离二氧化硅粉尘而引起的以肺纤维化为主的全身性疾病。

矽肺发病一般比较缓慢，接触较低浓度游离二氧化硅粉尘多在15～20年后才发病。

但发病后，即使脱离粉尘作业，病变仍可继续发展。

少数由于持续吸入高浓度、高游离二氧化硅含量的粉尘，经1～2年即发病者，因此就有“速发型矽肺”和“晚发型矽肺”。

二、影响矽肺发病的因素1、粉尘中游离二氧化硅含量和结晶类型粉尘中游离二氧化硅含量越高，致纤维化能力越强，矽肺发病的时间就越短，发病率也越高。

结晶型>隐晶型>无定型。

结晶型游离二氧化硅粉尘致纤维化最强，按致纤维化强弱的次序为鳞石英＞方石英＞石英＞柯石英＞超石英。

2、粉尘浓度和接尘时间3、粉尘分散度4、粉尘的联合作用有些物质（如氟和砷）可加强游离二氧化硅的致纤维化作用，而另有一些物质（如煤和铁）则可减弱游离二氧化硅的致纤维化作用。

5、防护措施6、个体素质条件三、矽肺的病理变化进入肺泡的石英粉尘，可被巨噬细胞吞噬，少部分尘粒侵入肺泡间隔，或被间质巨噬细胞吞噬，或仍呈游离状态沿淋巴系统、淋巴管向肺门淋巴结引流。

由于粉尘和尘细胞阻塞淋巴管，可造成淋巴管内皮细胞增殖、脱落，形成慢性增殖性淋巴管炎，淋巴液回流受阻，致使尘粒和尘细胞逐渐堆积，并扩展到全肺并达胸膜，引起胸膜病变。

第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料课时作业1．下列关于硅酸盐材料的说法错误的是()A．生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B．生产陶瓷的主要原料是黏土C．普通玻璃的主要成分只有SiO2D．硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料答案 C解析普通玻璃的主要成分为硅酸钙、硅酸钠、二氧化硅，故选C。

2．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是()A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C．木材、织物浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且不易燃烧D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质答案 D解析Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，通常用作耐火材料。

水玻璃在空气中发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。

3．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是() A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10·3H2O)]CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石(Mg2SiO4)2MgO·SiO2C．长石(KAlSi3O8)K2O·Al2O3·3SiO2D．硅酸钠(Na2SiO3)Na2O·SiO2答案 C解析长石(KAlSi3O8)的正确写法为K2O·Al2O3·6SiO2。

4．硅在地壳和岩石中的主要存在形式是()A．硅单质B．二氧化硅和硅酸盐C．硅酸D．无定形硅答案 B解析硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于地壳和岩石中。

5．下列关于硅的化学性质的叙述正确的是()A．常温下不和任何酸反应B．常温下可和NaOH溶液反应C ．常温下可和Cl 2反应生成SiCl 4D ．常温下可和O 2反应生成SiO 2答案 B解析 硅在常温下化学性质不活泼，除与氟气、氢氟酸和强碱反应外，不与其他物质反应。

在加热条件下，硅能与一些非金属反应，如Si ＋O 2=====△SiO 2。

第一讲碳、硅及无机非金属材料【真题速递】1.（2019.全国1卷）陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。

下列说法错误的是( )A. “雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B. 闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C. 陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D. 陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点【答案】A【解析】A项、氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A错误；B项、秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，故B正确；C项、陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C正确；D项、陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，故D正确。

2.（2019.北京）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. AB. BC. CD. D【答案】A【解析】A.碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第IVA族，故A符合题意；B.聚氨酯为有机高分子化合物，故B不符合题意；C.碳包覆银纳米材料中银为金属元素，故C不符合题意；D.钛合金为含有金属钛元素的合金，故D不符合题意；3.（2019.全国2卷）下列实验现象与实验操作不相匹配的是( )A. AB. BC. CD. D【答案】A【解析】A. 乙烯被酸性高锰酸钾氧化生成二氧化碳无机小分子，则实验现象中不会出现分层，A项错误；B. 将镁条点燃后迅速伸入集满二氧化碳的洗气瓶，发生反应为：CO2+2Mg2MgO+C，则集气瓶因反应剧烈冒有浓烟，且生成黑色颗粒碳单质，实验现象与操作匹配，B项正确；C. 向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸，则发生氧化还原反应，其离子方程式为：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O，则会有刺激性气味产生，溶液变浑浊，实验现象与操作匹配，C项正确；D. 向盛有氯化铁溶液的试管中加过量的铁粉，铁粉会将溶液中所有的铁离子还原为亚铁离子，使黄色逐渐消失，充分震荡后，加1滴KSCN溶液，因震荡后的溶液中无铁离子，则溶液不会变色，实验现象与操作匹配，D项正确；4．下列有关硅及其化合物的叙述错误的是( )A．SO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3>H2SiO3(2017·北京理综，10D)B．SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维(2017·江苏，3C)C．HF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2016·全国卷Ⅲ，7D)D．石英砂可用于生产单晶硅(2016·海南，4C)【答案】B【解析】A项，依据强酸制弱酸原理判断；B项，前后无因果关系。