2.新型无机非金属材料
新开发利用的无机非金属材料主要有氮化硅(Si3N4)、刚玉(Al2O3)等陶瓷,碳化硼、光导纤维(主要成分是SiO2)等,这些材料具有特殊结构、特殊功能。
传统非金属材料具有抗腐蚀、耐高温等许多优点,但质脆,耐热冲击差。
新型非金属材料继承了传统非金属材料的优点,并克服了缺点,主要具有以下特性:①
;② ;③ ;④ 。
[特别提醒]:复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物,因此可以改写为aMxOy·bSiO2·cH2O的方式(具体顺序是:碱性氧化物·两性氧化物·酸性氧化物·水),如硅酸钙:3CaO·SiO2、铝酸三钙:3CaO·Al2O3;高岭土:Al2O3·2SiO2·2H2O。 |
[例4](2008届南通市第一次调研测试)汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式:BaCuSi2Ox,Cu为+2价),下列有关“汉紫”的说法中不正确是 ( )
A.用盐的形式表示:BaSiO3·CuSiO3 B.用氧化物形式表示:BaO·CuO·2SiO2
C.易溶于强酸、强碱 D.性质稳定,不易褪色
[解析]根据化合物中正负化合价的代数和等于零可知,A、B正确。硅酸盐只溶于强酸不溶于强碱,C错。从题给信息:汉代器物上的颜料“汉紫”可知“汉紫”性质稳定,不易褪色,D正确。
1.传统无机非金属材料--水泥和玻璃的生产方法
硅酸盐产品 |
水泥 |
玻璃 |
主要设备 |
水泥回转窑 |
玻璃窑 |
原料 |
石灰石和粘土 |
纯碱、石灰石、石英(过量) |
反应原理 |
复杂的物理-化学变化 |
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ |
主要成份 |
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反应条件 |
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10.Na2SiO3的水溶液称水玻璃,但它与玻璃的成分大不相同,硅酸钠水溶液(即水玻璃)俗称 ,但它却是 的溶液,并不是 溶液。
[特别提醒]:硅与氢氧化钠溶液反应时,实际上是水被分解了,碱的存在只是起了加速作用,其过程可认为:Si+3H2O=H2SiO3+2H2↑,H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O。显然,Si失去电子,是还原剂;H2O中的H得到电子,H2O是氧化剂;NaOH既不是氧化剂,又不是还原剂,它只是反应物而已。综合上述两个反应得到总化学方程式:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。 |
[例3]能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是 ( )
A.硅的非金属性比碳的活泼
B.二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同
C.硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多
D.二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同
[解析]本题比较两种晶体的物理性质,应该从晶体所属类别入手。由于SiO2是一种空间网状结构的原子晶体,而CO2是靠分子间作用力结合在一起的分子晶体,因此SiO2晶体的熔沸点高、硬度大,而二氧化碳的熔沸点低。
[答案]D
[误区警示]对两种晶体结构认识模糊以及对物理性质差异原因的认识不清,而认为SiO2和CO2属于同主族元素的两种化合物,对应的晶体类型相同,性质上的差异应该在于二氧化硅中硅氧键和二氧化碳中碳氧键间类型和键能的差异。从而错选B、C。
考点4 无机非金属材料
9.因碳酸的酸性强于硅酸,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应:Na2SiO3
+CO2+H2O= ,但在高温下2Na2CO3+SiO2 也能发生。
8.无机酸一般易溶于水,H2SiO3却难溶于水。
7.酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟HF作用:SiO2+4HF=
6.非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiO2的熔沸点却 。
5.SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
4.非金属单质一般为非导体,但Si为 。
3.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能与HF作用:Si+4HF=
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