人教版高中化学选修二教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：09无机非金属材料 金属材料(基础)

无机非金属材料 金属材料 【学习目标】 1、了解无机非金属材料、金属材料和高分子材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用； 2、了解常见无机非金属材料、金属材料和高分子材料的生产原理。 【要点梳理】 要点一、传统硅酸盐材料 【 化学与材料的发展#传统硅酸盐材料】硅酸盐工业：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业。如制造陶瓷、玻璃、水泥等。 1．陶瓷 （1）生产原料：黏土等。 （2）生产过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却。 （3）陶瓷种类：土器、陶器、炻器、瓷器等。 （4）性能及优点：抗氧化、耐酸碱、耐高温，绝缘，易加工成型等。 （5）特种陶瓷：精细陶瓷（高强度、耐高温、耐腐蚀，并具有声、电、光、热、磁等方面的特殊功能）。 2．玻璃 （1）生产原料：纯碱、石灰石和石英砂（含硅物质）。 （2）生产设备：玻璃窑。 （3）生产过程：把原料粉碎，按适当的比例混合放入玻璃窑中加强热熔化，冷却后即得普通玻璃。 （4）主要反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 （5）主要成分：普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的混合物。 （6）重要性质：玻璃在常温下虽呈固态，但不是晶体，称为玻璃态物质。没有固定的熔点，受热只能慢慢软化。 3．水泥 （1）生产原料：石灰石、黏土和其他辅料（如石膏）。 （2）生产设备：水泥回转窑。 （3）生产过程：将原料以一定比例混合，磨细成生料，在窑中烧至部分熔化、冷却成块状熟料。再加入适量石膏磨成细粉，即得普通水泥。（概括为：“两磨一烧加石膏”） （4）主要成分：硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）等的混合物。 （5）重要性质：水泥具有水硬性，而且在水中也可硬化。贮存时应注意防水。 （6）主要用途：制成水泥砂浆、混凝土等建筑材料。 要点诠释： （1）硅酸盐工业的共同特点：生成物都是硅酸盐；原料都有含硅的物质；反应条件都是高温；反应原理都是发生了复杂的物理、化学变化。 （2）水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，混凝土是水泥、沙子和碎石的混合物。 （3）水泥的特性———水硬性：水泥跟水掺和搅拌、静置后变硬的特性。水泥的水硬性属于化学性质，发生的变化属于化学变化。 要点二、新型无机非金属材料 【 化学与材料的发展#新型无机非金属材料】1．新型陶瓷 （1）碳化硅：又叫金刚砂，结构与金刚石相似，硬度大，熔点高，化学性质稳定。可作航天器的涂层材料。制备反应为：SiO2+3CSiC+2CO↑。 （2）氮化硅：熔点高，硬度大，化学性质稳定。可用于制造轴承、汽轮机叶片、发动机受热面等。制备方法：①高纯硅遇纯氮气在1300℃条件下反应：3Si+2N2Si3N4，②化学气相沉积法（CVD），在氢气保护下，使SiCl4与N2反应生成的Si3N4沉积在石墨表面，形成一层致密的Si3N4层：3SiC14+2N2+6H2Si3N4+12HCl。 2．单晶硅 （1）工业制法：工业上用焦炭在电炉中将石英砂还原得到粗硅：化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。 （2）粗硅提纯：将粗硅与氯气或氯化氢反应可得SiCl4或SiHCl3，化学方程式为： Si+2Cl2SiCl4 或 Si (粗)+3HCl SiHCl3+H2 用蒸馏方法将产物提纯后再用H2还原，得到高纯硅。化学方程式为： SiCl4+2H2Si (纯)+4HCl 或 SiHCl3+H2Si (纯) +3HCl 特别提示 碳、硅处于同一主族，据其在表中的位置知碳的非金属性比硅强，还原性比硅弱，而在SiO2+2CSi+2CO↑中，由氧化还原“强弱规律”知碳的还原性却比硅强。这两者并不矛盾。碳的非金属性比硅强表现在CH4比SiH4稳定，H2CO3酸性强于H2SiO3。而在SiO2+2CSi+2CO↑反应中，因在高温下生成的CO气体逸出而脱离体系。 3．石墨、金刚石和C60 金刚石 石墨 C60 表面光泽 无色透明晶体 深灰色 ... ...