第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素

第三節(jié)無機(jī)非金屬材料

第2課時(shí)

無機(jī)非金屬材料一、硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥產(chǎn)品原料主要成分應(yīng)用陶瓷_______(含水的鋁硅酸鹽)玻璃普通玻璃：水泥黏土生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）Na2SiO3、CaSiO3和SiO2生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料黏土和石灰石以及其他輔料大量用于建筑和水利工程傳統(tǒng)硅酸鹽材料（二）新型陶瓷結(jié)構(gòu)性能高溫抗氧化性能碳原子和硅原子通過共價(jià)鍵連接硬度大砂紙和砂輪的磨料耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅陶瓷主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等。一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)和高溫電極材料等。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷物理性質(zhì)耐高溫性：石墨的熔點(diǎn)極高，為3850℃，沸點(diǎn)為4250℃。即使在超高溫電弧灼燒下，其重量損失也很小，顯示出良好的抗熱震性。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：石墨晶體中存在容易流動的電子，使其導(dǎo)電性能出色，比一般非金屬礦高一百倍。同時(shí)，石墨的導(dǎo)熱性能也很好，超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。然而，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，在極高溫度下，石墨甚至可能趨近于不導(dǎo)熱狀態(tài)。石墨物理性質(zhì)潤滑性：石墨的潤滑性能良好，其潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好?？伤苄院屯糠笮裕菏捻g性好，可以形成很薄的薄片，且易于涂敷在固體物體表面，形成薄膜牢固粘附，起到保護(hù)固體的作用。石墨化學(xué)性質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠抵抗酸、堿和有機(jī)溶劑的侵蝕。還原性：石墨在高溫條件下可以發(fā)生還原反應(yīng)，例如在石灰?guī)r與巖漿接觸的過程中，石灰?guī)r分解出的CO2與石墨發(fā)生還原反應(yīng)。石墨碳納米材料碳納米材料富勒烯碳納米管由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，代表物C60開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代是由石墨片層卷成的管狀物有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低，熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度。應(yīng)用于光電器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料等方面1．地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質(zhì)是（）A.熔點(diǎn)很高B.與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽D.堅(jiān)硬2．要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液BB3．下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的說法中正確的是（）A.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是指：光導(dǎo)纖維、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B.新型無機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差C.高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)D.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽【解析】A項(xiàng)中，光導(dǎo)纖維是新型無機(jī)非金屬材料；B項(xiàng)中，強(qiáng)度比較差是錯誤的；D項(xiàng)中新型無機(jī)非金屬材料中的光導(dǎo)纖維、單晶硅等其成分都不是硅酸鹽。C4．硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________。

A.陶瓷 B.玻璃 C.水泥 D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和CO2都屬于酸性氧化物，性質(zhì)相似，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________，工藝師常用_________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作___________。

(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C+SiO2

====Si+2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是______(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是________。

高溫DSiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O氫氟酸防火劑CSiO2【解析】(1)生石灰是CaO，為堿性氧化物且不含硅元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸