第五讲 硅和铝

努力今天 成就明天第五讲 元素与材料 第1节 硅 无机非金属材料知识点1 半导体材料与单质硅1半导体材料2单质硅（1）存在：（2）物理性质：（3）化学性质：（3）硅的制备（4）硅的用途：例1：下列有关硅的叙述中，不正确的是A硅只有在高温下才能跟氢气起化合反应。B硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的非金属元素中居第一位。C硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应。D硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。例2：有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是A便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B自然界的含硅化合物易开采C硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制D自然界中存在大量单质硅知识点2 二氧化硅与光导纤维1、二氧化硅的存在2、二氧化硅的物理性质3、二氧化硅的化学性质（1）二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性（2）特性4、SiO2与CO2的比较CO2SiO2与碱性氧化物反应与碱液的反应与盐反应与碳反应与H2O作用与酸反应5、二氧化硅的用途6、光导纤维例1：下列说法不正确的是A因为SiO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 对应的酸或者说SiO2 不是H2SiO3 对应的酸酐BCO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀CSiO2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D氢氟酸能够雕刻玻璃例2：如下图中A、B、C、D分别代表有关反应中的一种化合物，其中物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸。请填写以下空白。（1）A、B、C、D的化学式分别是_、_、_、_。（2）AB的化学方程式是_（3）CD的离子方程式是_知识点3 硅酸盐与无机非金属材料1硅酸盐（1）硅酸盐在自然界中的存在（2）硅酸盐组成的表示方法（3）硅酸钠2无机非金属材料（1）传统无机非金属材料 玻璃原料：反应原理：水泥主要原料：主要成分：（2）新型无机非金属材料类别示例特性用途高温结构陶瓷氮化硅陶瓷硬度极高，耐磨损，耐高温，抗腐蚀，抗氧化能力强，电绝缘性好汽轮机叶片、轴承、发动机部件、永久性模具碳化硅陶瓷硬度仅次于金刚石，耐高温，且在室温下能导电电热元件生物陶瓷氧化铝陶瓷氧化锆陶瓷强度高，耐磨，无毒，不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植于人体人造牙齿、人造骨骼压电陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷可将极其微弱的机械振动转换成信号声呐系统、气象检测、遥控环境保护、家用电器、压电地震仪例1：下列物质不能用玻璃器皿贮存的是A苛性钠 B氢氟酸 C浓硫酸 D硝酸铵例2：在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料A纯碱 B石灰石 C石英 D粘土题型例1：下列说法正确的是ASiO2溶于水显酸性BCO2通入水玻璃可以得到原硅酸C由Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强DSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸例2：下列叙述正确的是ASiO2不属于无机非金属材料 B金属不能作为结构材料C玻璃是一种新型的非金属材料 DC60也是一种材料例3：氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。（1）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_（填序号）。A制汽轮机叶片 B制有色玻璃C制永久性模具 D制造柴油机（2）写出N的原子结构示意图：_，请写出氮化硅的化学式：_。（3）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：_。（4）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。例4：有一粗硅，含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是A物质的量之比为1：1 B物质的量比为2：1C质量比为4：1 D质量比为2：1例5：下列溶液中加入氯化钡溶液生成白色沉淀，在加入稀硝酸震荡，白色沉淀不消失的是ANa2SiO3 BNa2CO3 CNa2SO3 DNa3PO4例6：三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸镁晶体化学式为：Mg2Si3O8nH2O。（1）用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式。（2）写出该药物中和胃酸的化学方程式。例7：在多年使用的厨房里，久未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色斑点，这种现象化学上叫做“碱析”，产生碱析的化学方程式为_例8：100g CaCO3与30g SiO2的混合物加强热，使之充分反应。请计算得到气体的体积为多少（标准状况）？例9：实验室里化学试剂的保存方法是不相同的，下图中A、B、C、D是常见的一些保存药品的试剂瓶。请把下列常见试剂的序号填写在各试剂瓶下面的括号内：浓硫酸碳酸钠溶液大理石酒精氯水浓硝酸ABCD（ ）（ ）（ ）（ ）例10：将0.5 mol碳酸氢钙、1 mol碳酸氢钠、3 mol二氧化硅固体混合均匀，在高温下加热到质量不再改变为止。则得到标准状况下的二氧化碳气体的体积是 ，残余固体的成分是 （填化学式），总质量是 。考题1 （2004上海春理综-32）由“嫦娥奔月”到“万户飞天”，由“东方红”乐曲响彻寰宇到航天员杨利伟遨游太空，中华民族载人航天的梦想已变成现实。载人飞船上两副硅太阳能电池帆板提供了飞船所需的电力。请画出硅原子的原子结构示意图_。考题2 （2002全国理综-6）以下说法正确的是A纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料B绿色食品是指不含任何化学物质的食品C生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气D光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的巩固提高1下列关于硅的说法不正确的是A硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B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C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D当加热到一定程度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应2与普通玻璃相比具有相同组成的是A钢化玻璃 B光学仪器玻璃C石英玻璃 D有色玻璃3想一下为什么可将陶瓷、玻璃、水泥归纳在一起，然后从所给的4个词中选出1个与它们同类的物质A光导纤维 B有机玻璃C人造纤维 D砖瓦4熔融烧碱应选用的器皿是A石英坩埚 B普通玻璃坩埚C生铁坩埚 D陶瓷坩埚5人造骨是一种新型的无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质结构，这是利用了这类材料的_特性。人造骨可以依靠从人体体液中补充某些离子而形成新骨，可在骨骼界面产生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼的牢固结合人造骨植入人体内需要吸收人体中_形成新骨。ACa2 BCl CNa DPO436古希腊流传这样一个传奇故事。一批运纯碱的商船停泊在江边的沙岸旁，商人找不到石头来搭灶煮饭，就把船上的大块纯碱搬来，放在沙地上垫锅做饭，饭熟后商人们惊奇地发现“灶”变成了晶莹透明的固体。这固体是_。主要成分是_。7已知化学方程式：Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3，由此可得出的结论有_。8硅晶体结构类似于金刚石，低温下单质硅不活泼，与空气、H2O、酸均无作用，但可与强碱和强氧化剂在适当温度下作用，如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅；高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢等还原剂还原成单质硅；工业上也可用硅与焦炭在高温下制金刚砂（SiC）。某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。根据上述材料回答：（1）假设根据每步反应建立一个生产车间，该高纯硅厂家需要几个车间A3个 B4个 C5个 D6个（2）生产原理中没有涉及到的反应是A置换反应 B复分解反应C化合反应 D电解反应（3）该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是A产量太低 B产品中含SiCC产品中含有过量的硅石和焦炭 D耗能太大10钾玻璃中含有18.4%的K2O、11%的CaO、70.6%的SiO2。计算三种氧化物的物质的量之比。若需制造5.1t钾玻璃，需用碳酸钾、石灰石和二氧化硅多少吨？写出制取钾玻璃的反应方程式。第2节 铝 金属材料知识点1 铝与铝合金1铝（1）物理性质： （2）化学性质与非金属反应与酸的反应与碱的反应与金属氧化物的反应（铝热反应）2、铝合金（1）合金： （2）铝合金性质特征用途例1：下列物质中，不属于合金的是A硬铝B黄铜C钢铁D水银例2：两份铝粉，第一份和足量的NaOH溶液反应，第二份与足量HCl反应。如在相同条件下放出等体积的气体，则两份铝粉的质量比为_。知识点2 铝的重要化合物1氧化铝（1）存在：（2）物理性质： （3）化学性质与酸反应： 与碱反应：2氢氧化铝（1）物理性质：（2）化学性质与酸反应：与碱反应： 受热易分解：（3）Al(OH)3的制取：（4）Al(OH)3的用途：例1：对于一瓶氢氧化钠溶液，一瓶氯化铝溶液，不借助其他的试剂，能否将两种溶液区别开来？例2：等体积的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为A13 B23 C14 D27知识点3 金属与金属材料1金属的分类2金属的通性： 3钢铁（1）生铁： （2）普通钢：（3）不锈钢： 4金、银、铜等金属材料（1）物理性质（2）化学性质 a 与非金属单质反应： b 与酸反应：c 与盐溶液反应： d 铜的锈蚀：（3）用途：5铜的常见化合物氧化铜硫酸铜：例1：在金、银、铜、铁、钠、镁、铝几种金属中，属于轻金属的有_；导电性能最好的是_；在空气中最稳定的是_；最活泼的是_；常温时与水能剧烈反应的有_；既能跟酸反应，又能跟碱溶液反应的是_。例2： 钛（Ti）因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不和非金属、强酸反应，红热时，却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛铁矿石之一是金红石（TiO2），目前大规模生产钛的方法是：第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ，该反应的还原剂是 。第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。（1）写出此反应的化学方程式： ；（2）简述从上述所得产物中获取金属钛的步骤。题型练习例1：把镁粉中混有的少量铝粉除去，应选用的试剂是A稀盐酸 B烧碱溶液C硫酸铝溶液 D氯水例2：把x溶液（或气体）慢慢加入（或通入）到一定量的y溶液中，产生的沉淀量与加入x物质的量的关系如图所示，符合图中曲线的是Ax为CO2，y为Ca(OH)2 Bx为NH3H2O，y为AlCl3Cx为NaOH，y为AlCl3 Dx为HCl，y为NaAl(OH)4例3：下列物质中既能跟稀盐酸反应, 又能跟氢氧化钠溶液反应的是：NaHCO3 (NH4)2S Al2O3 Al(OH)3 AlA B C D全部例4：某透明的溶液中加入铝粉能放出氢气，此溶液中一定能大量共存的离子组是AH+、Cu2+、Cl、SO42 BHCO3、NO3、SO42、Na+CCl、SO42、K+、Na+ DNa+ 、SO42、Cl、Al(OH)4例5：金币、银币、铜币等货币在我国历史上曾发挥过重要的作用。在一位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。（1）其中有些货币表面是黑色，且有少量的绿色锈状物，则这肯定是 币，黑色物质是 ，形成这种物质的化学方程式为 ，绿色物质是 ，形成这种物质的化学方程式为 。要除去这些物质应选用 ，发生反应的离子方程式为 ，充分反应后，这枚金属币的真面目为 色。（2）其中一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是 币，表面一直未被氧化的原因是 。（3）若将金币、银币、铜币分别放到稀硝酸中浸泡，能溶解的是 ，不溶解的是 ，写出溶解时的化学方程式 ，若想溶解不能被硝酸溶解的钱币，则选用 。考题再现考题1（2006江苏春季理综-10）向一定量的下列物质中逐滴加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。这种物质是AMgSO4 BNaNa(OH)4 CAlCl3 DFeCl3考题2 （2006江苏春季理综-31）把铁、铝混合物1.1g溶于200mL 5mol/L盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6mol/L（溶液体积变化忽略不计）。求：（1）反应中消耗HCl的物质的量；（2）该混合物中铝、铁的物质的量。 有关Al(OH)3的反应图像项目图象离子方程式NH3H2O滴入AlCl3溶液中Al33NH3H2O Al(OH)33NH4CO2通入NaAl(OH)4溶液中Al(OH)4CO2 Al(OH)3HCO32 Al(OH)4CO22 Al(OH)3CO32H2ONaOH滴入AlCl3溶液中Al33OH Al(OH)3Al(OH)3OHAl(OH)4AlCl3滴入NaOH溶液中Al34OHAl(OH)43 Al(OH)4Al34 Al(OH)3HCl滴入Na Al(OH)4溶液中Al(OH)4H Al(OH)3H2OAl(OH)33HAl33H2ONa Al(OH)4溶液滴入HCl中AlO24HAl32H2OAl33 Al(OH)44 Al(OH)3 第3节 复合材料知识点1 认识复合材料1、材料科学的发展过程单一材料的优缺点：材料实例优点缺点金属材料钢铁硬度大、机械性能好易被腐蚀无机非金属材料普通玻璃性质稳定、熔点高易破碎有机合成材料塑料强度大、电绝缘，良好的热塑性、热固性易燃烧、易老化，废弃后不易分解2、复合材料的定义及组成3、复合材料的分类按基体分类按增强体分例1：下列关于复合材料的是说法不正确的是A复合材料一定是由两种或两种以上材料制成B复合材料保持了原材料的优点，又有优于原材料的特点C在复合材料中，基体起骨架作用D在复合材料中，增强体起骨架作用知识点2 形形色色的复合材料1、生产、生活中的复合材料（1）玻璃钢（2）碳纤维增强复合材料2、航空、航天领域中的复合材料例1：下列材料属于复合材料的是A合金 B玻璃钢 C隔热陶瓷瓦 D耐高温结构陶瓷例2：下列关于复合材料的说法正确的是A将不同性质的材料经简单混合便成复合材料B合金就是复合材料C复合材料中的各部分作用相同D复合材料两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的1复合材料的优点是：强度高 质量轻 耐高温 耐腐蚀A仅 B仅 C仅D全部2：下列对玻璃钢的叙述正确的是A玻璃钢是由普通玻璃加强热然后骤冷而得到的，所以其成分与普通玻璃相同B玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料C玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维D玻璃的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐腐蚀性和绝缘性比合金钢好3：某复合材料是由碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料耐高温 不耐热 导电、导热 不导电、不导热 可用于飞机机翼 可用于导弹的壳体A B C D9