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  • 单选题
    下列有关材料的组成或结构的表示中，正确的是（　　）
    A．光导纤维：SiO2
    B．陶瓷：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
    C．包装食品的塑料：
    魔方格
    D．石灰石是制备陶瓷、玻璃、水泥等工业的原料之一

    本题信息：化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “下列有关材料的组成或结构的表示中，正确的是（ ）A．光导纤维：SiO2B．陶瓷：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2C．包装食品的塑料：D．石灰石是制备陶瓷、玻璃、水泥等...” 主要考查您对

单质硅

二氧化硅

合成有机高分子化合物

玻璃、陶瓷、水泥

陶瓷的烧制

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 单质硅
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硅：

①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅


硅的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼
①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合


(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：。


碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅及其化合物的几种反常现象:

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。


硅的用途：

高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。


二氧化硅：

①化学式SiO2
②相对分子质量：60
③类别：酸性氧化物
④晶体类型：原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力：共价键


二氧化硅的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一。
(2)化学性质：不活泼
①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应。
(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)

(制玻璃)
③具有弱氧化性



知识点拨：

二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO2.


二氧化硅的用途：

①光导纤维的主要原料
②石英的主要成分是SiO2，纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制造高级工艺品和眼镜片。
③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。 

合成有机高分子化合物:

由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。包括天然和合成有机高分子化合物。常见合成有机高分子化合物：聚乙烯、聚氯乙烯等


有机高分子化合物的合成:

高分子化合物大部分是由小分子通过聚合反应制得的。
(1)加聚反应：不饱和单体通过加聚反应生成高分子化合物。
①聚乙烯类(塑料、纤维)


 ②聚二烯类(橡胶)



(2)缩聚反应：单体聚合成高分子的同时有小分子生成的聚合反应。
①聚酯类



②聚氨基酯类
 


③酚醛树脂类

对高分子化合物的理解:

(1)通常把生成高分子化合物的低分子化合物(反应物)叫做单体(如乙烯是聚乙烯的单体)，高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位叫做链节(如一CH2一CH2一是聚乙烯的链节)，高分子链中含有链节的数目叫做聚合度，通常用n表示。注意单体与链节是不同的，单体是反应前的低分子化合物；链节不是物质，不能独立存在，是反应后有机高分子化合物中的片段。 (2)低分子有机物的相对分子质量都有一个确定的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。它是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的物质的混合物。


单体与高分子化合物的互推规律:

聚合时找准结合点，反推单体时找准分离处，“结合点必为分离处”。
1.由单体推断高聚物的方法
(1)单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。如
 
(2)二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号．n写后面”。如
 
(3)分别含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，n写后面”。如

2．由高聚物推导单体的方法
(1)加聚产物单体的判断方法
①凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如
 
②凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在中央画线断开，然后两键闭合即可。如
 
③凡链节主链上只有碳原子，斤存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”画线断开。如
 
(2)缩聚产物单体的判断方法
①酯类高聚物中含有,它的单体有两种，从中间断开，
恢复为
如的单体为

②酰胺类高聚物中含有""，它的单体有两种，在亚氨基氮原子上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物的单体。如
的单体为

结构为的高聚物，其合成单体必为一种，在亚氨基氮原子上加氢，在羰基碳原子上加羟基即得高聚物的单体。 如
的单体为
③酚醛树脂是由苯酚和甲醛缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。
如和


传统无机非金属材料：

硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷
主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉
原料 石灰石、石膏和黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土
反应原理 复杂的物理，化学变化 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑		 复杂的物理，化学变化
主要成分 2CaO·SiO2
3CaO·SiO2
3CaO·Al2O3		  Na2O·CaO·6SiO2
特性 水硬性 非晶体、无固定熔点，在一定温度范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
共同特点  ①都用含硅的物质作原料
②反应条件都是高温
③都发生复杂的物理、化学变化
④冷却后都生成成分复杂的硅酸盐

几种玻璃的特性和用途：

种类 特性 用途
普通玻璃 熔点较低 窗玻璃、玻璃瓶等
石英玻璃 膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光 化学仪器；高压水银灯、紫外灯的灯壳等
光学玻璃 透光性能好、有折光和色散性 眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器
玻璃纤维 耐踌蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀 太空飞行员的衣服等
钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂等 运动器材；汽车、火车窗玻璃等
有色玻璃 加入金属氧化物
红色：Cu2O
蓝色：Co2O3		 工艺品、窗玻璃等

无机非金属材料：

1．无机非金属材料的分类：
 
2．无机非金属材料的定义：
最初，无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以，硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。随着科学和生产技术的发展，以及人们生活的需要，一些具有特殊结构、特殊功能的新材料被相继研制出来，如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等，我们称这些材料为新型无机非金属材料。


陶器的烧制：
(1)陶器通常是用普通黏土做原料制成的
(2)黏土主要由铝硅酸盐组成，可表示为：xAl2O3·ySiO2·zH2O，还包含有铁、钛、钙、镁、钾、钠等元素
(3)铝、硅的氧化物起骨架材料的作用钾、钠、钙、镁的氧化物起助熔的作用铁、钛的氧化物起呈色作用，含量越多颜色越深
(4)步骤:制泥，成型，干燥，烧成

(5)陶器烧成中的主要工艺条件是温度和气氛
(6)需要控制的温度环节是烧成温度，升温温度，保温温度，降温温度。烧成的温度大约是950℃，一般在烧到温度高于原料熔点的三分之二时，胚体中的各种成分间开始发生各种复杂的化学反应，逐渐烧结。温度太低，原料中的各种成分间未发生化学反应而不能烧结；温度太高，超过熔点，固态物质便会融化，使陶器的形状发生改变。
(7)气氛指烧成时使用的火焰是氧化气氛还是还原气氛。
(8)红陶和灰陶中铁的存在形式: 在氧化气氛中（氧气过量）烧成得到红陶,其中铁的氧化物以Fe2O3的形态存在；在还原气氛中（CO或H2）烧成得到灰陶，铁的氧化物以FeO的形态存在。

瓷器的烧制：
(1)原料：纯净的高岭土。主要成分表示为：Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)瓷器的烧成温度：1200℃以上（陶器的烧成温度：大约950℃）
(3)瓷器胚体组织细腻，结构致密，强度较高，吸水率较低，瓷器的表面素色洁净，成半透明状。


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