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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 二氧化硅 二氧化氮 新型材料（新型陶瓷、单晶硅等） 燃料和能源（氢能、风能、核能、太阳能等） 试题正文
  • 填空题
    硅和氮均是自然界含量丰富的元素，其单质及其化合物在环境、能源及材料科学中有着重要影响和广泛应用。试回答下列问题：
    （1）向大气中排放NOx可能导致的环境问题有____________________。(答两点)已知足量NaOH溶液能完全吸收NO2生成两种氮的含氧酸盐和水．试写出该反应的化学方程式___________________________。
    （2）光导纤维的作用，让人们的生活更加丰富精彩，____________（填化学式）是制备光导纤维的基本原料。
    （3）工业上利用石英砂与焦炭在高温下制取粗硅的化学方程式：_______________________________。
    （4）氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为__________
    （5）硅燃烧放出大量热量，“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源。与“氢能源”比较“硅能源”具有_________________等更加优越的特点，从而得到全球的关注和期待。
    本题信息：2011年0121月考题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “硅和氮均是自然界含量丰富的元素，其单质及其化合物在环境、能源及材料科学中有着重要影响和广泛应用。试回答下列问题：（1）向大气中排放NOx可能导致的环境...” 主要考查您对

二氧化硅

二氧化氮

新型材料（新型陶瓷、单晶硅等）

燃料和能源（氢能、风能、核能、太阳能等）

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  • 二氧化硅
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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。 

二氧化氮的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水、易液化，比空气重。
(2)化学性质：
与H2O反应：
(工业制HNO3原理，在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)


NO、NO2的性质、实验室制法的比较：


隐含反应：的应用:

通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生反应，由于此平衡的存在，导致一些物理量的理论值与实验值有一定的误差。例如：
1．收集到的1mo1NO2在标准状况下的体积应小于22．4L 
2．标准状况下22．4LNO2的质量大于46g。
3．NO与O2混合后，所得物质的相对分子质量应大于按体积比求得的数值。
4．温度影响“”平衡体系，其他条件不变，体系颜色随温度改变而改变。升高温度，气体颜色变深；降低温度，气体颜色变浅。
5．恒容时，在“”平衡体系中增加 N01，相当于增大压强。

有关混合气体NO、NO2、O2溶于水的计算:

 
①×2+②得NO2、O2与水反应生成HN3，的化学方程式为：

①×2+②×3得NO、O2与水反应生成HNO3的化学方程式为：

一般NO、NO2、O2与水反应，可归纳成四种情况：
1．NO和NO2混合
剩余气体为NO
2．NO2和O2混合
 
3．NO和O2混合

4．NO2、NO、O2的混合
当时,反应后无气体剩余
特例:当时，无气体剩余。


新型无机非金属材料的特性：

①能承受高温、强度高②具有光学特性③具有电学特性④具有生物功能


新型陶瓷:

①碳化硅陶瓷：将二氧化硅与碳在电炉中加热至1900℃以上可制得碳化硅：碳化硅陶瓷具有像金刚石一样的内部结构，晶体属于原子晶体。碳化硅陶瓷硬度高，可耐2000℃的高温，有较高的高温强度，化学性质稳定，耐腐蚀性强。
碳化硅陶瓷可用于制造高温耐蚀部件、研磨盘、密封环、防弹板，用作研磨介质、航天器的涂层材料等。
②氮化硅陶瓷：将高纯硅与纯氮气加热至1300℃ 可制得氮化硅：
氮化硅陶瓷是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损：除氢氟酸外，不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强，高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。
氮化硅陶瓷可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件以及发动机受热面等。
③氧化铝陶瓷：氧化铝陶瓷(人造刚玉)是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可用作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝陶瓷硬度高的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉球磨机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。

现代信息基础材料——单晶硅:

硅是目前半导体工业最重要的基础材料，其导电特性对杂质等十分敏感，因此必须首先制备高纯度的硅，然后精确控制掺杂元素的量和种类，并使它们均匀分布于材料之中。
粗硅制取：
高纯硅制取：


新型无机非金属材料的品种：

（1）氧化铝陶瓷(人造刚玉)
特性：①高熔点 ②高硬度 ③可制成透明陶瓷
用途：高级耐火材料，刚玉球磨机，高压钠灯的灯管等
（2）氮化硅陶瓷 
特性：①高硬度，耐磨损 ②抗腐蚀。高温时抗氧化 ③抗冷热冲击 ④耐高温且不易传热 ⑤本身具有润滑性
用途：制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件，用于制造发动机部件的受热面等


燃料和能源：

1．能源的分类：

2．各种能源的特点：
(1)传统燃料。柴草是农村使用的重要能源，但它的利用率低，且污染严重。
(2)化石燃料。这是人们目前使用的主要能源，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终会枯竭，属于不可再生能源。
(3)新能源。新能源来源丰富，多数可以再生，没有污染或污染很小，所以可能成为未来的主要能源，但它们也有自己的缺点，如太阳能的能量密度低，使用成本高；氢能储仔、运输困难；风能不稳定，受地区、季节、气候的影响大。
3．我国的能源状况
(1)能源种类。我国的能源种装有化石燃料、水能和核能，其中化石燃料和水能的人均值太低，核能—一铀已探日月的储量很低，仅够4000万干瓦核电站运行 30年。
(2)我国能源的总消费量和人均消费量从改革开放以来～直到1995年逐年增加，从1995年开始有减少的趋势。
(3)我国能源利用率低，只有9％，能源节约的空间很大。
4．使用化石燃料的利弊及新能源的开发
(1)燃料充分燃烧的两个条件：
①要有足够的空气；
②燃料与空气要有足够大的接触面积。
(2)重要的化石燃料：煤、石油、天然气
(3)煤作燃料的利弊问题：
①煤是重要的化工原料；
②煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染；
③煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用率低，且运输不方便；
④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。
(4)新能源的开发：
①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发新能源等；
②现在正在探索的新能源有太阳能、地热能、海洋能、生物质能、风能和氢能等。
发现相似题
与“硅和氮均是自然界含量丰富的元素，其单质及其化合物在环境、...”考查相似的试题有：