硅酸盐材料Word文件下载.docx
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透光性好、有折光性和色散性
眼镜、照相机、显微镜和望远用透镜等
玻璃纤维
以玻璃为原料经高
温熔制、拉丝、络
纱等工艺制造成
耐腐蚀、耐高温、绝缘、隔热、防虫蛀
复合材料中的增强材料如玻璃钢；
绝热保温材料如宇航服；
光导通信材料
钢化玻璃
普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却而成的
耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂
运动器材、汽车、火车用窗玻璃等
有色玻璃
在制造玻璃的过程中
加入金属氧化物制成
蓝色（含
）、红色（含
）、紫色（含
）、绿色（含
）、普通玻璃的淡绿色（含二价铁）
艺术玻璃、装饰材料
变色玻璃
在制玻璃过程中掺进了对光敏感的物质如卤化银和少量CuO催化剂
光线强时，卤化银见光分解生成的银微粒吸光而使玻璃变暗；
光线弱时，在氧化铜的催化下，银和卤素又化合成卤化银，玻璃又变透明
变色眼镜等
3、陶瓷
黏土
窑炉
混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器
高温下，复杂的物理化学变化。
（5）种类：
土器、瓷器、炻器等。
（6）彩釉：
烧制前，在陶瓷制品胚体表面涂一些含金属及其化合物的釉料，在烧结过程中因窑内空气含量的变化而发生不同的氧化还原反应，即产生表面光滑、不渗水且色彩丰富的一层彩釉。
彩釉中的金属元素
烧制时空气用量与彩釉颜色
空气过量
空气不足
黄、红、褐、黑
蓝、绿
黄绿
红
紫、褐
褐、黑褐
黄、绿、褐
蓝绿
蓝、淡蓝
蓝
（7）特性：
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。
4、水泥
黏土、石灰石、辅助原料
水泥回转窑
原料研磨得生料→生料煅烧得熟料→再配以适量辅料（石膏、高炉矿渣、粉煤灰等）→研磨成细粉→水泥
复杂的物理化学变化。
（5）成分：
硅酸三钙（
）、硅酸二钙（
）、铝酸三钙（
）、铁铝酸钙（
）等。
（6）特性：
水硬性（石膏的作用是调节水泥硬化速度）。
5、对比小结
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
主要原料
石灰石和黏土
纯碱、石灰石、石英
反应原理
复杂的物理化学变化
略
反应条件
高温
生产工序
磨→烧→磨
原料→熔体→玻璃
混合→成型→干燥→凝结→冷却→陶器
主要成分
硅酸盐
不同等级
普通玻璃、特种玻璃
土器、瓷器、炻器等
水硬性
无固定熔沸点，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、绝缘体
6、玻璃和陶瓷的新发展——新型无机非金属材料
（1）光导纤维
光导纤维简称光纤，是用来传递光信号和图象信号的纤维。
制造光导纤维用的光学材料，必须高度纯净、成分均匀。
一般无水石英（
）是常用的光导纤维材料。
近年来，光导纤维用于光通信的技术迅速发展。
此外，在农业、国防、医疗、电视、传真、电话、科研等方面都有广泛的用途。
（2）高温结构陶瓷
①碳化硅陶瓷
碳化硅（SiC，俗称金刚砂），熔点高（2450℃），硬度大（），化学性质稳定。
重要的工业磨料、模具、特种耐火材料制品。
最适宜的应用领域是高温、耐磨和耐蚀的环境。
作为高温结构陶瓷，日益受到人们的重视。
工业制取：
②氮化硅陶瓷
氮化硅（Si3N4），熔点高、硬度大，化学性质稳定。
有自润滑作用，所以是优良的耐磨材料。
热强度和化学稳定性高，热膨胀系数小，是优良的高温结构材料。
耐腐蚀，可作高温轴承、转子、叶片、燃烧室喷嘴等高温零件以及高温下使用的模具等。
或
二、高分子材料
高分子材料与其他材料相比，具有密度小、比强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易于加工成型等特点。
但也普遍存在四个弱点，即强度不够高，不耐高温、易燃烧和易老化。
高分子材料由于其品种多，功能齐全、能适应多种需要，加工容易，适宜于自动化生产，原料来源丰富易得、价格便宜等原因，已成为我们日常生活中必不可少的重要材料。
1、高分子化合物的相关概念
高分子化合物的相对分子质量虽然很大，但其化学组成一般却比较简单。
例如，聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯结合而成：
单体——聚合成高分子化合物的小分子化合物。
链节——组成高分子链的重复结构单元。
聚合度——高分子链所含链节的数目。
注：
从单个分子来说，高分子有一定的聚合度，也就是说，
是某一个整数，所以它的相对分子质量是确定的。
但对一块高分子材料来说，它是由许多聚合度相同或不相同的高分子聚集起来的。
因此，我们从实验中测得的某种高分子的相对分子质量只能是平均值，高分子的这种特性跟小分子是不同的。
2、高分子化合物的结构及性质特点
（1）线型结构：
分子中有独立的大分子存在，分子链中以单键相连的相邻两链节之间还可以保持一定的键角而旋转，因此，一个分子链在无外力作用时会有众多的分子空间形态，绝大部分为卷曲状。
高分子链这种强烈卷曲的倾向称为链的柔顺性，它对高聚物的弹性和塑性等有重要影响。
热塑性：
有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。
（2）体型结构：
整个高分子已键合成一个整体，分子中无独立的单个大分子存在，可以看成是线型或支链高分子间以化学键交联而成的立体网状结构，因此只有交聚度的概念。
热固性：
有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。
如酚醛塑料。
3、高分子化合物的分类
4、常见塑料
名称
结构式
性能
聚乙烯
（PE）
化学性质非常稳定，耐酸、碱，耐溶剂性能好，吸水性低，无毒，受热易老化
制造食品包装袋、各种饮水瓶、容器、玩具等；
还可制各种管材、电线绝缘层等
聚丙烯
（PP）
密度小，强度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。
具有良好的高频绝缘性，但低温时变脆、不耐磨、易老化
适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。
常见的酸、碱、有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。
聚苯乙烯
（PS）
具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。
易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。
制作泡沫塑料、各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。
发泡聚苯乙烯（保丽龙）用于建筑材料上，广泛使用于中空楼板隔音隔热材料。
聚氯乙烯
（PVC）
绝缘性好，耐酸碱，难燃，具有自熄性。
在100~120℃即可分解出氯化氢，热稳定性差。
制造水槽，下水管、箱包、沙发、桌布、窗帘、雨伞、包装袋；
还可做凉鞋等。
聚四氟乙烯
（PTFE）
耐酸碱，耐腐蚀，化学稳定性好，耐寒，绝缘性好，耐磨。
缺点是刚性差。
可用作高温环境中化工设备的密封零件，无油润滑条件下作轴承、活塞等，还可做电容器、电缆绝缘材料。
聚甲基丙烯酸甲酯
（PMMA）
其透明性在现有高聚物中是最好的，缺点是耐磨能差，硬度较低，易溶于有机溶剂等。
广泛用于航空、医疗（储血容器）、仪器（信号灯设备、仪表盘等）、日用消费品（饮料杯、文具等）等领域
酚醛塑料
难溶、难熔、耐热，机械强度高，刚性好，抗冲击性好。
制造线路板、插座、插头、电话机、行李车轮、工具手柄、贴面板、三合板、刨花板等。
5、合成纤维
（1）纤维的分类
合成纤维是由线型高分子加工制成的。
高分子链之间以分子间力相作用，有的还有氢键的作用，有很好的强度和弹性，耐磨、耐腐蚀性也很好。
合成纤维品种繁多。
（2）合成纤维原料：
石油、天然气、煤等
（3）6大纶：
氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。
6、合成橡胶
橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。
天然橡胶其化学组成是聚异戊二烯，其结构简式为：
合成橡胶：
人们仿造天然橡胶的结构，合成了各种各样的合成橡胶。
合成橡胶在某些性能上往往优于天然橡胶，例如耐磨、耐油、耐寒等方面。
下面列举几种常见的合成橡胶的性能及用途。
丁苯橡胶
耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。
缺点是不耐油和有机溶剂，抗撕强度小。
为合成橡胶中最大的品种（约占50%），广泛用于制造汽车轮胎，皮带等；
与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料。
氯丁橡胶
耐油，耐氧化，耐燃，耐酸碱，耐老化，耐曲挠性及气密性都很好；
缺点是密度较大，耐寒和弹性较差。
制造运输带、防毒面具，电缆外皮、轮胎、胶粘剂等。
顺丁橡胶
弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；
缺点是抗撕裂能力差，易出现裂纹
为合成橡胶的第二大品种（约占15%），大约60%以上用于制造轮胎。
硫化橡胶
优点：
具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等
三、复合材料
1、含义：
复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。
其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。
2、优异的性能：
强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。
3、应用：
宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。
例题分析
例1、在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的主要原料是（ ）
A．Na2CO3 B．石灰石
C．石英 D．焦炭
答案：
B
例2、下列属于新型无机非金属材料的是（ ）
①高强度水泥 ②钢化玻璃 ③氧化铝陶瓷 ④光导纤维
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
C
例3、下列塑料可作耐高温材料的是（ ）
A．聚氯乙烯 B．聚四氟乙烯
C．聚苯乙烯 D．有机玻璃
例4、橡胶属于重要的工业原料。
它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。
为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化处理。
即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应；
橡胶制品硫化程度越高，弹性越差，下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是（ ）
A．橡皮筋 B．汽车外胎
C．普通气球 D．医用乳胶手套
--
同步测试
一、选择题
1、美国科学家分析哈勃望远镜拍摄的照片发现，月球上有丰富的绿柱石矿藏，绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2（Si6O18），也可以用二氧化硅和金属氧化物的形成表示，则n为
A．1 B．2
C．3 D．4
2、下面对二氧化硅的叙述中，不正确的是
A．二氧化硅是一种坚硬难溶的固体，化学性质不活泼
B．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸
C．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸反应
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
3、地壳岩石中含有很多复杂的硅酸盐，像花岗石里的正长石（KAlSi3O8）在空气中长期风化，进行复杂的变化后，能生成的物质是
A．黏土、砂和无机盐
B．高岭土、硅酸盐和氯化钾
C．滑石粉、刚玉和硝酸钾
D．石灰石、沸石和硅酸钾
4、为了延长食品保质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应该放入的化学物质是
A．硅胶、硫酸亚铁 B．食盐、硫酸亚铁
C．生石灰、食盐 D．无水硫酸铜、蔗糖
5、已知高岭土的组成表示为Al2Si2Ox（OH）y其中x、y的数值分别是
A．7、2 B．5、4
C．6、3 D．3、6
6、下列不属于硅酸盐材料的是
A．水泥 B．陶瓷
C．砖瓦 D．刚玉
7、下列说法正确的是
①普通玻璃呈淡绿色是由于含Fe3＋；
②坩埚、蒸发皿都属于陶瓷制品；
③“唐三彩”是一种玻璃制品；
④高温下CaSiO3比CaCO3稳定。
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
8、普通玻璃中含13%的Na2O、%的CaO、%的SiO2，用氧化物的形式表示普通玻璃组成的化学式是
A．Na2O·
2CaO·
6SiO2 B．2Na2O·
CaO·
6SiO2
C．Na2O·
6SiO2 D．Na2O·
SiO2
9、在普通玻璃的原料中，要得到蓝色玻璃，应加入
A．Cu2O B．Co2O3
C．Fe2O3 D．胆矾
10、玻璃的主要成分之一是二氧化硅。
能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是
A．烧碱 B．纯碱
C．氢氟酸 D．盐酸
11、下列不属于有机高分子材料的基本性质的是
A．热塑性和热固性 B．延展性
C．高强度 D．电绝缘性
12、关于高分子化合物性质的叙述不正确的是（双选）
A．硫化橡胶为体型网状结构
B．从实验测得的某高分子化合物的相对分子质量和小分子的相对分子质量含义相同
C．线型结构的高分子材料分子间是靠分子间作用力紧密结合的，所以它的强度一定小
D．线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链
13、“神舟七号”回收伞不同于普通的航空伞，它是采用强力高、重量轻、缓冲性好的特制涤纶材料制成的，伞撑开的面积有1200平方米。
下列关于涤纶材料的说法中不正确的是
A．涤纶属于高分子材料
B．“神舟七号”回收伞用的这种涤纶材料耐高温
C．涤纶属于塑料
D．合成涤纶的反应属于聚合反应
14、下列说法正确的是
A．可用橡胶袋盛装汽油 B．可用聚乙烯塑料桶盛水
C．可用聚氯乙烯袋盛装食品 D．可用聚丙烯作农用薄膜
隐藏提示
提示：
1、C Be为ⅡA族元素，根据化合物化合价代数和为零的原则有：
（＋2）n＋（＋3）×
2＋（＋4）×
6＋（－2）×
18=0，n=3，故选C。
2、C 二氧化硅可与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。
3、A 依照反应前后元素种类不变，采用排除法：
B选项中有氯，C选项中有氮，D选项中有钙，均不合理。
4、A 硅胶可作干燥剂，吸水防潮；
硫酸亚铁可除去包装袋中的氧气，防止富脂食品氧化变质。
5、B 根据化合价规则：
Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，OH为－1价，则有：
2×
（＋3）＋2×
（＋4）＋x×
（－2）＋y×
（－1）=0，化简得：
2x＋y=14，只有B选项符合此不定方程。
6、D 刚玉的成分是Al2O3。
7、D 普通玻璃呈淡绿色是由于含Fe2＋；
“唐三彩”是一种陶瓷工艺品；
由CaCO3＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑可知，高温下CaSiO3比CaCO3稳定，可见②④正确，选D。
8、C 玻璃中n（Na2O）∶n（CaO）∶n（SiO2）=
。
9、B 加入Co2O3得蓝色玻璃，俗称“钴玻璃”；
而加入Cu2O得红色玻璃。
10、C 氢氟酸能和SiO2反应：
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，利用这个反应可以进行玻璃雕花等；
烧碱虽然也能和SiO2反应：
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，但该反应速率较慢，不适宜于进行玻璃雕刻；
故选C。
11、B 高分子化合物的结构是稳定的，原子之间不能随便移动，故不具有延展性。
12、BC 高分子的相对分子质量是平均相对分子质量，而小分子的相对分子质量是确定的；
线型结构的高分子，许多链节聚集在一起时，相互间的缠绕使得许多分子间接触的地方以分子间作用力紧密结合，使高分子材料的强度大大增加，相对分子质量越大，分子间作用力就越强。
二、综合题
15、如图所示，已知①单质E可作半导体材料；
②化合物F是不能生成盐的氧化物；
③化合物I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。
据此回答：
（1）化合物F是__________；
（2）化合物I是__________；
（3）反应④的化学方程式是_____________________。
隐藏答案
15、
（1）CO；
（2）HF；
（3）2F2＋2H2O=4HF＋O2
提示：
从半导体材料入手进行分析，E可能是硅元素；
化合物F为不成盐氧化物，常见不成盐氧化物为CO和NO，结合框图中转化关系可推知E和F分别为Si和CO，则A为SiO2，B为C，反应①的化学方程式为：
SiO2＋2C
Si＋2CO↑。
化合物A是SiO2，它除了与HF反应外不与任何酸起反应，由此可判断化合物I是HF，由“氧化物C＋单质D
HF＋单质H”可推知反应④为：
2F2＋2H2O=4HF＋O2。
由此可推断出全部物质，反应③为：
2H2＋O2
2H2O；
反应②为：
C＋H2O（g）
CO＋H2。
本题要求在全面掌握元素及其化合物性质的基础上，善于抓住硅单质的特殊性质为突破口和切入点，其他将迎刃而解。
16、氮化硅是一种非氧化性高温陶瓷结构材料，粉末状Si3N4可以由四氯化硅的蒸气和氨气混合反应制取。
粉末状Si3N4对空气和水都不稳定，但是将粉末状Si3N4和适量的MgO在230×
×
105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密，对空气和水都相当稳定的固体材料。
（1）写出由四氯化硅和氨气制备Si3N4的化学方程式_______________________。
（2）分别写出粉末状Si3N4和水及氧气反应的化学方程式_________________、_________________。
（3）为什么结构紧密的固体Si3N4不再受水和氧气的侵蚀
_____________________。
16、
（1）3SiCl4＋4NH3=Si3N4＋12HCl
（2）Si3N4＋6H2O=3SiO2＋4NH3↑；
Si3N4＋3O2=3SiO2＋2N2
（3）Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4固体表面形成一层SiO2保护层，阻止了Si3N4继续受空气中的氧和水的侵蚀。
（1）SiCl4与NH3反应生成Si3N4，同时应该有HCl生成，即3SiCl4＋4NH3=Si3N4＋12HCl。
（2）由于Si—N键的键能小于Si—O键的键能，Si3N4与H2O反应时，Si—N键要向Si—O键转化，生成SiO2的同时应该有NH3生成，同样Si3N4与O2反应时，产物为SiO2和N2。
即Si3N4＋6H2O=3SiO2＋4NH3↑，Si3N4＋3O2=3SiO2＋2N2。
（3）Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4固体表面形成一层SiO2保护层，阻止了Si3N4继续受空气中的氧和水的侵蚀。
17、聚苯乙烯的结构为
，试回答下列问题：
（1）聚苯乙烯的链节是__________，单体是__________。
（2）实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量（平均值）为52000，则该高聚物的聚合度n为__________。
（3）已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物，试推测：
__________溶于CHCl3，具有__________（填“热塑”或“热固”）性。
17、
（1）
；
（2）500
（3）能；
热塑
18、现有下列10种有机物：
①淀粉 ②油脂 ③聚苯乙烯 ④聚乙烯 ⑤有机玻璃 ⑥淀粉酶 ⑦聚四氯乙烯 ⑧蚕丝 ⑨硅橡胶 ⑩腈纶
（1）属于天然有机高分子化合物的是_________________________________；
（2）属于合成有机高分子化合物的是_________________________________。
18、
（1）①⑥⑧
（2）③④⑤⑦⑨⑩
解析：
淀粉、淀粉酶、蚕丝属于天然高分子化合物；
油脂不是高分子化合物。
高考解析
例1、（重庆）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是
（）
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
大理石、石灰石
碳酸钙
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
解析：
本题考查对物质组成成分的认识。
刚玉是三氧化二铝，金刚石是由碳元素组成的单质，而不是三氧化二铝，A项错误。
例2、（广东理基）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（ ）
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
水晶是二氧化硅，不是硅酸盐，排除A和B；
光纤是二氧化硅的应用，排除D。
例3、（山东）下列叙述错误的是
（ ）
A．合金材料中可能含有非金属元素
B．人造纤维、合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物
C．加热能杀死流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性
D．在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是有机高分子材料，B项错误。
例4、（上海）维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟像胶。
它的结构简式为：
合成它的单体为（）
A．氟乙烯和全氟异丙烯 B．1，1—二氟乙烯和全氟丙烯
C．1—三氟甲烯和全氟丙烯 D．全氟异戊二烯
分析链节主链的结构可以看出，其应是加聚反应的产物。
链节主链上没有双键，其单体分子中应含一个双键，从链
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