无机非金属材料知识点总结

5.3 无机非金属材料
一、硅酸盐材料
1.硅酸盐的组成：
硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。

它们种类繁多,结构复杂,组成各异。

硅酸盐大多难溶于水,化学性质稳定。

2.表示：复杂的硅酸盐可用氧化物质的形式来表示。

例：长石（KAlSi3O8 ）可表示为K20·Al2O3·6SiO2
注意：
(1)用氧化物的形式表示的硅酸盐只是表示方式不同，不可认为硅酸盐是由氧化物形成的混合物。

(2)书写方法:找出组成元素→写成氧化物形式→注意原子守恒→检查有无遗漏→氧化物之间以“·”隔开。

(3)书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→SiO2→H2O。

3.特点：
硅酸盐大多硬度高、难溶于水，耐高温、耐腐蚀。

4.硅酸钠（Na2SiO3）：
Na2SiO3是最简单的硅酸盐,其水溶液是一种无色黏稠状的液体,俗称水玻璃,黏性很强,常用作建筑、玻璃、纸张等的黏结剂。

（1）物理性质：
能溶于水。

（2）化学性质
①水溶液呈碱性，能使酚酞试液变红。

②与CO2的反应：
SiO32-+ CO₂(少量)+ H2O= H2SiO3↓ + CO32-
SiO32-+ 2CO₂(过量)+ H2O=H2SiO3↓ + 2HCO3-。

（3）用途:制备硅胶和木材防火剂。

硅酸钠能与比硅酸酸性强的一些酸反应,生成难溶于水的硅酸。

5.常见的硅酸盐产品（传统无机非金属材料）
名称原料、制作应用
陶瓷黏土经过高温烧结形成建筑材料，绝缘材料，器皿、洁具。

玻璃石灰石、纯碱、石英混合粉碎之后在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理化学变化制成。

建筑材料，光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维用于高强度复合材料。

水泥黏土、石灰石经过复杂的物理化学变化加入石膏调节硬化速率，最后磨成粉末。

与水泥沙子混合之后可以得到混凝土大量用于建筑和水利工程。

二、硅酸
1.物理性质：
难溶于水的白色固体。

2.化学性质：
（1）弱酸性：酸性弱于碳酸。

（2）制备：
Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3↓
3.硅胶：
（1）制备：硅酸凝胶硅酸干凝胶。

（2）物理性质：多孔，吸水能力强。

（3）用途：实验室、食品药品干燥剂；催化剂载体。

三、硅
1.硅单质的存在形式与结构：
2.硅的性质：
（1）物理性质:
色态：有金属光泽的灰黑色固体。

（有金属光泽但不是金属）
熔点高(1410℃)硬度大、有脆性。

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
硅原子最外层有4个电子,得失电子都较难,常温下,化学性质不活泼。

①常温下,除与F2、氢氟酸和强碱溶液反应外,硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。

与F2反应：
Si+2F2=SiF4
与氢氟酸反应：
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
与强碱反应：
Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑
Si是能与NaOH反应放出氢气的的非金属单质，Al是能与碱放出氢气的金属单质，主观题可以此为突破口来解答。

②加热时，硅可以与氧气、氯气、碳等发生化合反应。

与氧气反应：
Si+O2SiO2
与氯气反应：
Si+2Cl2SiCl4
与碳反应：
Si+C SiC
（3）硅单质的制备：
第一步：
Si+2C Si(粗硅)+2CO↑
第二步：
Si+3HCl SiHCl3+H2
第三步：
SiHCl3+H2Si(高纯硅)+3HCl
（4）硅的用途：
高纯硅可以用来作半导体材料,可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片,以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池,高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。

四、二氧化硅
1.二氧化硅的存在：
2.二氧化硅的物理性质：
纯净的二氧化硅是无色透明的、熔沸点高、硬度大、不导电、不溶于水。

3.二氧化硅的化学性质：
（1）稳定性：
二氧化硅化学性质不活泼，通常情况下不与水、酸（氢氟酸除外）反应。

（2）酸性氧化物的通性：
与碱反应：
SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O
与碱性氧化物反应：
SiO2+CaO CaSiO3
注意：氢氧化钠不可以用磨口玻璃瓶保存，同时石英坩埚不可加热或融化氢氧化钠。

（3）弱氧化性：
SiO2+C Si+2CO↑
（4）与某些盐反应：
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
SiO2+Na2CO3NaSiO3+CO2↑
硅酸的酸性弱于碳酸，但是二氧化硅在高温下却可以与碳酸盐反应，是因为该反应不在水溶液中进行，生成的二氧化碳离开反应体系，会促进反应的进行（遵循高沸点物质制取低沸点物质的原理）。

（5）特殊性（与氢氟酸反应）：
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
4.二氧化硅的用途：
（1）主要成分是二氧化硅的沙子是建筑的主要材料。

（2）纯净的二氧化硅现代光学与光纤制品的基本原料，水晶可以制造电子工业里的重要部件。

（3）石英、玛瑙是制造工艺饰品的原材料。

五、新型陶瓷与纳米材料
1.新型陶瓷
用途：
在光学、热学、电学磁学方面发挥重要作用。

2.碳纳米材料
用途：
在医药、能源、信息方面有广阔的应用前景。