高一化学材料家族中的元素[精选].doc

第四章《材料家族中的元素》章末小结 ▲章末知识回顾 结构图表 知识归纳 一、无机非金属材料 1、硅 （1）存在、物理性质、用途 硅在自然界只以化合态存在。晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410℃），是良好的半导体材料。硅可用来制造集成电路，太阳能电池，硅整流器等。硅合金可用来制造变压器铁芯，耐酸设备等。 （2）化学性质 ①相对稳定性：在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应。 ②弱还原性：在常温下，能与F2、HF和强碱反应。例如：Si + 2NaOH + H2O ＝Na2SiO3 + 2H2↑；Si + 2F2 ＝SiF4；Si + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑。在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。如研细的硅能在氧气中燃烧：Si + O2 SiO2 （3）硅的制备 在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含少量杂质的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。 2、二氧化硅 （1）物理性质：纯净的二氧化硅晶体呈无色，熔点高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶剂。 （2）化学性质： ①酸性氧化物的通性：在常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2 O；②在高温下可与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②二氧化硅在常温下与氢氟酸反应： Si O2＋4HF ＝ SiF4↑＋2H2O ③弱氧化性：如在高温时，二氧化硅中的硅可以被碳置换出来。 （3）用途：二氧化硅可用于石英表、石英玻璃、建筑材料、电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片、精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品、光导纤维等。 3、光导纤维：光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。光导纤维是用石英玻璃制造的，具有信息容量大，抗干扰性能好，通信损耗低等优点。 4、玻璃 原料：生产普通玻璃的主要原料是纯碱（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2 ）。 反应原理：将粉碎混匀的原料加强热使之熔化，发生复杂的物理化学变化，冷却即成玻璃。其中主要化学反应是： CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 ↑； Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2 ↑ 5、水泥 （1）普通水泥的主要成分为硅酸三钙（3CaO·SiO2），硅酸二钙（2CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3）等。 （2）水泥的特点是水泥具有水硬性，与水搀和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。 （3）混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物，混凝土常用钢筋作结构，这就是通常所说的钢筋混凝土。 6、新型无机非金属材料：如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。 二、无机金属材料 1、铝 （1）物理性质：硬度较小，银白色、质轻，有很好的延展性和导电性。 （2）化学性质 ①与氧气反应：常温下，铝被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化物薄膜，失去金属光泽。点燃时，金属铝可以在氧气中燃烧：4Al＋ 3O2 2Al2O3 ②与氯气、硫等非金属反应： 2Al＋3Cl2 2AlCl3；4Al＋3S 2Al2S3 ③与非氧化酸反应，有氢气生成：2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑。 ④与氧化酸反应，无氢气生成： Al＋4HNO3 (稀)＝Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O（注意：Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸会钝化，但加热可反应。） ⑤与碱反应： 2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ ⑥与金属氧化物的反应（铝热反应）： 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 2、金、银、铜 （1）物理性质：它们都具有金属的通性，但颜色不同。 （2）化学性质：金、银、铜都属于不活泼金属，相对而言，其活泼程度依次增强。 金是最稳定的金属之一，在高温下也不能与氧气反应，不能被硝酸等强氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。银虽然不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中。相对而言，铜最活泼，如： ①在加热或点燃条件下可与氧气、氯气、硫等非金属反应； ②可与浓硫酸、硝酸等强氧化性酸反应； ③可与盐溶液反应：Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2 ④在空气中可锈蚀：2Cu＋O2＋H2O＋CO2 ＝Cu2(OH)2CO3 （3）用途：它们广泛的应用于首饰、电子工业、有机合成、能源开发、材料制造、建筑用水管等。 3、其它金属材料：如钛、铀、镅等。 4、合金 （1）合金：合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。 一般来说，合金的性能优于纯金属，合金的熔点比它的各成分金属熔点都低，硬度比它的各成分金属大。但合金的性质并不是各成分金属性质的总和。 （2）