一、传统硅酸盐材料
陶瓷
生产陶瓷的主要原料是黏土,其主要生产过程为:混合→成型→干燥→烧结→冷却。陶瓷的主要性质有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等。
玻璃
制造普通玻璃的原料有石英砂、石灰石、纯碱,发生的主要反应的化学方程式是Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
水泥
制造普通硅酸盐水泥的原料有石灰石、黏土、辅助原料。普通硅酸盐水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸钙等。水泥在空气中能吸水硬化,在水中也能硬化,因此是水下工程不可缺少的材料。水泥、沙子和碎石等的混合物叫混凝土,它的膨胀系数与钢筋相当,因此它常用钢筋作结构,增大强度。
二、新型无机非金属材料
氮化硅
氮化硅的制造方法有多种,一种方法是将高纯硅与纯氮气混合,在1300 ℃条件下反应制得,化学方程式为3Si+2N2Si3N4;也可以用四氯化硅和氮气在氢气保护下反应制得,化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2===Si3N4+12HCl。
硅
工业上用二氧化硅和碳在电炉中反应可以制得硅,反应的方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,要制得高纯硅,可以将上述粗硅与氯化氢气体在250~300 ℃条件下反应,制得三氯硅烷,提纯后的三氯硅烷被高纯度的氢气还原,即可得到高纯硅。以上反应的化学方程式为Si+3HCl250~300 ℃Cu粉或Ag粉SiHCl3+H2,SiHCl3+H21100~1200 ℃Si+3HCl。
碳化硅
写出二氧化硅和碳在电炉中加热至高温生成碳化硅(金刚砂)的化学方程式__SiO2+3CSiC+2CO↑,反应中的氧化剂和还原剂的质量之比是1∶2。
关于碳的新材料
(1)C60之所以称为足球烯,是因为分子中有不饱和键,所以C60可以与氢气发生反应。
(2)金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管的物理性质不相同,原因是这几种物质的内部结构不相同。
下列说法中错误的是( )
A.生产普通玻璃和普通水泥的原料中都含有石灰石
B.生产陶瓷和普通玻璃的原料中都含有石英
C.某些合成橡胶可用做生产黏合剂的主要原料
D.生产水玻璃和玻璃的原料中都含有烧碱
解析:选D。黏合剂的基本成分是黏料,常见的黏料有热固性树脂、热塑性树脂、合成橡胶以及混合型黏料。水玻璃是能溶于水的硅酸盐,一般用石英和强碱做原料,例如用石英和氢氧化钠制取硅酸钠水玻璃;生产玻璃的主要原料是石英砂、石灰石和纯碱,生成水泥的主要原料是石灰石和黏土。
下列说法中,正确的是( )
A.制陶的主要原料是石英砂
B.制作陶器一般分为制泥、成型、干燥、烧结、冷却等步骤
C.制陶过程中温度越高越好,这样制得的陶器牢固
D.在氧化气氛中烧制得灰陶,在还原气氛中得红陶
解析:选B。制陶的原料是黏土,故A错误。制陶过程中温度不能太高,太高会使陶器变形,故C错误。在氧化气氛中,铁元素以Fe2O3的形式存在,得红陶,在还原气氛中,铁元素以FeO的形式存在,得灰陶,故D错误。
在高新技术蓬勃发展的今天,陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”,广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域,下列说法中正确的是( )
A.新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料
B.新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷
C.制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主
D.现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异,具有很好的延展性和超塑性
解析:选B。新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的范围,不再是传统的硅酸盐材料,故A是错误的。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料,故C错误。目前,人们成功制造出的许多新型陶瓷材料,虽然性能优异,但仍然属于脆性材料,延性不会很好,故D错误。