(1)碳的同素异形体有金刚石、石墨和C60，它们都与O2充分反应生成CO2。
(2)CO2是酸性氧化物，少量或足量CO2分别通入NaOH溶液中反应的离子方程式为：CO2＋2OH－===CO＋H2O、CO2＋OH－===HCO。
(3)由反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑可知酸性强弱顺序是HCl＞H2CO3。
(4)地壳中含量最多的元素是氧、第二位是硅，硅原子结构示意图是○ 。
一、单质硅与半导体材料
1．半导体材料
特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料，最早使用的半导体材料是锗，现在使用最广泛的半导体材料是硅。
2．硅的存在
在地壳里，硅的含量仅次于氧，全部以化合态存在，主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐。硅单质存在同素异形体是晶体硅和无定形硅。
3．单质硅
(1)物理性质：
颜色
光泽
熔点
质地
导电性
灰黑色
有金属光泽
很高
硬而脆
半导体
(2)化学性质：
常温下，硅的化学性质不活泼，但在加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)反应。Si＋O2SiO2。
(3)工业制取
(4)用途：
用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等，其合金用于制造变压器铁芯和耐酸设备等。
二、二氧化硅和光导纤维
1．二氧化硅
(1)存在：二氧化硅广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的二氧化硅又称水晶。
(2)物理性质：
状态
颜色
熔点
硬度
水溶性
晶体
无色
高
大
不溶
(3)化学性质：
①具有酸性氧化物的通性：
a．常温下SiO2与 NaOH溶液反应生成盐和水：
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
b．高温下SiO2与碱性氧化物(如 CaO)反应生成盐：
SiO2 ＋CaO高温,CaSiO3。
②特性：
与氢氟酸(HF)反应：
SiO2 ＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
③弱氧化性：
高温下与C反应：
SiO2 ＋2C△,Si＋2CO↑。
2．光导纤维
(1)主要成分：SiO2。
(2)用途：用于通迅、能量传输、信息处理等，光纤的使用节约了大量的人力、物力、财力，且提高了信号传输效率。
三、硅酸盐和无机非金属材料
1．硅酸盐
(1)硅酸钠：其水溶液俗称水玻璃，有黏性。
(2)硅酸盐：
①性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。
②表示方法：
硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为Na2O·Al2O3·6SiO2。
2．无机非金属材料
(1)传统的无机非金属材料——硅酸盐产品。
水泥
玻璃
陶瓷
主要原料
石灰石、黏土、石膏
纯碱、石灰石、石英
黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O)
生产
原料(粉碎)→生料(煅烧)→熟料(加入石膏粉并磨细)→成品
原料(粉碎)→按比例混合(加强热)→熔化(加添加剂)→成品
SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑
混合→成型→干燥→烧结→冷却
主要成分及种类
硅酸三钙
(3CaO·SiO2)、
硅酸二钙
(2CaO·SiO2)、
铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
普通玻璃
(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、玻璃纤维
土器、陶器、瓷器
主要性能
水硬性(与水掺和搅拌后凝固变硬)，不可逆过程
玻璃态物质，无固定的熔沸点，在一定温度范围内熔化
耐氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
典型设备
回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
共同特点
高温条件下发生复杂的物理化学变化，冷却后成为成分复杂的硅酸盐
(2)新型无机非金属材料：
材料类别
主要特性
示例
用 途
高温结构陶瓷
能承受高温，强度高
氮化硅陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷
具有电学特性
氧化锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有光学特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨、人造关节、接骨螺钉
1．判断正误。
(1)自然界存在硅单质的同素异形体，性质较稳定。( )
(2)单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间。( )
(3)晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，能导电。( )
(4)含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性。( )
(5)最早使用的半导体材料是硅。( )
分析：硅单质存在同素异形体，但自然界中无单质硅。硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料，最早使用的半导体材料是锗。
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
2．用短线连接。
答案：a—①⑥⑦ b—② c—①④ d—①③⑤⑥
3．玻璃的主要成分之一是SiO2，下列物质贮存时应注意：
①NaOH溶液 ②浓HNO3 ③溴 ④Na2CO3溶液(碱性) ⑤氢氟酸 ⑥盐酸 ⑦水玻璃
(1)用玻璃瓶不能配玻璃塞的有________，可用玻璃塞的有________。
(2)用玻璃瓶不能配橡胶塞的有________。
(3)不能用玻璃瓶盛装的是________。
分析：SiO2是酸性氧化物，与碱反应生成硅酸盐粘住瓶塞不易打开，浓HNO3、溴具有强氧化性，能氧化橡胶。氢氟酸与SiO2反应，腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装。
答案：(1)①④⑦ ②③⑥ (2)②③ (3)⑤
4．制取玻璃和水泥都用了共同的原料是________。
答案：石灰石
5．向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，现象是________________，反应方程式为：______________________________，说明酸性________________＞________________。
答案：生成白色沉淀 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 H2CO3 H2SiO3
6．下列哪些材料是新型无机非金属材料____________。
①氧化铝陶瓷 ②氮化硅陶瓷
③碳化硅陶瓷 ④氮化铝陶瓷
⑤氮化钛陶瓷 ⑥硅化硼陶瓷
⑦二硅化铜陶瓷 ⑧红色玻璃
⑨钢化玻璃 ⑩光导纤维
分析：新型无机非金属材料是指具有特殊结构、功能的新材料。红色玻璃是在原料中加入Cu2O使玻璃呈红色，钢化玻璃是把普通玻璃放入电炉里加热，使它软化，然后急速冷却而制成的，都属于传统硅酸盐产品。
答案：①②③④⑤⑥⑦⑩
硅及其化合物的特性
(1)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si却能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(2)非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。
(3)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(4)非金属单质跟碱液的作用一般无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水反应来制取H2SiO3。
(6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。
(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(8)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。
(9)高温下SiO2与Na2CO3能发生反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。
[特别提醒]
(1)硅属于非金属元素，但也具有一定的金属性，如可导电、具有金属光泽等。
(2)导电性：硅＜石墨。
(3)酸性强弱：H2CO3＞H2SiO3。
[例1] 下列关于硅和二氧化硅说法不正确的是( )
A．晶体硅呈灰黑色，是具有金属光泽、硬而脆的固体
B．硅的化学性质很稳定，但自然界里无游离态的硅存在，常温下可与其他物质发生反应
C．硅和二氧化硅都能与NaOH溶液反应
D．工业上用焦炭在高温条件下还原二氧化硅来制备硅说明通常情况下还原性C＞Si
[解析] 自然界中硅只以化合态形式存在，硅可与HF、F2等反应。硅与NaOH溶液反应生成H2，SiO2是酸性氧化物与碱反应。反应SiO2＋CSi＋2CO↑，在高温下进行只能说明在此条件下还原性C＞Si。
[答案] D
(1)自然界中存在游离态的碳，却不存在游离态的硅。
(2)二氧化硅与焦炭在隔绝空气的条件下制取粗硅时，生成的是CO而不是CO2。
二氧化硅的性质
二氧化硅和二氧化碳性质的比较
名称
SiO2
CO2
物理性质[来源:学+科+网]
颜色[来源:学科网]
无色[来源:学科网ZXXK]
无色
状态
固体
气体
熔沸点
很高
很低
硬度
大
小
溶解性
不溶于水
可溶于水
化学质性
类型
硅酸酸酐、酸性氧化物
碳酸酸酐、酸性氧化物
与碱(NaOH)
SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O
CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O CO2过量时生成NaHCO3
与碱性氧化物反应
SiO2＋CaO CaSiO3
CO2＋CaO=== CaCO3
与某些盐反应
Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑
CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3
与水反应
不反应
CO2＋H2O??H2CO3
与氢氟酸反应
SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O
不反应
[特别提醒]
(1)SiO2是一种类似于金刚石的立体网状结构的晶体，在晶体中，Si原子和O原子个数之比为1∶2，故不存在“SiO2”分子。而CO2气体(或固体、或液体中)存在独立的“CO2”分子。
(2)反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑并不能说明酸性H2SiO3>H2CO3，之所以发生反应是因为生成了易挥发的CO2。
加热熔化NaOH等强碱时，不能用玻璃试管或瓷坩埚。原因是玻璃或陶瓷中的SO2与NaOH发生反应。
[例2] 下列说法中，正确的是( )
A．SiO2和CO2均由分子直接构成
B．CO2、SiO2都是酸性氧化物，不与任何酸反应
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．CO2、SiO2分别是H2CO3、H2SiO3的酸酐，因而均可由CO2、SiO2与水反应制得相应酸
[解析] SiO2直接由硅原子、氧原子构成，CO2是由CO2分子构成，A错；SiO2能与氢氟酸反应，B错；CO2、SiO2与CaO反应生成CaCO3和CaSiO3。SiO2不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3，D错。
[答案] C
SiO2难溶于水，制取H2SiO3可用可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)溶液与稀盐酸(或CO2)反应，反应的离子方程式为：SiO＋2H＋===H2SiO3↓或SiO＋CO2(适量)＋H2O===H2SiO3↓＋CO。
硅酸盐
1．表示方法
(1)化学式法：
如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)等。此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。
(2)氧化物法：
硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，多以氧化物形式来表示它的组成，通式为aMxOy·bSiO2·cH2O。
①当金属不止一种时，先写活泼金属，再写较活泼金属，然后是二氧化硅，最后写水。
②氧化物化学式之间用“·”隔开，化学式前的系数只能取整数，且只代表该氧化物本身。
③氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素尽量按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
例如：硅酸钠：Na2SiO3→Na2O·SiO2，
石棉：Mg3Ca(SiO3)4→CaO·3MgO·4SiO2。
2．硅酸钠
(1)物理性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具有很强的黏合性，是建筑行业常用的黏合剂。
(2)化学性质：易与酸反应。
①与强酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
②与CO2反应：CO2不足，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；
CO2过量，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓。
[特别提醒]
(1)由于硅酸盐组成复杂，用氧化物表示其组成只是为了简化对硅酸盐组成的表示，不能理解成硅酸盐以氧化物形式存在。
(2)硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的白色胶状物，酸性比碳酸还弱，硅酸受热分解为二氧化硅和水。硅酸失去部分水后得硅胶。
[例3] 高岭土的组成是：Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的值分别是( )
A．7、2 B．5、4
C．6、3 D．3、6
[解析] 方法一：可将其表示为Al2O3·2SiO2·H2O，则由氧原子数得3＋4＋＝x＋y即2x＋y＝14。
方法二：根据各元素的化合价：Al：＋3价，Si：＋4价；O：－2价；H：＋1价。再根据正、负化合价代数和等于零，可得：2×(＋3)＋2×(＋4)＋(x＋y)×(－2)＋y×(＋1)＝0
整理得：2x＋y＝14，将A、B、C、D四项代入此不定方程^式中解出答案B。
[答案] B
(1)硅酸盐中，氧原子与其他原子具有一定配比关系。
(2)各元素正负化合价代数和为零。
1．(对应考点一)关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是( )
A．在常温下，不与任何酸反应
B．在常温下，可与强碱溶液反应
C．在加热条件下，能与氧气反应
D．硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
解析：A项，在常温下，Si能与氢氟酸反应，不正确；Si在常温下能与强碱溶液反应，加热条件下也能与Cl2、O2等反应，B、C正确；单质硅有晶体硅和无定形硅两种，D正确。
答案：A
2．(对应考点一)下列关于硅及硅的化合物的叙述中正确的是( )
A．粗硅制备时，发生的反应为：C＋SiO2Si＋CO2↑
B．硅元素在地壳中的含量居第二位，自然界中既有游离态的硅，又有化合态的硅
C．水晶项链和瓷盘都是硅酸盐产品
D．二氧化硅是制造光导纤维的重要原料
解析：制备粗硅反应产物为CO，不是CO2，A错误。自然界中无游离态的硅，只有化合态，B错误。水晶项链的成分主要是SiO2，C错。
答案：D
3．(对应考点二)在一定条件下，下列物质不能和SiO2反应的是( )
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸
⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙
A．③⑤⑦ B．⑤⑦
C．①⑤ D．⑤
解析：常温下SiO2与NaOH、HF反应，加热高温时与C、CaCO3、Na2CO3、CaO反应。
答案：D
4．(对应考点二)下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是( )
A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3
C．SiO2→H2SiO3 D．Na2O2→Na2CO3
解析：SiO2不能与水直接反应生成H2SiO3。
答案：C
5.(对应考点三)兵马俑中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B．性质稳定，不易脱色
C．易溶解于强酸和强碱
D．x等于6
解析：硅酸铜钡中各元素化合价：a u i2 x，由正负化合价代数和等于零得：2＋2＋4×2－2x＝0，x＝6。化学式为BaCuSi2O6用氧化物表示为BaO·CuO·2SiO2，因兵马俑至今仍保留蓝紫色，说明它性质稳定，不易脱色。
答案：C
6．(对应考点三)[双选题]下列有关硅酸盐的叙述，正确的是( )
A．大部分硅酸盐都难溶于水，Na2SiO3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，可用作建筑黏合剂
B．石英砂可与烧碱反应制水玻璃：
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
C．硅酸具有酸的通性，能使石蕊试液变红
D．石棉Mg3Ca(SiO3)4可表示为氧化物形式3MgO·CaO·4SiO2
解析：硅酸盐大部分难溶于水，常见硅酸盐中只有Na2SiO3、K2SiO3等可溶，Na2SiO3的水溶液具有黏性，可作建筑黏合剂，A正确；石英砂成分为SiO2，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，NaOH、Na2SiO3为强电解质可拆成离子形式，B正确；硅酸具有酸的通性，例如能与碱反应，但其难溶于水，不能使石蕊变色，C错；硅酸盐改写成氧化物形式时要按“较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→二氧化硅→水”的顺序排列，由于Ca活泼性强于Mg，所以其氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2，D错。
答案：AB
7．(探究题)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学反应方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是__________________________________。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
解析：(1)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
(2)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用玻璃、石英玻璃制的坩埚熔融Na2CO3。
答案：(1)氢氟酸(HF) SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O
(2)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
②D
(1)硅是常用的半导体材料，通常情况下性质稳定，与强酸不反应，加热时能与某些非金属单质反应，如Si＋O2SiO2。
(2)工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有杂质的粗硅，粗硅提纯后可制得高纯硅。SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(3)SiO2是酸性氧化物，难溶于水，是普通玻璃的主要成分。它是由Si原子和O原子按一定空间排列形成的立体网状结构，不存在“SiO2”分子。与碱、碱性氧化物，氢氟酸等可以发生反应。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，SiO2＋CaOCaSiO3，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(4)硅酸是难溶于水的酸。玻璃、水泥、陶瓷是常见的硅酸盐材料。制玻璃的主要反应方程式是：
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．在一定条件下，下列物质与硅、二氧化硅均不反应的是( )
A．氢氟酸 B．浓硫酸
C．烧碱 D．氟气
答案：B
2．[双选题]将过量CO2通入下列溶液中，能产生沉淀的是( )
A．FeCl3溶液 B．Ba(OH)2溶液
C．Na2CO3饱和溶液 D．Na2SiO3水溶液
解析：CO2与FeCl3溶液不反应；CO2通入Ba(OH)2溶液中先生成BaCO3沉淀，继续通入CO2，BaCO3转化为溶于水的Ba(HCO3)2。CO2通入饱和Na2CO3溶液中，生成NaHCO3，因溶解度S(Na2CO3)＞S(NaHCO3)且反应消耗水，则有NaHCO3析出。CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3沉淀。
答案：CD
3．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )
A．加入过量盐酸，观察是否有气泡产生
B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气体产生，是否有硅酸钙生成
D．先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投入到NaOH溶液中看其是否溶解
解析：证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石，可利用石灰石能溶于盐酸且产生气泡，而石英不溶于盐酸而溶于强碱溶液的性质检验，加入过量盐酸，若有气泡产生证明有石灰石，若固体完全溶解则无石英，若固体有剩余，且剩余固体能溶于NaOH溶液则证明有石英。
答案：D
4．下列关于二氧化硅的叙述中正确的是( )
①SiO2能与水反应生成硅酸；②SiO2对应的水化物是可溶性弱酸；③硅原子和碳原子的最外层电子数相同，SiO2和CO2分子结构也相同；④SiO2既能与氢氧化钠反应又能与氢氟酸反应，但SiO2是酸性氧化物；⑤SiO2中硅元素为＋4价，故SiO2有氧化性；⑥在SiO2中每个硅原子结合2个氧原子
A．①③⑤ B．①④⑥
C．只有③ D．只有④⑤
解析：SiO2是典型的酸性氧化物，但不能溶于水；硅酸不溶于水；SiO2中每个硅原子结合着4个氧原子，每个氧原子结合着2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2；SiO2与CO2的性质不同，结构也不同；＋4价是硅元素的最高价态，故SiO2具有氧化性。
答案：D
5．下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
解析：新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。
答案：D
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(10分)如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案的编号填在表中相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。
可供选择的试剂：A.盐酸，B.氢氧化钠溶液，C.氧气，D.水，E.二氧化碳。
可选用的操作：①水洗，②加热，③高温灼烧，④过滤，⑤结晶。
粉末状混合物
所选试剂
所选操作
(1)
CaCO3(SiO2)
(2)
NaCl(SiO2)
(3)
SiO2(Fe2O3)
(4)
SiO2(CaCO3)
(5)
SiO2(NH4Cl)
解析：根据二氧化硅不溶于水，可与强碱反应，不与酸(氢氟酸除外)反应，及受热不分解，而三氧化二铁、碳酸钙能跟盐酸反应，氯化铵受热能分解等性质来解题。除杂过程中所发生的反应的化学方程式如下：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；(3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；(4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O；(5)NH4ClNH3↑＋HCl↑。
注意：(2)中除杂后主要物质在溶液中，应将其变为固体。
答案：(1)B ④ (2)D ④⑤ (3)A ④ (4)A ④ (5)②
7．(8分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上普遍采用高纯度硅与纯氮在1300℃反应获得，请回答下列问题。
(1)根据性质推测氮化硅的用途________；
A．制汽轮机叶片 B．制有色玻璃
C．制永久性模具 D．制柴油机
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它跟其他无机酸不反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式
________________________________________________________________________；
(3)用四氯化硅在氢气中与氮气反应(加强热)可制得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ 。
解析：氮化硅是一种重要的结构材料，是一种超硬材料，性质决定用途，因此(1)中A、C、D都是氮化硅的用途。(2)(3)方程式的书写抓住原子守恒，把主要生成物的化学式写好，其他生成物便可顺利写出。
答案：(1)ACD
(2)Si3N4＋16HF===3SiF4↑＋4NH4F
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2强热,Si3N4＋12HCl
8．(12分)A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互关系如图所示，A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。
请填空：
(1)单质A的原子结构示意图为________，它的最高价为________。
(2)B的化学式(分子式)为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是______________________。
(3)C的化学式(分子式)为________，D的化学式(分子式)为________。
解析：由A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，推知A为硅单质。根据“”，“”，“”推知B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3。
答案：(1) ＋4价 (2)SiO2 SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑ (3)CaSiO3 Na2SiO3
第1课时 铝与铝合金
(1)地壳中含量最多的元素是氧，含量最多的金属元素是铝。
(2)铝与稀盐酸反应的离子方程式是2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，与CuSO4反应的离子方程式为2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋。
(3)常温下，铝在浓H2SO4、浓HNO3中钝化。
(4)能与酸反应生成盐和水的氧化物叫做碱性氧化物。如Na2O、Fe2O3等。
(5)能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做酸性氧化物，如SiO2、Mn2O7等。
一、铝
1．存在
铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。
2．铝的性质
(1)物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。
(2)化学性质：
①与O2反应：4Al＋3O22Al2O3。
③与强碱溶液反应：如与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和H2的化学方程式为：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。
④铝热反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。
3．铝合金及其制品
(1)形成：铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锌、锂等)熔合而形成铝合金。
(2)性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝(Al2O3)——两性氧化物
(1)物理性质：是不溶于水的白色固体。
(2)化学性质：
①与强酸溶液反应(离子方程式下同)：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
②与强碱溶液反应：
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物。
2．氢氧化铝[Al(OH)3]——两性氢氧化物
(1)物理性质：氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质：
①与强酸溶液反应：
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
②与强碱溶液反应：
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应的氢氧化物。
③受热分解：
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备：
可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl3溶液与氨水反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)用途：
Al(OH)3能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。
1．自然界中有无游离态的铝？为什么？
答案：没有。铝是较活泼的金属元素，在自然界中只能以化合态存在。
2．通常情况下，铝或铝合金是否需做特殊保护？
答案：通常情况下，在空气中铝与空气中O2反应生成一层致密氧化物薄膜，从而保护内部金属，故不用做特殊保护。
3．镁粉中混有铝粉，应如何除去？
答案：铝与强碱溶液反应而镁不反应，可将混合物溶于NaOH溶液中，再过滤、洗涤、干燥、得到纯净的镁。
4．实验室欲制取Al(OH)3，应选择________试剂更好(填序号)。离子方程式为________________________________________________________________________。
①0.5 mol/L AlCl3溶液 ②0.5 mol/L NaOH溶液 ③1.0 mol/L稀HCl ④1.0 mol/L氨水 ⑤金属铝
分析：可溶性铝盐与碱反应可生成Al(OH)3，但由于Al(OH)3可溶于强碱溶液中，但不溶于弱碱，所以选择AlCl3溶液和稀氨水制Al(OH)3更好。
答案：①④ Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋ 3NH
铝及其化合物之间的转化
由此可得出以下关系式：
(1)Al3＋Al(OH)3[Al(OH)4]－。
(2)铝与酸或碱溶液反应生成H2的量，[来源:学科网]
①等量Al分别与足量酸(H＋)和碱(OH－)溶液反应，生成H2物质的量之比为1∶1，耗H＋和OH－物质的量之比为3∶1。
②足量Al分别与物质的量相等的H＋和OH－溶液反应，生成H2之比为1∶3。
③若产生H2之比为<<则必定是：
与酸反应时，Al过量、H＋不足；
与碱反应时，Al不足、OH－过量。
[特别提醒]
向Na[Al(OH)4]溶液中滴加足量稀盐酸，最终无沉淀。若通入足量CO2气体最终生成Al(OH)3沉淀。即Al(OH)3能溶于稀盐酸，而不溶于H2CO3中，离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2(少)===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O，
[Al(OH)4]－＋CO2(足)===Al(OH)3↓＋HCO。
[例1] A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见金属元素，A中又含有钾元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的具有两性的白色固体，E则易溶于水。
(1)写出化学式：
A________________，C________________，
D________________，E________________。
(2)写出下列反应的离子方程式。
A→B______________________________________________________________________；
F→E_____________________________________________________________________。
(3)写出下列化学方程式：
F→C_____________________________________________________________________；[来源:学科网]
B→E_____________________________________________________________________。
[解析] 本题的“题眼”是“C为难溶的具有两性的白色固体”，并且C是由B经加热得到的，可推测C为Al2O3，则B为Al(OH)3，即而得E为Na[Al(OH)4]。D为AlCl3，A则为K[Al(OH)4]，F与Fe2O3高温得到C，此反应为铝热反应，F为Al。
[答案] (1)K[Al(OH)4] Al2O3 AlCl3
Na[Al(OH)4]
(2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
(1)两性白色固体为Al2O3或Al(OH)3。
(2)五种物质都是化合物，且都含铝元素。A中又含钾元素，则A必是K[Al(OH)4]。
有关氢氧化铝沉淀图像的分析
1．可溶性铝盐与碱反应
操作
现象
离子方程式
图像
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
无明显现象→生成白色沉淀
Al3＋＋4OH－===[Al(OH4)]－
Al3＋＋3[Al(OH)4]－
===4Al(OH)3↓
生成白色沉淀
Al3＋＋3NH3·H2O
===Al(OH)3↓＋3NH
2．四羟基合铝酸盐与盐酸反应
操作
现象
离子方程式
图像
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
[Al(OH)4]－＋H＋=== Al(OH)3↓＋H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
无明显现象→产生白色沉淀→渐多
[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
生成白色沉淀逐渐增多
[Al(OH)4]－＋CO2=== Al(OH)3↓＋HCO
[特别提醒]
(1)NaOH溶液和AlCl3溶液滴加顺序不同，则现象不同，可以用互滴的方法鉴别这两种溶液，同理，稀盐酸和Na[Al(OH)4]溶液也可这样鉴别。
(2)向铝盐中滴强碱溶液，若已知生成的Al(OH)3沉淀的量，只要沉淀量不为最大值和零，消耗OH－的量有两种可能。
①若OH－不足，消耗n(OH－)＝n[Al(OH)3]。
②若OH－足量，消耗OH－共有两步
将Al3＋全部转化为Al(OH)3沉淀：Al3＋～3OH－～Al(OH)3(最大值)，
再反应掉部分Al(OH)3：Al(OH)3(反应)～OH－～[Al(OH)4]－。
[例2] 向20 mL AlCl3溶液中滴入2 mol·L－1NaOH溶液时，沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积(mL)关系如图所示：
(1)图中A点表示的意义是___________________________________________________。
(2)图中B点表示的意义是___________________________________________________。
(3)上述两步用总的离子方程式可表示为______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)假设溶液中有0.39 g Al(OH)3沉淀，则此时用去NaOH溶液体积为________。
[解析] 把NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，先产生Al(OH)3沉淀，其质量最大值为A点，然后全部消失溶解(B点)。其总反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－。当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时有两种情况，①AlCl3过量，加入的NaOH使Al3＋部分产生沉淀，通过Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓可计算出沉淀：n(NaOH)＝3n[Al(OH)3]＝0.015 mol，
V(NaOH)＝＝0.0075 L。
②NaOH过量，使生成的Al(OH)3部分溶解后剩余0.39 g。
AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl
1 mol 3 mol 1 mol
n(NaOH) 0.01 mol
n(NaOH)＝0.03 mol，
Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
0．005 n1(NaOH)
n1(NaOH)＝0.005 mol，
共消耗NaOH 0.035 mol。
V(NaOH)＝＝0.0175 L。
[答案] (1)沉淀质量最大值
(2)沉淀完全消失
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)7.5 mL或17.5 mL
向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液时，铝元素存在形式由Al3＋Al(OH)3↓[Al(OH)4]－，所以只要沉淀不是零或最大值，所消耗NaOH的物质的量有两种可能性。
1．(对应考点一)向铝、铜两种金属粉末的混合物中加入过量盐酸，充分反应后过滤，向滤液中加入过量烧碱溶液，溶液中存在的离子有( )
A．[Al(OH)4]－ B．Cu2＋
C．Al3＋ D．H＋
解析：铝和铜与过量盐酸反应，滤液中含有Al3＋、H＋、Cl－等离子；向滤液中再加入过量烧碱，反应后溶液中含[Al(OH)4]－、Na＋、Cl－和OH－等离子。
答案：A
2．(对应考点一)下列变化不可能通过一步反应直接完成的是( )
A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3→Al(OH)3
C．Al→[Al(OH)4]－ D．Al3＋→Al(OH)3
解析：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；Al2O3不能一步转化为Al(OH)3。
答案：B
3．(对应考点二)在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液至过量，表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀物的量(y)的关系示意图正确的是( )
解析：此过程中发生的反应：Al(NO3)3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaNO3，Mg(NO3)2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaNO3，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]。开始时沉淀逐渐增多，达最大值后，Al(OH)3溶解，沉淀又逐渐减少，因Mg(OH)2不溶于NaOH溶液，所以最后沉淀量保持不变。
答案：C
4．(对应考点二)某溶液中可能含有大量的Mg2＋、Al3＋、H＋、Cl－和少量OH－，向该溶液中逐滴加入0.5 mol·L－1的NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示，则该溶液中( )
A．有Mg2＋，没有Al3＋
B．有Al3＋，没有Mg2＋
C．有大量的H＋，Mg2＋和Al3＋
D．有Mg2＋和Al3＋
解析：向溶液中滴入NaOH溶液，开始就生成沉淀，则溶液中不可能有大量H＋，随NaOH量的增多，沉淀增多且又部分溶解，则溶液中一定含有Mg2＋和Al3＋。
答案：D
5．(探究题)氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应。今用较纯净的铝屑制取氢氧化铝有多种方案：
方案一：AlAl3＋Al(OH)3
方案二：Al[Al(OH)4]－Al(OH)3
方案三：
①硝酸 ②稀盐酸 ③氨水 ④氢氧化钠溶液 ⑤CO2
(1)方案一中加入的碱最好是________，离子方程式是______________________。方案二中的酸最好是加入________，离子方程式是__________________________________。
(2)若三种方案中所用试剂都是铝，稀盐酸，氢氧化钠溶液，制取1 mol Al(OH)3，完成表格内容：
方案
制取1 mol Al(OH)3所需的原料
Al
HCl
NaOH
方案一
方案二
方案三
(3)综合比较三个用铝屑制取Al(OH)3方案，你认为哪种最好？原因是什么？
解析：(1)方案一中最好加入的碱是氨水，因为氢氧化铝易溶于过量强碱中，操作时不好控制。方案二中最好通入CO2，因为氢氧化铝易溶于过量强酸中，操作时不好控制。
(2)方案一：Al～3HCl～Al3＋～3NaOH～Al(OH)3
方案二：Al～NaOH～[Al(OH)4]－～HCl～Al(OH)3
方案三：
AlAl(OH)3
(3)从操作上分析，方案一中NaOH的量和方案二中盐酸的量不易控制；从原料消耗上分析，方案三最少，方案一最多。
答案：(1)③Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
⑤ [Al(OH)4]－＋CO2(足)===Al(OH)3↓＋HCO或2[Al(OH)4]－＋CO2(足)===2Al(OH)3↓＋CO＋
H2O
(2)方案一：1 mol 3 mol 3 mol
方案二：1 mol 1 mol 1 mol
方案三：1 mol mol mol
(3)方案三最好，因为该方案易操作并节约盐酸和氢氧化钠。
(1)铝是地壳中含量最多的金属元素，单质铝与非氧化性酸和强碱溶液反应都能生成H2。
(2)Al2O3属于两性氧化物，能与强碱溶液反应，若Fe2O3中混有Al2O3，可用强碱溶液除去，Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]，而Fe2O3不与NaOH溶液反应。
(3)Al(OH)3属于两性氢氧化物，不溶于弱碱；受热易分解生成Al2O3和水，反应方程式为2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。实验室用可溶性铝盐和氨水制取Al(OH)3的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．下列关于铝元素的叙述正确的是( )
A．铝是一种比较活泼的金属
B．常温下铝不能与氧气反应
C．氧化铝不能通过分解反应制得
D．在化学反应中，铝容易得到电子，是氧化剂
答案：A
2．既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是( )
①Al(OH)3 ②Al2O3 ③Al ④NaHCO3
⑤Mg(OH)2
A．①②③④ B．①②③④⑤
C．①②④ D．①②④⑤
解析：Mg(OH)2只能与盐酸反应而不能与NaOH溶液反应。
答案：C
3．[双选题]下列有关铝元素的说法不正确的是( )
A．铝粉可与氧化铁粉末在高温条件下发生铝热反应
B．铝粉与稀硝酸反应不能产生氢气
C．实验室中通常将氢氧化钠溶液滴入氯化铝溶液制取氢氧化铝
D．向氯化铝溶液中不断滴入氨水的过程中会先生成白色沉淀，而后又变澄清
解析：A项Al粉与Fe2O3粉末高温下反应生成Fe和Al2O3，正确。B项，稀HNO3与金属反应不会产生H2，正确。C项实验室常将氨水滴入AlCl3溶液中制取Al(OH)3，不正确。D项，Al(OH)3不溶于氨水，不正确。
答案：CD
4．a g钠、铝的混合物，放入b g水中，反应停止后得到的沉淀有c g，则溶液中溶质为( )
A．NaOH B．Na[Al(OH)4]
C．NaOH和Na[Al(OH)4] D．无法确定
解析：Na、Al混合物放入水中，发生反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，最后得到的沉淀不可能有Na，只能是Al，则溶液不含有NaOH，只能含Na[Al(OH)4]。
答案：B
5．有镁、铝混合粉末10.2 g，将它们全部溶于500 mL 4 mol·L－1的盐酸中，若要使沉淀的质量最大，则需加入2 mol·L－1的NaOH溶液的体积是( )
A．1000 mL B．500 mL
C．100 mL D．1500 mL
解析：当Mg、Al全部以Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀形式存在时，沉淀的质量最大，此时，钠元素全部以NaCl的形式存在，则由钠元素守恒及氯元素守恒得n(NaOH)＝n(NaCl)＝n(HCl)＝0.5 L×4 mol·L－1＝2 mol。
V[NaOH(aq)]＝＝1000 mL。
答案：A
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(10分)分析下图中各物质的转化关系。
已知A是地壳中含量最高的金属元素单质。
(1)写出B、D的化学式：B________；D________。
(2)写出离子方程式：
C→D：___________________________________________________________________；
B＋CO2(足)→D：__________________________________________________________；
B＋C：_______________________________________________________________。
(3)写出化学方程式A→E：______________________，该反应又叫________反应。
解析：地壳中含量最高的金属元素是Al。可知B是Na[Al(OH)4]，C是AlCl3，D是Al(OH)3，E是Fe单质。
答案：(1)Na[Al(OH)4] Al(OH)3
(2)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓
(3)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 铝热
7．(10分)某化学兴趣小组用含A、B两种金属单质的粉末状混合物进行如下实验，其转化关系如图所示(部分反应物或生成物未列出)，其中A、B两种金属单质常温下遇浓H2SO4表面均可形成一层致密的氧化物薄膜，E为白色沉淀，I为红褐色沉淀。
(1)写出下列物质的化学式：F________，G________。
(2)分离混合物最简单的方法是________________________________________________。
(3)D→E转化中，加入足量的X，试剂X可能是______。
A．饱和NaCl溶液 B．NaOH溶液
C．氨水 D．Ba(OH)2溶液
(4)写出下列转化的化学方程式：
A→C：____________________________________________________________________；
H→I：____________________________________________________________________。
解析：A、B两种金属单质常温下遇浓H2SO4表面均可形成一层致密的氧化物薄膜，则A、B分别为Fe、Al中的一种。A能与NaOH溶液、盐酸反应，则A为Al，B为Fe；C是Na[Al(OH)4]，D是AlCl3，E为白色沉淀，则X为氨水，E是Al(OH)3，F是Al2O3；G是FeCl2，H是Fe(OH)2，I是Fe(OH)3，J为Fe2O3。
答案：(1)Al2O3 FeCl2
(2)用磁铁靠近粉末状混合物，将铁粉吸附在磁铁的表面
(3)C
(4)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
8．(10分)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为________________________________。
(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入____________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是____________(填化学式)，写出该溶液的一种用途________。
解析：(1)Al2O3溶于盐酸生成AlCl3和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
(2)SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。
(3)Fe3＋的检验可用KSCN溶液。
(4)由于通入的是过量CO2，因此滤液E和K中的主要成分都是NaHCO3，其用途广泛，工业上可用于制纯碱，也可用作食品添加剂等。
答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾
(4)NaHCO3 制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)
第2课时 金属与金属材料
(1)金属铝是比较活泼的金属，常温下遇浓H2SO4、浓HNO3钝化。
(2)试写出下列反应离子方程式：
①Al与稀盐酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
②Al与NaOH溶液：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
(3)Al(OH)3属于两性氢氧化物。难溶于水，与NaOH溶液反应，离子方程式是：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(4)活泼性Al＞Fe＞Cu＞Ag，铜锈的主要成分是Cu(OH)2CO3，Al、Fe与稀盐酸反应生成H2，而Cu、Ag不与稀盐酸反应，Cu与稀硝酸反应方程式为3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4HO。
一、金属的通性
1．物理通性
(1)状态：常温下除汞是液体外都是固体。
(2)色泽：除Cu、Au外，大多数为银白色，有金属光泽。
(3)三性能：有良好的导电、导热和延展性。
2．化学通性
反应过程中金属单质只有还原性，没有氧化性。
二、金属材料
1．分类
(1)黑色金属材料：包括铁、铬、锰以及它们的合金。
(2)有色金属材料：除铁、铬、锰以外的其他金属材料及其合金。
2．重要的黑色金属材料——钢铁
(1)钢铁：
钢铁是铁的合金的总称，由铁转化为钢改变了铁中的碳及其他元素的含量，性能增强。由于钢铁中含有其他杂质，所以易被锈蚀。
(2)不锈钢：
在普通钢的基础上加入铬、镍等多种元素形成不锈钢，具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。
三、几种有色金属材料——金、银、铜
1．金、银、铜的重要物理性质、性能及应用的比较
金
银
铜
物理性质
颜色[来源:学|科|网Z|X|X|K]
黄色
银白色[来源:Z+xx+k.Com]
紫红色
硬度
Au＜Ag＜Cu
延展性
Au＞Ag＞Cu
导电性
Ag＞Cu＞Au
导热性
Ag＞Cu＞Au
性能
极高的抗腐蚀性
催化、抗腐蚀性
在潮湿空气中易锈蚀
应用
电子工业，航空、航天工业
有机合成、能源开发、医用材料制造
电气和电子工业、建筑材料
2．铜及其化合物的化学性质
(1)铜：
(2)氧化铜与硫酸铜晶体：
氧化铜高温下分解：4CuO2Cu2O＋O2↑。
蓝矾受热分解：CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O。
四、几种新型金属材料
(1)铀(U)用做核电厂反应堆的核燃料。
(2)镅(Am)在烟雾探测器中用做烟雾监测材料。
(3)钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”，是一种“亲生物金属”。
1．常温常压下，呈液态的金属单质是________，呈液态的非金属单质是________。
答案：汞 溴
2．铁三种重要的合金是生铁、钢、不锈钢，三者成分的主要区别是什么？
答案：含碳量较高的是生铁，含碳量较低并增加硅锰等的是钢，在普通钢中加入铬、镍成为不锈钢。
3．长期以来，仍有不法人员用铜锌合金制成假金元宝欺骗行人，实验室中能分辨真伪方法可行的是：
(1)观察外观
(2)放入硝酸中
(3)放入盐酸中
(4)用仪器测定其密度
(5)放入浓硫酸加热
分析：铜锌合金颜色与金相似，但其密度、性质与金不同，金不能与硝酸、浓H2SO4(△)、盐酸反应，锌铜均能溶于硝酸中，锌能与盐酸反应，加热时铜、锌都能与浓H2SO4反应。金、铜都不与强碱反应，利用这些不同均可辨真伪。
答案：(2)(3)(4)(5)
4．用短线连接。
答案：A—a、c B—a、e、f C—a、b、d D—g
铜及其化合物的性质
1．铜的化学性质
反应物
化学方程式(或离子方程式)
与非金属反应
O2＋2Cu2CuO(黑色)
S＋2CuCu2S(黑色)
Cl2＋CuCuCl2(棕色烟)
与金属阳离子反应
2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag
2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
与强氧化性酸反应
8HNO3(稀)＋3Cu===
3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
2H2SO4(浓)＋Cu
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
在潮湿空气中生锈
2Cu＋CO2＋H2O＋O2=== Cu2(OH)2CO3(铜绿)
2．氧化铜的化学性质
(1)高温(超过1000℃)分解：4CuO(黑色)O2↑＋2Cu2O(红色)。
(2)与酸反应：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。
(3)与还原剂(如CO、H2)反应：
3．铜盐的性质
(1)物理性质：铜盐溶液呈蓝色。常见的铜盐为硫酸铜，白色粉末状，溶于水或形成蓝矾(或胆矾)晶体后呈蓝色。
(2)化学性质：
①与碱反应：
Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓(蓝色絮状沉淀)。
②与H2S(或S2－)反应：
Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋。
[特别提醒]
(1)因CuSO4CuSO4·5H2O时，白色粉末变为蓝色，故CuSO4常用于实验中水的检验，但不做为干燥剂。
(2)铜盐溶液的蓝色常用于鉴别Cu2＋的存在。
[例] 某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
填写下面空白。
(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①____________、②________、③________、④________、⑤________；
(2)写出①处发生反应的离子方程式__________________________________________；
写出③处发生反应的化学方程式____________________________________________；
(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红：________，氧化铜：________。
[解析] 由工艺流程图示知，E为含铁元素的溶液，而A为铁、铜、金的混合物，通过过滤将E、A分离开，因此①处加入的物质为铁屑，发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋；②处加入稀硫酸以除去铜、金中过量的铁屑，并将过滤后的硫酸亚铁溶液与含Fe2＋的E溶液相混合；③处利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开；④处将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀，从而再受热分解为氧化铜；⑤处加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀，最终受热分解为铁红(氧化铁)。
[答案] (1)①铁屑 ②稀硫酸 ③稀硝酸 ④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋ 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)Fe2O3 用作红色涂料 用作制造铜盐的原料
1．铜在潮湿的空气里长期放置表面会生成一层绿色的铜锈，除去铜锈最好的试剂或方法是( )
A．浓硝酸 B．稀盐酸
C．氢氧化钠溶液 D．加热
解析：绿色铜锈的主要成分是Cu(OH)2CO3，能与稀盐酸反应，且Cu与稀盐酸不反应，所以用稀盐酸除去铜表面的铜锈。
答案：B
2．普通铜器时间稍久便容易出现铜绿[主要成分为Cu2(OH)2CO3]。而圆明园两件1760年铜铸的鼠首和兔首在今天看上去仍然熠熠生辉不生锈。下列对其原因的分析，最可能的是( )
A．它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C．铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化
D．它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
解析：1760年铸的鼠首和兔首不可能使用电镀技术，A项错；酸雨会加快金属的腐蚀，B项错；铜的金属活动性弱，在潮湿空气中易被氧化生成铜绿，C项错。
答案：D
3．Cu及其化合物之间相互转化时常伴随着颜色的变化。下列符合黑色→红色变化的是( )
A．Cu(OH)2→CuO B．Cu→Cu2S
C．Cu2(OH)2CO3→CuO D．CuO→Cu2O
解析：A项Cu(OH)2是蓝色，CuO是黑色；B项Cu是紫红色，Cu2S是黑色；C项Cu2(OH)2CO3是绿色，CuO是黑色；D项CuO是黑色，Cu2O是红色。
答案：D
4．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是( )
A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋
B．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含有Cu2＋和Fe3＋
D．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋
解析：混合溶液中加入一定量铁屑，发生的反应是先：
Fe＋2FeCl3===3FeCl2①
后：Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2②
若滤出固体中只有铜，可能②式中Fe不足，溶液中可能含Cu2＋，A错。若滤出固体中含铁和铜，说明①、②反应彻底，铁有余一定不含Cu2＋和Fe3＋，B正确。滤出固体中有铜则一定无Fe3＋，C、D错。
答案：B
5．孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：
已知：向含有少量Fe3＋杂质的铜盐溶液中加入CuO后，生成Fe(OH)3，可除去Fe3＋。
请回答下列问题：
(1)溶液A中的金属离子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为________(填代号)，检验溶液A中Fe3＋的最佳试剂为________(填代号)。
a．KMnO4 B．(NH4)2S c．H2O2 d．KSCN
(2)由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是________。
(3)制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先加入________(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列________装置回收(填代号)。
(4)欲测定溶液A中Fe2＋的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应________，直到________。
解析：(1)由题意分析可知试剂①应为氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋且不能引入新的杂质，故H2O2最合适；KSCN与Fe3＋反应呈明显的红色。(2)由溶液到晶体的操作是加热蒸发、冷却结晶、过滤等基本操作；在过滤操作中用到的玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还用到玻璃棒，它的主要作用是引流。(3)应先使CaCl2溶液呈碱性与CO2反应才能生成CaCO3并且不引入难以除去的新杂质，故应先加NH3·H2O。NH3在水中的溶解度很大，应选用一套防止倒吸的装置，故选用b。(4)配制一定物质的量浓度溶液时，视线应与凹液面相切，且要平视。
答案：(1)c d (2)冷却结晶 引流 (3)NH3·H2O b (4)平视凹液面(或平视刻度线) 凹液面的最低点与刻度线相切
(1)铜是比较稳定的金属，不能与酸反应生成H2。在潮湿的环境中能生锈，化学方程式为2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。
(2)CuO属于碱性氧化物，高温下分解生成红色固体Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑。
(3)CuSO4是白色粉末，吸水后生成蓝色晶体CuSO4·5H2O，此反应常用于水的检验。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．下列有关金属的说法正确的是( )
A．生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质，而钢不含
B．铜在自然界中的含量高，所以铜是人类最早使用的金属
C．黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物
D．金属一般都具有导电性、导热性、延展性
答案：D
2．某同学想用实验证明硫酸铜溶液显蓝色与SO无关，进行下列实验无意义的是( )
A．观察硫酸钠溶液没有颜色
B．向硫酸铜溶液中滴加适量的氯化钡溶液，振荡后静置，溶液蓝色未消失
C．向硫酸铜溶液中滴加适量的氢氧化钠溶液，振荡后静置，溶液蓝色消失
D．加水稀释硫酸铜溶液，溶液蓝色变浅
解析：加水稀释，铜离子和硫酸根离子的浓度均会降低，无法证明硫酸铜溶液显蓝色与SO无关。
答案：D
3．下列对金、银、铜的描述错误的是( )
A．金在电子工业中的用量占金及其合金在工业中用量的90%以上
B．金在自然界中主要以游离态存在，可用物理方法提取
C．银在有机合成、能源开发、材料制造等方面有广泛的应用前景
D．因为铜的导电性、导热性不如金和银，故制造电线、电缆的材料绝大部分换成了金或银
答案：D
4．[双选题]向稀H2SO4中加入铜粉不反应，若再加入某种盐，则铜粉可逐渐溶解，符合此条件的盐是( )
A．NaNO3 B．KCl C．ZnSO4 D．Fe2(SO4)3
解析：加入NaNO3后，NO在酸性条件下与Cu反应。加入Fe2(SO4)3后，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋而加入KCl和ZnSO4不反应。
答案：AD
5．甲、乙、丙、丁、戊分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种，(1)甲、丙均能与稀硫酸反应放出气体；(2)乙与丁的硝酸盐反应置换出单质丁；(3)丙与强碱反应放出气体；(4)丙、戊能被浓硫酸钝化，由此判断甲、乙、丙、丁、戊依次为( )
A．Al、Cu、Mg、Ag、Fe B．Mg、Cu、Al、Ag、Fe
C．Mg、Ag、Al、Cu、Fe D．Fe、Cu、Al、Ag、Mg
解析：由(1)知甲、丙为氢前金属，由(2)知乙的金属活动性大于丁，由(3)知丙为Al，由(4)知丙、戊分别为Al、Fe中的一种，综合以上各项可得甲是Mg，乙是Cu，丙是Al，丁是Ag，戊是Fe。
答案：B
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(6分)铜是生命必需的元素之一，也是人类最早使用的金属。铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。在化学反应中，铜元素可表现为0价、＋1价、＋2价三种化合价。
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)与铁反应生成铜]，试写出该反应的离子方程式：_________________________________________________________。
(2)虽然铜比铁稳定，但铜器表面经常会生成铜锈[即铜绿，化学式为Cu2(OH)2CO3]，其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。试写出保护铜制品的方法：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
解析：(1)铁与硫酸铜发生置换反应；(2)铜生锈的反应物有Cu、O2、CO2、H2O，所以保持空气干燥，可以减缓铜的锈蚀。
答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
(2)将铜制品置于干燥空气中保存
7．(12分)历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________。
A．硬度适中
B．密度适中
C．在自然界里都可得到纯净的单质
D．不活泼性
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，则这肯定是____币，黑色物质是____，形成这种物质的化学方程式为______________________________________，
绿色物质是__________，形成这种物质的化学方程式为______________，这枚金属币的真面目为____色。
另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是____币，表面一直未被氧化的原因是________________________________________________________________________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中，能有效鉴别其真假的是________。
A．观察颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴硝酸在币的表面，观察现象
解析：(1)金、银、铜化学性质较稳定可作为钱币长时间流通。
(2)铜为红色，其表面黑色物质是CuO，绿色物质是Cu2(OH)2CO3。
(3)金与硝酸不反应，而铜、锌与硝酸反应，故可用硝酸鉴别金币真伪。
答案：(1)D
(2)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO
Cu2(OH)2CO3 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
红 金 金不活泼，不易被氧化
(3)D
8．(12分)中学化学中有很多物质可以实现下图中物质之间的转化，其中反应条件和部分反应的产物已略去。液体B和C可能是单一溶质的溶液，也可能是纯净物。
(1)若A是一种紫红色金属，气体D能使品红溶液退色，加热时又恢复原色。写出反应①的化学方程式______________________________________________。
该气体D与另一种气体H混合后生成一种淡黄色固体W，写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________。
(2)若A是一种金属单质，D是密度最小的气体，B能否是水________(填“能”或“否”)。
(3)若A是金属单质，D是一种无色气体，遇到空气变为红棕色，液体C呈蓝色。
写出反应①的离子方程式__________________________________________________。
写出反应②的任意一个离子方程式__________________________________________。
解析：(1)A为紫红色金属，是Cu，D能使品红溶液退色，加热时又恢复原色，D为SO2。
(2)D是密度最小的气体，为H2，B若是水，则A是很活泼金属的碱金属，以钠为例，则液体C为NaOH溶液，NaOH不能再转化为单质钠，因此B不能是水。
(3)D是无色气体，遇空气变为红棕色，D为NO，液体C呈蓝色，含有Cu2＋，则反应①是Cu与稀硝酸的反应。
答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
(2)否
(3)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu(其他合理答案也可)
[来源:Zxxk.Com]
(1)传统无机非金属材料是玻璃、水泥、陶瓷，特点是性质稳定、熔点高，易破碎。
(2)常见的金属材料有生铁、钢、不锈钢、铜、铝合金等。
(3)常见的有机合成材料有塑料，合成纤维，合成橡胶。
(4)新型无机非金属材料有光导纤维，高温结构陶瓷，生物陶瓷，压电陶瓷等。
(5)将金属制成合金，可保持单一金属的长处，性能优于纯金属。生铁、钢、不锈钢都属于铁的合金。
一、认识复合材料
1．概念[来源:Zxxk.Com]
将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。
2．组成
复合材料
3．优点
复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。
二、形形色色的复合材料
1．生产、生活中常用的复合材料
(1)玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。优点：强度高、密度小，且有较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能。
(2)碳纤维增强复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体。优点：具有韧性好、强度高而质轻的特点。
2．航空、航天领域中的复合材料
(1)飞机、火箭、导弹等用的复合材料，大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料。优点：耐高温、强度高、导电性好、导热性好、不吸湿和不易老化等。
(2)航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的。
1．下列说法错误的是( )
A．玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料
B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
C．制造网球拍所用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体
D．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的
解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，B项错误。
答案：B
2．请用短线把下列物质及其用途、主要性能相互连在一起：
答案：A—a—② B—c—④ C—d—① D—b—③ E—e—⑤
复合材料
[来源:学.科.网]
1．分类
(1)按基体分类
(2)按增强体形状分类
2．各种复合材料的比较
材料名称
基体
增强体
主要性能
主要用途
玻璃钢
合成树脂
玻璃纤维
强度高，密度小，耐化学腐蚀，绝缘性和机械加工性能好
娱乐设施、运输罐、电话亭、餐桌椅等
碳纤维增强复合材料
合成树脂
碳纤维
韧性好，强度高，质轻[来源:Zxxk.Com]
高尔夫球杆、球拍、钓鱼竿、赛车等
航空复合材料
金属
最广泛的是碳纤维，还有硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等
耐高温，强度高，导电性好，不吸湿和不易老化
飞机、火箭的机翼和机身，导弹的壳体、尾翼
航天复合材料
陶瓷
多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化硅纤维
耐高温，韧性强
航天飞机机身
[例] 某复合材料是以人工碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料具有的性质或用途是( )
①耐高温 ②不耐热 ③导电、导热 ④不导电、不导热 ⑤可用于飞机机翼 ⑥可用于导弹的壳体
A．①③⑤⑥ B．②③⑤⑥
C．②③④ D．③④⑤
[解析] 以碳纤维为增强体、金属钛为基体的复合材料应兼有增强体和基体的优点。碳纤维熔点高、硬度大，金属钛熔点高、导电、导热，二者的密度都较小。因此，该碳纤维增强复合材料具有耐高温、导电、导热、密度小的特点，可用于制造飞机和导弹。
[答案] A
1．下列关于复合材料的说法正确的是( )
A．合金就是复合材料
B．复合材料的化学成分可能只有一种也可能含有多种[来源:Z。xx。k.Com]
C．复合材料按基体材料分类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和纤维增强复合材料
D．复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的
解析：合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)经一定方法所合成的具有金属特性的物质。复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。A、B错，D正确。树脂基复合材料和金属基复合材料是按基体材料分类的，而纤维增强复合材料是按增强体形状分类的，分类标准不统一，C项错。
答案：D
2．下列哪些产品或材料属于复合材料( )
①生物陶瓷 ②采用碳纤维增强复合材料制作的钓鱼竿 ③航天飞机隔热陶瓷瓦 ④飞机机身
A．① B．②
C．①②③ D．②③④
解析：复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料，生物陶瓷属于新型无机非金属材料。
答案：D
3．下列材料，可能是用玻璃钢制作的是( )
①棉纱 ②玻璃 ③钢材 ④滑梯 ⑤游乐车 ⑥餐桌椅
A．①②③ B．①②④
C．③④⑤ D．④⑤⑥
解析：棉纱主要成分为纤维素，故排除A、B选项，钢材是铁制品，与玻璃钢无关，排除C，应选D。
答案：D
4．“哥伦比亚号”航天飞机的失事原因之一是覆盖在航天飞机外层的一片微不足道的隔热瓦脱离，引起飞机外表金属温度迅速升高而熔化解体。
(1)其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小瓷片脱落，引起了科学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是________。
A．增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机
B．将太阳能转化为电能供航天飞机使用
C．便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令
D．在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地面
(2)隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。下列关于复合材料的说法不正确的是________。
A．由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料
B．复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异功能，在综合性能上超过了单一材料
C．玻璃钢是以玻璃纤维和树脂组成的复合材料，它可做船体，汽车车身等，也可做印刷电路板
D．复合材料的熔、沸点一般比它的各组成成分的熔、沸点低
解析：航天飞机任务完成返回地面过程中，穿过大气层产生大量热量，其外表面的陶瓷须耐高温，复合材料是指将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的。复合材料保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。
答案：(1)D (2)AD
(1)复合材料由两部分组成，一部分为基体，起黏合作用，另一部分为增强体，起骨架作用。
(2)复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，在日常生活、航空航天高科技领域中应用广泛。
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．下列物质属于复合材料的是( )
A．玻璃 B．生物陶瓷
C．光导纤维 D．玻璃钢
答案：D
2．复合材料制成的防弹头盔能抵御多种手枪子弹的射击，最大限度地保护使用人员的安全，这利用了复合材料的( )
A．高强质轻 B．耐热抗高温
C．耐腐蚀稳定性好 D．导电导热性好
解析：防弹头盔要能承受高强度撞击，而且质量较轻。
答案：A
3．某种复合材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好的特点，估计该复合材料的基体和增强体材料可能分别是( )
A．金属；碳纤维
B．陶瓷；SiO2
C．合成树脂；SiO2、Al2O3、MgO
D．合成树脂；碳纤维
解析：该复合材料导电性、导热性能好，比较各选项可知含金属，A项符合题意。
答案：A
4．某复合材料的基体是Si3N4陶瓷，增强体是SiO2纤维，则该复合材料可能具有的性能是( )
A．耐酸、碱，化学稳定性好，耐高温，密度小，韧性好
B．强度高，抗冲击，绝缘性好，不耐高温
C．耐高温，强度高，导电导热性好，不易老化
D．耐高温，强度高，密度小
解析：复合材料保持原有成分材料的特点，由基体和增强体组成可知其性能。
答案：D
5．纤维复合材料中的增强体为纤维状，其中应用比较广泛的有碳纤维、玻璃纤维等。下列对纤维的说法中，不正确的是( )
A．玻璃在一定条件下拉成极细的丝，可用于纺织宇航服等，但其拉伸强度却接近高强度的钢的拉伸强度
B．玻璃纤维易断，不能用于纺织
C．碳纤维化学性能好，耐酸、碱腐蚀，有良好的耐低温性能
D．氧化铝、氧化硅、碳化硼等也可拉成纤维，做复合材料的增强体
解析：玻璃本身是易碎的脆性材料，由它制成的玻璃纤维却异常柔软，具有很高的强度。
答案：B
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(14分)把①钢铁 ②Cu ③陶瓷 ④光纤 ⑤氮化硅陶瓷 ⑥金 ⑦水泥 ⑧合成纤维 ⑨玻璃钢 ⑩塑料等材料按分类填写在下列横线上(填写序号)：
(1)黑色金属材料________；
(2)有色金属材料________；
(3)传统无机非金属材料________；
(4)新型无机非金属材料________；
(5)复合材料________；
(6)有机合成材料________。
解析：光纤即光导纤维，其化学成分是SiO2；水泥的成分是硅酸盐。
答案：(1)① (2)②⑥ (3)③⑦ (4)④⑤ (5)⑨ (6)⑧⑩
7．(8分)(1)某种复合材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好的特点，则该复合材料的基体和增强体材料分别可能是( )
A．金属；碳纤维
B．陶瓷；SiO2
C．合成树脂；SiO2、Al2O3、Na2O
D．合成树脂；碳纤维
(2)石黑炸弹也叫断电炸弹、轻炸弹，专用于破坏敌方的电力设施。这种炸弹爆炸后会喷散出大量经化学方法制成的石墨丝(碳纤维)，其直径仅有几千分之一英寸。这种石墨丝非常轻，在目标上空可飘浮较长一段时间，形成较大范围的“碳纤维云”，它们粘上电力设施时，即会破坏电力系统。简述石墨炸弹能够破坏电力系统的原因：___________________________
________________________________________________________________________
解析：该复合材料有导电性和导热性好的特点，所以基体应是金属，且碳纤维具有耐高温、强度高的特点，故选A项；B项，强度不高且导热性差；C项，导电性差；D项，不能耐高温。石墨炸弹爆炸产生的石墨丝具有良好的导电性，当它们粘上电力设施时，就会造成短路而导致停电，同时电路中某些硬件设施也会遭到破坏。
答案：(1)A (2)见解析
8．(8分)(2010·山东高考，有删减)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。
(1)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、________和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_______________________________________________。
(2)玻璃钢中玻璃纤维的作用是________。玻璃钢具有________________________等优异性能(写出两点即可)。
解析：(1)利用石灰石、纯碱、石英砂生成玻璃的化学方程式为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
(2)玻璃钢是由玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料，其中玻璃纤维是增强体，合成材料是基体；它的优点有：强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等。
答案：(1)纯碱 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
(2)作为增强体 强度高、密度小、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等
