第4章 第13讲 无机非金属材料（Word教参）-【优化指导】2024高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（人教不定项版 新教材 新高考）

第四章　非金属及其化合物 第13讲　无机非金属材料 复习目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解碳、硅及其重要化合物的主要性质。 2.认识碳、硅及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。 考点一 　硅和二氧化硅 1．硅单质的性质和用途 2．二氧化硅的性质和用途 (必修第二册·资料卡片——高纯硅的制备) 工业制备高纯硅的原理示意图如下： (1)写出步骤①～③发生反应的化学方程式，并指明含硅物质发生的变化。 试答：①SiO2＋2CSi＋2CO↑，SiO2被还原；②Si＋3HClSiHCl3＋H2，Si被氧化；③SiHCl3＋H2Si＋3HCl，SiHCl3被还原。 (2)推测步骤①中可能发生的副反应，及所得副产物具有的优异性能。 试答：Si＋CSiC；SiC的硬度大、熔点高、具有优异的高温抗氧化性能等。 (1)高纯硅常用于制造太阳能电池，二氧化硅用于制造光导纤维(　　√　　) (2)SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，故SiO2属于两性氧化物(　　×　　) (3)玻璃中的SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸蚀刻制造磨砂玻璃(　　√　　) (4)将CO2通入Na2SiO3溶液中，产生白色胶状H2SiO3沉淀，则酸性：H2CO3＞H2SiO3(　　√　　) 考向1　硅及其化合物的性质与用途 【例1】下列关于硅单质及其化合物的叙述正确的是(　　) A．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料 B．利用二氧化硅的半导体性能制成光电池 C．硅的化学性质稳定，不与任何物质反应 D．晶体硅是具有金属光泽的灰黑色金属 A　解析：陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，A正确；硅是半导体材料，用于制造光电池的是晶体硅，二氧化硅常被用来制造光导纤维，B错误；硅与氢氟酸(HF)反应生成SiF4和H2，C错误；晶体硅是一种有金属光泽的灰黑色的固体，是非金属单质，D错误。 考向2　高纯硅的工业制备流程及分析 【例2】“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下： 下列说法不正确的是(　　) A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2 B．上述流程中，HCl和H2可以循环利用 C．从基本反应类型角度，反应①②③均为置换反应 D．从能量变化角度，由反应②③推测，反应③是放热反应 D　解析：反应①中SiO2与C反应生成Si和CO，氧化剂是SiO2，还原剂是C，据得失电子守恒可知，SiO2和C的物质的量之比为1∶2，A正确；反应②中消耗HCl生成H2，反应③中消耗H2生成HCl，故流程中HCl和H2可以循环利用，B正确；反应①②③均符合“单质＋化合物===新单质＋新化合物”，故属于置换反应，C正确；反应③在1 100 ℃下，SiHCl3与H2生成高纯硅和HCl的反应为吸热反应，D错误。 硅和二氧化硅化学性质的共性及特性 1．(2023·福建南平模拟)科研人员发现，在－50 ℃环境中，用水可制得直径在800 nm～10 um的光纤，其性能与石英光纤相似。下列说法正确的是(　　) A．石英光纤的主要成分是硅 B．冰的密度比液态水小，是由于前者含有更多的氢键 C．冰光纤是一种胶体，具有丁达尔效应 D．冰光纤和石英光纤都是分子晶体 B　解析：石英光纤的主要成分是二氧化硅，A错误；水分子间存在氢键，冰中水分子空间排列有规则，分子中存在较多的氢键，增大了水分子之间的距离，故冰的密度比液态水小，B正确；冰光纤的构成微粒只有H2O一种，属于纯净物，不属于胶体，不具有丁达尔效应，C错误；冰光纤的构成微粒是水分子，属于分子晶体，而石英光纤属于共价晶体，二者的晶体类型不相同，D错误。 2．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①反应的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3 A　解析：二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；步骤①中Si元素的化合价由＋4价降低到0价，故生成1 mol Si时转移电子数为4 mol，B正确；高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，C正确；SiHCl3和SiCl4的沸点相差30 ℃以上，两种液体可以采用蒸馏的方法分离，D正确。 考点二