第5章 第3讲 无机非金属材料-【考点同步解读】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019）

第五章>化工生产中的重姿非余属元★ 第三讲 无机非金属材料 高考要求学业标淮·学法指引 一考点分布· 课标解读 学法指引 1.注重比较，突出特性。理解 1,宏观辨识与微观探析：认识 1硅的性质、制备和应用。（★★★） 硅、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的组成、 无机非金属材料的组成、性能和应 2.二氧化硅的存在、性质和应用。 性质和应用。 用，认识硅和二氧化硅的性质。 (★★) 2.注重拓展，强化记忆。记忆 2.科学态度与社会责任：了解 3.硅酸盐材料和新型无机非金属 硅的制取流程，记忆常见含硅材料 材料的分类和材料对人类文明的 材料的性能和用途。（★） 的成分，比较硅酸盐材料和新型无 贡献，了解研发新材料的意义。 机非金属材料。 考点分类考点透析·與例制析 考点1 硅酸盐材料 5年6考+ ·核心总结· 溪知识链接， 1.硅酸盐的组成 最简单的可溶性 硅酸盐是由硅、氧和其他化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、 硅酸盐一Na,SiO 钾、钠等)组成的化合物的总称，通常用二氧化硅和金属氧化物的 物 注质一一无已四体，易溶于来 组合形式来表示硅酸盐的组成，如NSO可写成NaO·SO。 水溶液条称水玻确，是一种 矿物胶，有很预的格合性 2.硅酸盐的结构 班清与酸（业酸，政酸羊减息，生成 在硅酸盐中，S和O构成了硅氧四面体。每 Na S0. →秋酸就殷：凝置于空气中易安 盾（与X)反应） 个Si结合4个(O,Si在中心，O在四面体的4个 用途制备球酸，作木材，等部品的 防风剂、防大剂 顶角：许多这样的四面体还可以通过顶角的O相 互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个S相结合。硅氧 尼归纳总结： 四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶 玻璃生产中的“3、2、3 于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 (1)3种生产原料：纯碱 (NaCO)、石灰石(CaCO3)、 3.常见传统硅酸盐材料 石英砂（主要成分是SiO)。 产品 主要原料 主要设备 主要成分 (2)2个主要化学反应： 陶瓷 黏土 Na:CO+SiO. 高温Na:SiO. 纯碱、石灰石 +C0,↑，Ca00+sO高￥ 普通玻璃 玻璃窑 Na:SiO、CaSiO,SiO 和石英砂 CaSi0+C02↑. (3)3种主要成分： 硅酸二钙(2Ca0·SiO) Na SiO.、CaSiO和SiOh。 水泥 黏土、石灰石 水泥回转窑 硅酸三钙(3Ca(O·SiO) 在2个主要化学反应中， 铝酸三钙(3CaO·A1O) SiO2是显著过量的。 41 考点同步解读〉高中化学必修第二册J色 误区防错… ©考题司(2024·山西朔州怀仁一中期中)“九秋风露越窑 生产硅酸盐材料的共同原料 开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑青瓷的诗句，描绘了我国古代精 (1)生产陶瓷和水泥都使 美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关 用了黏土 (2)生产玻璃和水泥都使 说法正确的是()。 用了石灰石 A.水泥是人类最早使用的硅酸盐制品 海难点突破 B.制陶瓷的原料为纯碱、石灰石和石英砂 实验室盛装碱液的试剂瓶 C.玻璃属于硅酸盐制品，通常性质稳定 实验室盛装碱液的试剂 瓶用橡皮塞而不用玻璃塞的 D.沙子的主要成分为硅酸盐 原因：玻璃中含有SO2,瓶口 解陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A错误：制陶瓷的 (颈)和瓶塞一般都进行了磨 第六章 砂处理，磨砂处的SiO易与 原料是黏土，纯碱、石灰石和石英砂是制造普通玻璃的原料，B错 NaOH反应生成Na:SiO,由 误；玻璃属于硅酸盐制品，通常性质稳定，C正确：沙子的主要成 于Na2Si()溶液有良好的黏 笔 分是二氧化硅，是氧化物，不是硅酸盐，D错误。 性，使瓶口与瓶塞黏在一起而 难以开启。未经过磨砂处理 答秦C 第 的（光滑的）玻璃，在常温下 ⊙变式11(2023·山东卷)下列之物具有典型的齐鲁文化 一般不被强碱腐蚀，因此可用 特色，据其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是( 玻璃瓶盛装碱液，但不能用玻 )。 璃塞。 A.泰山墨玉 B.龙山黑陶 @考点拓展… C.齐国刀币 D.淄博琉璃 硅酸 ⊙变式12《天工开物》中记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余， 硅酸(HS))是一种不 溶于水的弱酸，热稳定性很差， 择取无沙粘土而为之…。凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃 受热易分解为SiO和HO。 薪举火…。浇水转泑与造砖同法。”下列说法错误的是( 硅酸凝胶经干燥脱水后 A.“粘土”的主要成分为硅酸盐 形成多孔的硅酸干凝胶，称为 硅胶。硅胶多孔、吸水能力 B.“燃薪举火”仅使粘土发生复杂的物理变化 强，常用作实验室和袋装食 C.硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分 品、瓶装药品的干燥剂，也常 D.“粘土”是制作砖瓦等的主要原料 用作催化剂的载体。 考点2 硅的性质、制备和用途 5年12考 核心总结 章难点实限州 1.硅的原子结构 金刚石和晶体硅的结构 最外层 ”伴原了批不易失去地了，也不易得到地了 金刚石和品体硅的结构 4个电子 一佳元索的千要化合价是一4 相似。在晶体中，每个碳（硅） 2.晶体硅的物理性质 原子都以共价键与相邻4个 碳（硅）原子结合，形成正四面 颜色、状态 光泽 熔点 硬度 导电性 质地 体的立体网状结构（如图所示）。 灰黑色周体 金属光泽 高 大 半导体 脆 所以，金刚石和晶体硅的熔、 42 第五章〉化工生产中的重姿非余属元★ 3.硅的化学性质 沸点都很高，硬度也很大。 一碳（硅） Si++2F2-SiF 常温下 “三反应” Si+4HF-SiF+2H2 Si+2NaOH++H2O-Na2 SiO,+2H2 Si+2Cl2△SiCL 尼归纳总结*， 加热（高温） Si+02△si0 硅的性质 “三反应” (1)高中阶段，Si是能与 Si+C商温siC NaOH溶液反应放出H的 4.硅的制备 非金属单质，A】是能与 (1)工业上用焦炭还原石英砂可以制得含有少量杂质的粗 NaOH溶液反应放出H的 硅，反应的化学方程式为： 金属单质，推断题中常以此作 Si0,+2C商温Si+2C04 为突破口。 第 (2)反应2NaO)H+HO+ (2)高纯硅的制备 Si一Na SiO+2H2↑可看 工业制备高纯硅的原理如图所示，其中HC和H循环使用。 作分两步进行：Si+3HO 第 石英砂例 八童 焦炭 —HSiO2十2H2↑（氧化还 其中涉及的主要反应为： 原反应，其中水是氧化剂) 8002000℃ H-SiO,+2NaOH-Na SiO. SiO.+2C- -Si+2C0个 十2H,O(复分解反应)。由此 Si+3HCI-300-SiHCl+H 可知，总反应中S是还原剂， SiHCl+H100Si3HCI HO是氧化剂，NaOH既不 是氧化剂也不是还原剂。 5.晶体硅的主要用途 品体硅是重要的半导体材料，是信息技术的关键材料，主 误区防错， 要用于制造硅芯片，并应用于计算机，集成电路、晶体管等半导 关于硅的制取的注意事项 (1)工业上制取粗硅的反 体器件中，还用于制造光电池（将太阳能直接转化为电能）。硅 应中，生成物是CO而不是 的合金用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。 C)。 ⊙考题2(2024·湖南长沙雅礼中学月考)高纯度单晶硅是 S0,+C高温si+C0,(×) 新型无机非金属材料，又是半导体材料。高纯硅可以按下列方法 (2)由粗硅制取纯硅的反 进行制备：S01mnS(粗) ①C 300SiHCl ③过量H 应不是可逆反应（因为反应的 1100℃ 温度不同)，但都是置换反应 S(纯)。下列说法正确的是()。 和氧化还原反应。 A反应①的化学方程式为S0+C100-20tS十C0,+ 溪知识链接， B.反应①中每生成1 mol Si,转移2mol电子 SiO,和C的反应 C.Si的化学性质稳定，不与任何物质发生化学反应 (1)反应S0,十2C高温 D.SHC(沸点31.8℃)中含有少量的SiCL,(沸点57.6℃)， Si+2C0↑是氧化还原反应， 43 考点同步解读)高中化学必修第二册R色 可通过蒸馏提纯SiHCI 二氧化硅是氧化剂，碳是还 解析SiO2与C在1800~2000℃下反应生成Si和CO,该 原剂。 反应中每生成1 mol Si可转移4mol电子，A、B错误；从高纯硅的 (2)由于Si和C在高温 下可以反应，故SiO2与C反 制备过程可看出，硅在一定条件下能与HC反应，C错误：SiHCI 应还可以生成SiC(碳化硅，俗 与SC1的沸，点相差25.8℃，可通过蒸馏将二者分离，D正确。 称金刚砂)。 答案D s0+3C高温sC+2004 解题通法(1)若考查制取硅的相关实验，要学会依据SiHC1 此反应中氧化剂和还原 或SCL的性质（沸，点低、易与水反应等）来分析反应条件（控制反 五 剂均为C,且氧化剂和还原剂 应温度、排净装置中的空气、保证无水环境等)。 的物质的量之比为1：2. 第六章 (2)对于SiCL、SiHCI3等氯化物与水的反应，应根据题目给 出的信息（部分产物）来判断其他产物。 ☆拓展延伸 ⊙变式2团下列物质中不能与硅发生化学反应的是( 硅的氢化物 A.NaOH溶液 硅的最简单氢化物是 B.F2 SiH4。 第 C.O D.浓硝酸 (1)制取：Si与H很难 ⊙变式22(2024·湖南邵阳二中期中)高纯硅广泛应用于 直接化合。通常用硅化物与 信息技术和新能源技术等领域，工业上制备高纯硅的工艺流程如 酸反应制取SiH。如： 图所示。 SiO,+4Mg△MgSi+ 焦炭 HCI 2MgO 高纯硅 MgSi+4HC1—2MgC1 电照护流化床反应器 还原妒 +SiH,↑ 下列说法正确的是( ). (2)性质：SH的性质很 A.硅在自然界中主要以游离态形式存在 不稳定(SiH△Si+2H), B.电孤炉中发生的反应为S0,十C商温si+C0,个 还原性强，在空气中能自燃 C.在还原炉里发生的反应中，还原剂是SHC1 (SH+20S0+2H0)。 D.理论上，含60 kg SiO2的石英砂最多可制得28kg高纯硅 考点3 二氧化硅 5年10考 ·核心总结 物难点突破… 1.硅元素和二氧化硅在自然界中的存在 二氧化硅的晶体结构 水晶：无色透明 SO晶体的基本结构是以 结品形厂 石英 二氧 SiO. -玛弱：具有彩色 硅原子为中心、氧原子在4个 一沙子 环带状或 硅元素一 只有 化硅 化合态 一硅酸盐 无定形Si(),:硅藻土 层状图案 顶角上的正四面体，即硅氧正 ·地壳中硅元素的含量仅次于氧元素，居第二位 四面体。硅氧正四面体又通 ·构成岩石与许多矿物的基本元素 过氧原子相连，形成立体网状 结构，如图所示。 44 第五章>化工生产中的重要非余属元★儿 +隆原子 2.二氧化硅的性质 (1)物理性质：熔点高，硬度大，难溶于水，不导电。 (2)化学性质： 硅敛g面体 酸性氧化与碱反应生成盐和水：Si0,+2NaOH一Na:SiO,+H,0 二氧化硅的 立体网状给构 物的通性与酸性氧化物反应生成盐：SO,+Ca0高温CaSi0 在S)2晶体中，每个硅 华 弱氧化性（与碳反应）：Si0.+2C高温s+2C0+ 原子结合4个氧原子，每个氧 原子结合2个硅原子，所以 性 与某些盐反应：SO,+NaCO,高温NSiO,+C0,↑ 硅、氧原子的个数比为1：2。 si0.+CaC0,题caSi0+C0,↑ 特性(SiO能与氢氟酸反应)：SiO,十4HF—SiF,个+2HO 3.用途 (1)以SO为主要成分的沙子是基本的建筑材料：(2)纯 误区防错… 净的SiO2是现代光学仪器和光导纤维的基本原料：(3)石英和 关于SiO,的注意事项 (1)SiO,是二氧化硅的化 玛瑙可制作饰物和工艺品，石英也可制作坩埚：(4)水品可用来 学式（表示组成）而不是分子 制造电子工业中的重要部件。 式，不存在SiO分子 ⊙考题3(2024·湖南师大附中月考)下列关于SiO2的叙 (2)除氢氟酸外，二氧化 述，正确的是( ）。 硅不与任何酸（如盐酸、硫酸、 ①SiO2能与水反应生成硅酸②SO2对应的水化物是可溶 硝酸等)反应，故氢氟酸不能用 性弱酸③硅原子和碳原子的最外层电子数相同，S)2和C)2 玻璃瓶保存，常用塑料瓶保存。 的分子结构也相同④SO2既能与氢氧化钠溶液反应又能与氢 (3)SiO2是唯一一种既能 氟酸反应，故SiO2是两性氧化物⑤SiO2中硅元素为十4价，故 与酸（氢氟酸）反应、又能与碱 (NaOH等)反应的酸性氧化 SiCO2具有氧化性⑥在SO),的品体结构中，每个硅原子结合2个 物，但S)2不属于两性氧化物。 氧原子 (4)石英坩埚和瓷拊埚的 A.①③⑤ B.①④⑥ C.③ D.⑤ 主要成分都是Si),因此它们 解祈SiO,不与水反应，其对应的水化物HSiO(弱酸)不溶 都不能用来熔融氢氧化钠。 于水；在Si()2晶体中不存在单个的SiO)2分子，且每个硅原子与 可选用生铁坩埚盛放熔融的 4个氧原子结合：SO只与氢氟酸反应（但反应不是生成盐和水）， 氢氧化钠或纯碱。 而不与其他酸(H+)反应，所以不属于两性氧化物。①②③④⑥ 都不正确。SO2具有弱氧化性，如在高温条件下被碳还原（制取 硅单质)：S0,十2C高温5i十2C0+,所以⑤正确。 答释D ②辨析比较… ⊙变式3(2024·天津二十一中期中)（双选）下列关于二 高纯硅、二氧化硅的用途比较 氧化硅的说法，正确的是(）。 高纯硅：制造硅芯片、硅 A.二氧化硅品体易溶于水，水溶液呈酸性 太阳能电池。 B.二氧化硅熔点高、硬度大，可用于制作电子部件和光学仪器 二氧化硅：制造光导纤维。 45 考点同步解读〉高中化学必修第二册RJ色 C.不能用二氧化硅与水直接反应制取硅酸 D.二氧化硅既能与氢氟酸反应，也能与烧碱溶液反应，所以 它是两性氧化物 考点4 二氧化碳和二氧化硅的性质比较 5年15考*一 心核心总结 难点突破… 二氧化碳 二氧化硅 造成SiO和C02的物理性质 熔、沸点 较低 较高 差别很大的原因 Si(),和C),的物理性质 与水反应 CO,+HO一HCO 不反应 不 差别很大，这是由二者结构上 与氢氟酸反应： 第六童 点 的差别造成的。Si()2晶体是 与酸反应 不反应 SiO.+4HF- 由硅原子和氧原子构成的，不 SiF,↑+2H2O 存在SiO2分子，而CO是由 第七章 碳，氧原子结合成的分子。 与碱性氧 CO+Ca=CaC0 Si0,+Ca0商圈 归的总结… 化物反应 CaSiO 硅及其化合物“反常”十例 第 CO(少量)+2NaOH (1)碳，钻、锡、铅等碳族元 素（原子最外层有4个电子）的 与碱溶 Na CO+H2O SiO:+2NaOH- 主要化合价一般是十2、十4价， 液反应 CO(过量)+NaOH Na:SiO,+H.O 而硅常见的只有十4价。 点 NaHCO (2)硅的还原性比碳强， 与某些 CO:+Na:CO+H2O- NaCO+Si0,高温 而碳在高温下却能将SO还 原为硅（因为生成挥发性气体 盐反应 2NaHCO Na SiO+CO,个 离开反应体系)。 氧化性 C+C0.高温2c0 Si0+2℃高通 (3)非金属单质与强碱溶 Si+2C0↑ 液或不反应或反应不生成氲 气，而硅能与强碱溶液反应产 ⊙考题4(2024·河南省实验中学期中)（双选）下列关于二 生氢气 氧化硅的说法中错误的是( (4)非金属单质一般不与 A.同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧 非氧化性酸反应，而硅能与氢 痕酸反应，且有H生成（类似 原子构成的 于较活泼金属与酸的置换 B.碳和硅都是第ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的 反应)。 物理性质相似 (5)SiO2是HSiO的酸 C.SiO2同CO2一样.也能与CaO反应生成盐 酐，但它不溶于水，不能直接 D.SO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为硅 将它与水作用制备HSiO。 (6)非金属氧化物的熔，点 氧四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐 一般较低，但SO的熔点很高。 矿石中 (7)酸性氧化物一般不与 解丽二氧化硅中不存在分子，A错误；通常状况下，二氧化 酸反应，但SiO,能与氢氟酸 碳为气体，二氧化硅为固体，B错误；二氧化硅为酸性氧化物，能 反应。 46 第五章>化工生产中的重姿非余属元素 够与碱性氧化物氧化钙反应生成硅酸钙，C正确：二氧化硅中不 (8)无机酸一般易溶于 存在分子，SO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为 水，而HSiO,却难溶于水。 (9)因HCO,的酸性强 硅氧四面体，该结构不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所 于H2SiO,所以在Na:SiO 有硅酸盐矿石中，D正确。 溶液中通入CO:能发生下列 答素AB 反应：Naz SiO+CO+HO —HSiO￥+NaCO,。因 ⊙变式4(2024·湖北武汉一中月考)2023年，全球光纤 Si)格点高，CO易挥发，在 光缆大会在武汉光谷科技会展中心举行。光缆的主要成分为SO, 高温下反应NaCO,+SiO 碳和硅均为第INA族的元素。下列关于SiO2和CO2的说法，正 高送Na5iO,十C0,↑也能 确的是( 发生。 (10)Na2SiO的水溶液 A.CO与SiO2都能与HO反应生成相应的酸 俗称水玻璃，但它与玻璃的成 B.Si)2与CO2都不能与酸反应 分不同：存放Na SiO2水溶液 C.SO2与CO2都能与氢氧化钠溶液反应 (即水玻璃)的试剂瓶不能用 D.水品的主要成分是SiC 玻璃塞。 考点5 新型陶瓷碳纳米材料 5年10考+ ·核心总结 诊知识链接， 1.新型陶瓷 碳化硅和纳米材料 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、 (1)碳化硅晶体的结构 热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，进一步拓展 模型 了陶瓷的应用领域。 碳化硅(SC)俗称金刚砂，其中碳原子和硅原子通过共价键连 接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。 碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。 2.碳纳米材料 物质 结构 性质 用途 (2)纳米的含义 由碳原子构成的 富勒烯 系列笼形分子的总 在电学、磁学、光学等 纳米是长度的一种度量 具有超导性能 方面都有重要应用 称（代表物为C) 单位，国际单位制符号为nm。 1nm=10-9m。 可看成是由石墨片 比表面积大，有 用于生产复合材料 (3)纳米材料的含义 碳纳米管 层卷成的管状物 相当高的强度和 电池和传感器等 优良的电学性能 纳米材料是指在三雏空 间中至少有一雏处于纳米尺 在光电器件、超级电 电阻率低、热导 寸（口~100nm)或由它们作为 只有一个碳原子直 容器、电池和复合材 石墨烯 径厚度的单层石墨 率高，具有很高 料等方面的应用研究 基本单元构成的材料，这大约 的强度 正在不断深人 相当于10~1000个原子紧密 排列在一起的尺度。 47 考点同步解读〉高中化学必修第二册RJ色 ⊙考题5](2024·陕西西安铁一中学期中)硅是组成无机 目考点拓展” 非金属材料的一种主要元素。下列有关硅的化合物的叙述，错误 新型陶瓷的种类及特征 的是( )。 (1)高温结构陶瓷一般用 碳化硅，氨化硅或某些金属氧 A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为 化物等在高温下烧结而成，具 Sig N 有耐高温，抗氧化、耐腐蚀等 B.碳化硅(SC)的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷 优良性能。 和轴承 (2)压电陶瓷主要有钛酸 C.石墨烯是一种性能优异的新型材料，可应用于电容器和电 盐和锆酸盐等，能实现机械能 与电能的相互转化。 池方面 (3)透明胸瓷具有优异的 D.氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆(ZO)都可作为制备 光学性能，耐高温，绝缘性好， 高温结构陶瓷的材料 可用于高压钠灯、激光器和高 解厅氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构， 温探测窗等的制备 笔 硅原子最外层电子数为4，氨原子最外层电子数为5，要形成8电 (4)超导陶瓷在某一临界 温度下电阻为0，具有超导性。 子稳定结构，则Si,N原子的个数比应为3：4，其化学式为SN, 第 A正确：碳化硅(SiC)为原子晶体，硬度大、熔，点高，可用于制作高 尼归纳总结 温结构陶瓷和轴承，B正确；石墨烯具有优异的光学、电学、力学 无机非金属材料的分类 特性，属于碳单质，不是含硅物质，C错误；氮化硅(SN,)、碳化硅 传统无机非金属材料 一（硅酸盐材料，如玻璃 (SiC)、氧化铝(AlO)和二氧化锆(ZO2)熔点高，都可作为制备 非 水泥、陶瓷等) 高温结构陶瓷的材料，D正确。 新型无机非金属材料 答案C 材料 一（硅，二氧化硅、新型胸 瓷，暖纳米材料等) ©变式5更(2024·浙江杭州二中期中)中国制造的重点工 诊知识链接， 程中所涉及的材料不属于新型无机非金属材料的是( 富勒烯结构示意图 A.“中国天眼”的钢铁圈梁“眼眶” B.中国第一艘深海载人潜水器“蛟龙号”使用的氨化硅陶瓷 发动机 C,“嫦娥四号”月球探测器使用的晶体硅芯片 D.“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷 ⊙考题52(2024·江苏南京金陵中学分校期未)碳纳米管 目7归纳总结， 可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有许多优异的力学、电 碳纳米材料与碳的 学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法，不正确的是( 同素异形体 A.碳纳米管属于一种有机合成纤维 金刚石、石墨、活性炭、炭 B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体 黑、焦炭等传统碳材料，以及 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性 新型碳材料，都属于碳的同素 D.碳纳米管的比表面积大，可用作新型储氢材料 异形体，即它们都是由碳元素 解析碳纳米管是由碳元素组成的碳单质，不属于有机合成 组成的不同单质。 48 第五章>化工生产中的重姿非余属元素∥ 纤雏，A错误：碳纳米管与金刚石是由碳元素组成的不同单质，互 考点拓展， 为同素异形体，B正确：常温下，碳单质的化学性质稳定，所以碳 碳纳米管 纳米管具有较好的稳定性，C正确：碳纳米管可以看成是由石墨 碳纳米管可以看成是由 石墨片层卷成的管状物，具有 片层卷成的管状物，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D 纳米尺度的直径。可以说，碳 正确。 纳米管是由石墨烯卷成的具 答率A 有钠来尺度直径的管子。 对标演练分级测评·限时诗训 阶段考过关练 限时20分钟 D.由NaCO,+SiO,商温CO,↑+Na SiO, 1.考点1(2022·广东卷)广东一直是我国对外 可知，HSiO3的酸性大于HCO的酸性 交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。 4.考点12在给定的条件下，下列选项所示物质 下列文物主要由硅酸盐制成的是( 间的转化均能实现的是( AsOs竖sHCs A.南宋鎏金饰品 B.蒜头纹银盒 ss0 HCKaSiCl C.Si 0SiO.HOH SiO. △ D.SiO,HHSiONoHc NaeSiO C.广彩瓷咖啡杯 D.铜镀金钟座 5.考点1.3(2024·四川成都实验外国语学校期 2.考点3(2023·天津卷)下列常见物质及用 未)硅酸盐具有特殊的性质与应用。回答下 途，错误的是( )。 列问题。 A.氢氧化铝可用于治疗胃酸过多 (1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列 B.SiO2可用于制造光导纤维 产品的主要成分属于硅酸盐的是 C.Fez(O是铁红，可以用作染料 (填序号)。 D.钠起火时可以使用水基灭火器扑灭 ①玻璃②石英玻璃③陶瓷④硅芯 3.考点1.23(2024·江苏淮安盱眙中学月考) 片⑤砖瓦⑥水泥⑦光导纤维 下列有关硅及其化合物的说法，正确的是 (2)制备陶瓷和水泥时，用到的相同原料是 ）。 (3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料， A,在粗硅的制取中发生反应2C+S0,商画 可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材 2C04+Si,Si被还原，所以C的还原性 料的 (填序号)。 大于S的还原性 A.生物功能 B.电学特性 B.Na SiO,属于盐，不属于碱，所以NSiO C.光学特性 D.耐高温特性 溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中 (4)0.1 mol CaCO5与0.05 mol SiO2在高温 C.用SiO2制取硅酸，应先使SiO2与NaOH 下充分反应，可生成标准状况下气体 溶液反应，然后通入CO, 49 夏考点同步解读〉高中化学必修第二册RJ色 (5)月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi.O,) B.“高温氨化”合成反应中N2是还原剂 和橄榄石(Mg Fe SiO)等，辉石的氧化 C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 物形式可表示为 1 mol D.“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 Mg2 Fe2 SiO溶于过量稀盐酸中消耗溶质 4.考点3(2024·全国甲卷)下列过程对应的离 HCI mol。 子方程式，正确的是( >等级考提能练 限时30分钟* A.用氢氟酸刻蚀玻璃：SiO十4F+6H 1.考点23(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的 =-SiF4↑+3H2O 主要过程如下： B.用三氯化铁溶液刻蚀覆铜电路板：2Fe3 五 +3Cu—3Cu2++2Fe 石英砂 H 1800 300 100 第六童 C.用硫代硫酸钠溶液脱氯：SO十2Cl2十 2000℃ 下列说法错误的是( 3H2O-2SOg-+4C1-+6H D.用碳酸钠溶液浸泡锅炉水垢中的硫酸钙： 第七重 A制备粗硅的反应方程式为SO,十2C高温 CaSO+CO-CaCO+SO Si+2CO 第 5.考点2(2024·江西余江一中期中)硅是重要 B.1 mol Si含Si一Si键的数目约为4× 的半导体材料，工业上可以通过如图所示的 6.02×10 流程制取纯硅 C.可循环利用的物质有2种 黛炭 HCI H D.制得的高纯硅既能与酸反应，又能与碱反 1800 11100 应，且都有H2生成 石英20009机硅 高纯 也孤炉 流化床反应器 还原炉 2.考点34除去SiO2中混有的少量生石灰和石 已知：①SiHCL3遇水剧烈反应： 灰石，有如下操作：①加水溶解：②加水煮沸： ②在流化床反应器所得的产物中，SiHCl大 ③过滤：④加过量稀盐酸：⑤加过量稀 约占85%，还有SiCl、SiH2C2、SiHC等， HSO。正确的操作顺序是()。 有关物质的沸点数据如表所示。 A.①③ B.④③C.⑤③ D.②③ 3.考点5(2024·江苏无锡天一中学期未)氨化 物质 Si SiCh SiHCI SiH.Cl2 硅(SiN)是一种重要的结构陶瓷材料。用 沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 石英砂和原料气（含N2和少量O2)制备 物质 SiH,CI HCI SiH, SiN,的操作流程如图所示（粗硅中含少量 沸点/℃ 30.4 84.9 111.9 Fe,Cu)。下列叙述正确的是( 下列说法错误的是( 焦炭 稀酸Y A.电弧炉中发生反应的化学方程式为S)方 还原机硅 高温 酸洗 +SiX +C1800-200℃ Si+CO B.整个制备过程必须严格控制无水无氧 源斜气授作X 滤液 C.流程中涉及的反应均是氧化还原反应 A.“还原”时发生反应的化学方程式为SiO D.提纯SiHCl的主要工艺操作依次是沉 +C商墨si+C0, 降、冷凝和蒸馏 50I考点同步解读> 高中化学 必修 第二母 RI乡 氧化物SO.d项符合题意。(2)NH。催化还原NO产 应,化学方程式分别为SiO.+2NaOH--Na.SiO+ 生的无污染物质为N。和H.O,反应的化学方程式为 H.O.CO(少量)+2NaOH--Na.CO+HO.C正确; 水晶的主要成分是SiO.,SiC是金刚硬的主要成分,D 错误。] 下,NaClO溶液吸收烟气中的SO..并将SO:氧化为 [变式5-1] A [“中国天眼”的钢铁圈梁“眼眶”属于金 S0 ,反应的离子方程式为SO.+CIO+H0 属材料,A符合题意;氢化硅陶瓷发动机属于新型无机 S +C1十2H。②该“脱磕”“脱硝”过程在溶液中 非金属材料,B不符合题意;晶体硅芯片的主要成分为硅 进行,一段时间内SO、NO的脱除率不同,可从二者 单质,属于新型无机非金属材料,C不符合题意:高温结 的溶解度差异,还原性差异、反应速率差异等角度解 构陶瓷属于新型无机非金属材料,D不符合题意。 释。③烟气中SO:和NO的体积比为4:1.可设SO 【阶段考过关练】 和NO的物质的量分别为4mol、1mol。根据得失电 1.C 子守恒可知SO~Cl~SO,该过程产生的n(Cl) 2.D [胃酸中含有HC,氢氧化错碱性较弱,且可以与 -4x1x100%mol-4mol;2N0-3CI-2NO HC1反应,故能用于治疗胃酸过多,A正确;SiO.具有 计算得该过程产生的C1为1mol×1.5×80%一 良好的光学特性,可用于制造光导纤维,B正确;FeQ 1.2mol,NO 为0.8mol。所以NO 和Cl的物质 是一种红色粉末,俗称铁红,常用作红色染料,C正确 的量之比为0.8:(1.2+4)-2:13。] 钢能与水反应生成易燃性气体一-氢气,故纳起火不 第三讲 无机非金属材料 能使用水基灭火器扑灭,D错误。 【变式训练】 3.C [Si与C同主族,Si的还原性比C的强,但在高温 [变式1-1]C [墨玉、黑陶,琉璃的主要成分都是硅酸 盐,而齐国刀币的主要成分是合金,故C符合题意。] 殊,不能说明还原性:C>Si),A错误;不能用带磨口坡 [变式1-2] B [“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理 璃塞的试剂瓶盛装Na.SiO.溶液,因为Na.SiO:溶液 化学变化,B错误。 本身是一种黏合剂,B错误;SiO:是酸性氧化物,但不 [变式2-1] D 与水反应,所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与CO,或 [变式2-2] D [硅在自然界中主要存在于硅酸盐、二 盐酸反应:Na.SO.+CO.(少量)+H.O-NaCO+ 氧化硅等化合物中,以化合态形式存在,A错误;电狐炉 H SiO或Na-SiO.+2HCl-2NaCl+H.SiO. 中二氧化硅与碳在高温条件下反应生成一氧化碳和硅: C正确;Na.CO.与SiO.在高温下的反应说明硅酸盐 在高温下比碰酸盐稳定,不满足痛酸制弱酸的原理, 应中,还原剂是H,SiHC中的硅元素化合价降低,是 错误。 氧化剂:C错误;根据关系式SiO.~Si知:含60kgSiO 4.A [二氧化硅制备高纯硅,先利用碳还原二氧化硅生 60kg 成粗硅,相硅再和氢化氢反应生成三氢硅院,最后三 氢硅完被氢气还原生成高纯硅,A正确;Si与氧气反 一28kg高纯硅,D正确。 应生成二氧化硅,二氧化硅不与盐酸反应,B错误;单 [变式3-1] BC[二氧化硅难溶于水,且不与水反应 质硅在加热条件下与氧气反应生成二氧化硅,但SO A错误:二氧化硅不是两性氧化物,D错误。 不溶于水,不能和水反应生成硅酸,C、D错误。] [变式41] C [CO.能与H.O发生反应CO+H.O 5.(1)①③。(2)黏土。(3)A。(4)1.12。 一-H.CO.SiO 与H.0不反应,A错误;SiO能与HF (5)CaO.MgO.2SiO.:8. 发生反应SiO+4HFSiF*+2H.0.B错误:S0) [(1)玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦的主要成分为硅酸盐;石 与CO.都是酸性氧化物,都能与氢氧化钢溶液发生反 英破璃、光导绎维的主要成分为二氧化硅;硅芯片的主 /参考答案与提示> 要成分为硅。则主要成分属于硅酸盐的是①③ Si与氢气反应,原料气中含有N.和少量的O.,氧气 (2)制备陶瓷的主要原料是黏土,制备水泥的原料是 能与Si反应生成SiO。,需要除去氧气,“操作X”可将 石灰石、黏土和其他辅料,所以共同的原料是黏土 原料气通过灼热的铜粉,除去氧气得到纯净的氮气 (3)磷酸陶瓷是一种新型无机非金属材料,可用于 C正确;粗硅中含有少量Fe和Cu.即Si.N.中含有少 制造人造骨略,这是利用了礴酸陶瓷的生物功能 量Fe和Cu.Fe与稀碗酸反应,得到可溶于水的FeSO.. 故选A。(4)碳酸与二氧化硅在高温下反应生成碍 但Cu与稀 酸不反应,故应该用稀硝酸除去Si.N 酸和二氧化碳,反应的化学方程式为CaCO+ 中的Fe和Cu.D错误。 4.D[氢氧酸是弱酸,在书写离子方程式时不能拆分, 0. 05molSiO:充分反应时,CaCO.过量,0.05mol A错误;Fe的还原性大于Cu.Cu不能置换出Fe.三氢 SiO.反应完全,生成标准状况下CO:的体积为 化铁与铜反应生成Fe和Cu} .B错误; 代 酸根 离子可被氢气氧化为梳酸根离子,故正确的离子方程 0.05mol×22.4L·mol -1.12L(5)辉石属于硅 式为SO+4Cl+5HO-2SO+8CI+ 酸盐,其氧化物形式可表示为CaO·MgO)·2SiO。;由 10H,C错误。 化合物中各元素化合价代数和为0可知,Mg。FeSiO 5.A [电孤炉中发生反应的化学方程式为SiO。+2C 中铁元素的化合价为+2价,1molMg。FeSiO.溶于 1800~2000C 稀盐酸生成2molMgCl:和2molFeCl,由原子守恒 -Si+2CO.A错误;焦炭和硅在高温 可知,需要消耗8molHCl. 条件下都能与氧气反应,且由题给信息可知,SiHCL 【等级考提能练】 遇水剧烈反应,所以制备过程中必须严格控制无水无 1.B [工业制粗建的过程中SiO。与C反应生成CO.A 氧,B正确;电弥炉、流化床反应器、还原炉中发生的反 正确;Si晶体中,1个Si与其周围4个Si形成4个 应都有元素化合价的变化,都是氧化还原反应,C正 Si-Si键,每个Si-Si键都被两个Si共用,则属于 确;由题给数据可知,流化床反应器中所得混合物经 沉降、冷凝和蒸得到SiHCl。,D正确。] 1个Si的Si-Si键的数目为x4-2,所以1molSi 6.I.(1)盐酸。 (③)盐酸。 (2)氧气。 (4)NaOH 含S-Si键的数目约为2×6.02×10},B错误;粗 溶液。 (5)水。 硅中的Si与HCI反应生成SiHCh、H,SiHCl:与H 点燃2H:O。 II.(1)CO.(2)HF。 ()2H十O 反应生成Si、HCl.两个反应中H.和HC1互为反应物 [II.由题干信息①②并结合框图中的反应①可推知E 与生成物,因此可循环利用,C正确;Si与HF反应生 和F分别为Si和CO。反应①为siO.+2C高温si+ 成SiF,和H,与NaOH反应生成Na:SiO。 和H D正确。] 2C0O,则氧化物A是SiO,它能与氢氛酸反应,不与 2.B [SiO.不溶于水且不与盐酸反应,则可先加过量稀 其他酸反应,由此可判断化合物I为HF。结合框图 盐酸与CaO、CaCO:反应,再进行过滤,即可除去SiO 转化关系可推出单质B为C,氧化物C为H.O,单质 中混有的少量生石灰和石灰石。不能选用稀HSO. D为F,单质G为H,单质H为O。] 因为反应生成的CaSO.是微溶物,会覆盖在杂质表 【竞赛考拔高练】 1.(1)SiO+20H-SiO+HO。 面,阻碍CaO、CaCO:进一步与酸反应。] (2)①AD。 ②NaHCO.③NaSiO.+CO.+HO-HSiO十 3.C [“还原”时焦炭与石英妙发生反应:SiO.+2C高温 NaCO。 Si+2CO^.焦炭被氧化成CO.A错误;“高温氢化”合 [(1)保存氢氧化纳溶液时若用玻璃塞,则SiO:和 高温s.N,反应中N的化合价降 成反应为3Si+2N NaOH反应生成Na.SiO.、H.O.Na.SiO.会使玻璃塞 低,N:被还原,故N:是氧化剂,B错误;“高温氮化”是 与试剂瓶粘在一起,反应的离子方程式为SiO。十 。 I 考点同步解读> 高中化学 必修 第二册 RJ么 20H-SiO +HO。(2)①B中CaCO. 与浓盐酸 为热能。] 反应产生CO.,说明浓盐酸具有酸性;HNO.酸化的 [变式6-1] C [火力发电过程是化学能→热能→机械 AgNO.溶液中产生的白色沉淀为AgCl,AgCl是由 能→电能,是化学能间接转化为电能,A错误;煤炭为不 HCI与AgNO.发生复分解反应产生的,证明盐酸具 可再生能源,B错误;在燃煤过程中,会产生大量C0.和 有挥发性,故合理选项是A、D.②因为盐酸具有挥发 S0..可导致温室效应及酸雨,C正确;火力发电过程中 性,所以C装置的作用是将CO.气体中的杂质HCI气体 燃烧是关键,D错误。 除去,可以使用的试剂为饱和NaHCO.溶液。③二氧化 [变式7-1] D [原电池工作时,电子从负极流出,沿导 碳能与硅酸纳反应生成硅酸沉淀,D中反应的化学方程 线流人正极,则电子的流动方向:乙n→导线→Cu,A错 式是NaSO+CO.+HO-HSiO+Na.CO] 误;Zn为负极,Zn失去电子生成Zn,发生氧化反应, 第六章 化学反应与能量 Cu为正极,电解质溶液中的H得到电子生成H,发生 第四讲 化学反应与能量变化 还原反应,B错误;原电池工作时,阴离子向负极移动,则 【变式训练】 SO 移向Z乙n电极,C错误;该装置属于原电池,将化学 [变式1-1] C [化学反应必然会引起化学键的变化, 能转化为电能,D正确。] A正确;化学反应有新物质生成并伴随着能量的变化 [变式7-2 B A项:该装置中两电极均是铜电极,目 B.D正确;化学反应不一定引起物质状态的变化,C错误。 铜不与稀琉酸反应,不能构成原电池,电流计指针不会 [变式2-1] D [A项反应为吸热反应,反应中元素化 发生偏转,不符合题意;B项,该装置符合原电池的构成 合价没有发生变化,不属于氧化还原反应,不符合题意 条件,电流计指针可以发生偏转,符合题意;C项,铜、钝 B项反应中Mg和H元素的化合价发生了变化,为氧化 均不与疏酸锭溶液发生反应,不能构成原电池:电流计 还原反应,但该反应为放执反应,不符合题意;C项反应 指针不会发生偏转,不符合题意;D项,乙醇是非电解质 为酸破中和反应,属于放热反应,且不是氧化还原反应 且不能与铜、锋发生氧化还原反应,不能构成原电池,电 不符合题意;D项反应为吸热反应,且反应前后C元素 流计指针不会发生偏转,不符合题意。 的化合价发生了变化,为氧化还原反应,符合题意。] [变式8-1] A [②中的氧化还原反应发生在金属错和 [变式3-1] D [由题述反应可知,每生成1molSE。(g) 氛氧化纳溶液之间,失去电子的是金属错,为负极,③中 释放出1220kI的能量,说明生成1molSF。(g)的反应 金属铁在常温下遇浓硝酸发生钝化,铁不作负极,A错 中生成物形成化学键释放的能量比反应物断裂化学键 误;Mg比A1活泼,①中A1作正极,H在正极上得到电 吸收的能量多1220kJ,设断裂1molS-F键需吸收的 子发生还原反应:2H+2e-H.*,B正确:②中Mg 能量为xkJ.则有6.rk1-1220 kJ-280 kJ+3$ 作正极,发生还原反应,电极反应式为2H.0+2e 160kJ,解得x-330,故选D.] 2OH十H.^.C正确;铁、铜、氧化纳溶液构成的原电池 [变式4-1] C [根据题图中信息可知,能量由高到低 中,金属铁为负极,金属铜为正极,正极上是氧气得电子 的顺序为B>AC,则A→B是吸热反应,B→C是放热 的过程,电极反应式为0+2H.O+4e--4OH, 反应,A错误;根据题图中信息可知,E一E。十E。十E。 D正确。] E.,所以A→C放出的能量为E-E-E+E一E, [变式9-1] A [一般来说,原电池中金属活动性:负极 B错误;B→C是放热反应,形成化学键释放的能量大于 材料>正极材料。①A、B用导线相连后,同时浸入稀磕 断裂化学键吸收的能量,C正确;A→B是吸热反应,吸热 酸中,A极为负极,则金属活动性:ADB:②C.D用导线相 反应不一定需要加热,如氢化按晶体和B(OH)。·8HC 连后,同时浸入稀疏酸中,电流由C极经导线流向D极 晶体的反应不需要加热,因此A→B的反应不一定需要 则C是正极,D是负极,金属活动性:DC:③A、C用导 加热,D错误。] 线相连后,同时浸入CuSO.溶液中.C极质量增加,则 [变式5-1] D [葡萄糖在人体内氧化时,化学能转化 C极上发生还原反应,C是正极,A是负极,金属活动性 10