第03讲 无机非金属材料-【寒假自学课】2025年高一化学寒假提升精品讲义（人教版2019）

第03讲 无机非金属材料 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题）（提升练6题） 1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。 2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。 3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识。 一、硅酸盐材料 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含硅、氧等元素，具有 、 、 等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐及其结构 (1)硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧 结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si。 (2)硅酸盐的特性 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有 、 于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 3．常见的硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 主要成分 含水的铝硅酸盐 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等 大量用于建筑和水利工程 二、硅和二氧化硅 1.单质硅 ①晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料。 ②高纯硅的制备： (1)硅的存在与结构 存在 原子结构示意图 周期表中位置 含量 存在形态 地壳中居第 位 (2)高纯硅的制备 ①　　　　　　 ②　　　　　 ③ 其中涉及的主要化学反应为 ① ② ③ (3)硅的用途 高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。 2.二氧化硅的性质 ①晶体类型：共价晶体，SiO2用于生产 。 ②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=== 。 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为： 、 。 ④与氢氟酸反应的化学方程式为： 。 【归纳总结】 (1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。 (2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。 (4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 三、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷 新型材料 成分 性能 主要应用 金刚砂 碳化硅(SiC) 硬度大、耐高温、抗氧化 磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料 高温结构陶瓷 碳化硅、氮化硅、金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 压电陶瓷 钛酸盐、锆酸盐等 能实现机械能和电能的相互转化 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好 用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 — 临界温度下具有超导性 用于电力、交通、医疗等领域 2.碳纳米材料 概念 性能 用途 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60 — 制碳纳米材料 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，具有很高的强度 在光电器件、超级电容器、电池、复合材料等方面的应用研究在不断深入 教材习题01 陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 解题思路 教材习题02 下列有关硅的说法不正确的是(　　) A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解题思路 核心考点一：传统无机非金属材料 【例1】 世界瓷都—泉州德化盛产陶瓷，下列说法不正确的是(　　) A．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 D．瓷器的青色来自氧化铁(Fe2O3) 核心考点二：新型无机非金属材料 【例2】根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　) A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷 C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面 D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差 核心考点三：硅的性质 【例3】 下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在 B．硅晶体是良好的半导体，可用于制造光导纤维 C．木材浸过水玻璃后，不易着火 D．SiO2是酸性氧化物，不与任何酸发生反应 核心考点四：二氧化硅的性质 【例4】 下列关于二氧化硅的叙述中正确的是(　　) A．硅原子和碳原子最外层电子数相同，二氧化硅和二氧化碳分子结构也相同 B．二氧化硅能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物 C．二氧化硅中硅元素为＋4价，二氧化硅具有氧化性 D．在二氧化硅中，每个硅原子结合2个氧原子 【基础练】 1.（湖南省长沙市明德中学2023-2024学年高一月考）最近，华为Mate70 Pro上市，其搭载的新型麒麟9000s芯片，突破了美国的芯片封锁，实现了智能手机5G芯片国产化。下列有关说法正确的是 A．晶体硅和无定形硅是硅元素的同素异形体，二者化学性质完全不同 B．工业粗硅的冶炼方法为，在该反应中作还原剂 C．硅是芯片的主要成分之一，晶体硅是一种性能优良的半导体材料，它属于非电解质 D．光刻胶是制造芯片的关键材料，金属氧化物纳米颗粒光刻胶由金属氧化物纳米簇和溶剂等组成，是一种胶体 2.（广西防城港市高级中学2023-2024学年高一月考）2023年中国“大国重器”频频问世，彰显了中国科技发展的巨大成就。下列有关说法正确的是 A．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生化学变化 B．“天问一号”火星车的保温材料为纳米气凝胶，能产生丁达尔效应 C．华为麒麟芯片是国产最强手机芯片，目前已经获得多个“世界第一”，芯片的半导体材料为 D．中国天眼发现纳赫兹引力波，其使用的碳化硅材料为传统无机非金属材料 3.（北郑口中学2023-2024学年高一期末）无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．最外层有四个电子，位于元素周期表的第三周期第VA族 B．是酸性氧化物，可以与水反应： C．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 D．碳化硅具有优异的耐高温性能是因为碳原子和硅原子通过离子键连接，硬度很大 4.（重庆市第七中学2023-2024学年高一月考）下列有关材料的说法，不正确的是 A．中国深海载人潜水器“蛟龙号”的发动机使用的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 B．华为首款5G手机搭载了智能7nm制程SOC“麒麟980”手机芯片的主要成分是二氧化硅 C．光伏电池是以硅为基底的硅太阳能电池，将光能直接转化为电能 D．北京冬奥会展示的智能服饰含有石墨烯，石墨烯与金刚石互为同素异形体 5.（广东省江门市2023-2024学年高一质量检测）硅及其化合物是重要的新型无机非金属材料。下列说法不正确的是 A．高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅 B．SiO2与水反应生成硅酸 C．常温下可以用氢氟酸刻蚀SiO2 D．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 6.（重庆市涪陵五中2023-2024学年高一月考）下列说法错误的是 A．氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料 B．重晶石（BaSO4）可用作消化系统X射线检查的内服药剂 C．月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅 D．液氨汽化时吸收大量的热，液氨可以作制冷剂 7.（江苏省南京市六校联合体2023-2024学年高一期中）化学与生活、科技、社会发展息息相关，下列说法不正确的是 A．二氧化硅可用作航天器的太阳能电池板 B．将矿物燃料脱硫脱硝可有效防止酸雨 C．通讯材料碳纳米管与石墨烯互为同素异形体 D．“绿氢”火炬储氢瓶中的储氢合金是新型合金材料 8.（安徽师大附中2023-2024学年高一测试）科学生产中蕴藏着丰富的科学知识。化学改善人类生活，创造美好世界。下列生产、生活情境中涉及的原理不正确的是 A．太阳能电池板广泛应用在航天器上，利用的是的光电性质 B．可用酸化的溶液来鉴别和两种气体 C．华为麒麟芯片的主要成分是硅 D．中国天眼FAST用到的是新型无机非金属材料 9.（安徽省芜湖市一中2023-2024学年高一期中）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在，下列说法不正确的是 A．食品中添加二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用 B．普通硅酸盐水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料 C．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是硅 D．碳纳米材料是一类有机高分子材料，主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等 10.（清华大学附中2023-2024学年高一月考）如图为石墨烯-硅太阳能电池结构模型。下列说法中，不正确的是 A．石墨烯属于化合物 B．硅是应用广泛的半导体材料 C．二氧化硅可用来生产光导纤维 D．石墨烯-硅太阳能电池可将太阳能转化为电能 【提升练】 11.（江苏省江阴市2023-2024学年高一调研）下列反应中所表现的化学性质或作用不正确的是 A．表现酸性 B．将挥发性酸酐从其盐中置换出来 C．表现氧化性 D．应用于刻蚀玻璃 12.（重庆市南开中学校2023-2024学年高一期中）实验室用还原（沸点：31.85℃，密度为）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列说法正确的是 A．装置Ⅲ的烧杯中盛装的是冰水 B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C．该实验中滴加13.55mL ，制得高纯硅2.814g，则的利用率为75% D．为鉴定高纯硅中是否含微量铁单质，需要用的试剂为盐酸、硫氰化钾溶液 13.（河南省濮阳市2023-2024学年高一联考）氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是 A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 14.（湖北省部分重点中学2023-2024学年高一期中）太空特殊环境对太空芯片有着极为苛刻的要求，太空芯片的材料有硅基芯片、GaN芯片、金刚石、石墨烯、AlN等。已知Ga与Al的性质相似，下列说法正确的是 A．金刚石、石墨烯互为同位素 B．上述物质涉及的元素均为短周期元素 C．使用石英砂与焦炭制备粗硅时发生的反应为 D．Ga与NaOH溶液反应的化学方程式为 15.（河北省张家口市2023-2024学年高一下学期期末）工业制备高纯硅时可将粗硅转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅，其工艺流程如下： 下列说法错误的是 A．高纯硅是一种重要的无机非金属材料 B．该制备过程中需要隔绝空气 C．容器①中发生复分解反应，容器②中发生置换反应 D．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 16.（甘肃省部分重点中学2023-2024学年高一期末联考）由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法错误的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．制备纯硅的反应方程式为 C．是一种坚硬难熔的固体，可以做太阳能电池板 D．属于酸性氧化物 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 无机非金属材料 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题）（提升练6题） 1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。 2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。 3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识。 一、硅酸盐材料 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐及其结构 (1)硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si。 (2)硅酸盐的特性 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 3．常见的硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 主要成分 含水的铝硅酸盐 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等 大量用于建筑和水利工程 二、硅和二氧化硅 1.单质硅 ①晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 ②高纯硅的制备： (1)硅的存在与结构 存在 原子结构示意图 周期表中位置 含量 存在形态 地壳中居第二位 氧化物和硅酸盐 第三周期ⅣA族 (2)高纯硅的制备 ①　　　　　　 ②　　　　　 ③ 其中涉及的主要化学反应为 ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl (3)硅的用途 高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域。 2.二氧化硅的性质 ①晶体类型：共价晶体，SiO2用于生产光导纤维。 ②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ④与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 【归纳总结】 (1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。 (2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。 (4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 三、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷 新型材料 成分 性能 主要应用 金刚砂 碳化硅(SiC) 硬度大、耐高温、抗氧化 磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料 高温结构陶瓷 碳化硅、氮化硅、金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 压电陶瓷 钛酸盐、锆酸盐等 能实现机械能和电能的相互转化 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好 用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 — 临界温度下具有超导性 用于电力、交通、医疗等领域 2.碳纳米材料 概念 性能 用途 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60 — 制碳纳米材料 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，具有很高的强度 在光电器件、超级电容器、电池、复合材料等方面的应用研究在不断深入 教材习题01 陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 解题思路 “雨过天睛云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红色，A错误；兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素处于最高价态，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D正确。 【答案】A 教材习题02 下列有关硅的说法不正确的是(　　) A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解题思路 晶体硅常用作制造太阳能电池的材料，实现太阳能转化成电能，A正确；硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，B正确；硅的化学性质不活泼，在常温下能与F2、HF等物质发生反应，C错误；在加热条件下，硅单质能与氯气、氧气等物质发生反应，D正确。 【答案】C 核心考点一：传统无机非金属材料 【例1】 世界瓷都—泉州德化盛产陶瓷，下列说法不正确的是(　　) A．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 D．瓷器的青色来自氧化铁(Fe2O3) 【答案】D 【解析】氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机非金属陶瓷，A正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，是应用较早的人造材料之一，B正确；陶瓷由陶土或瓷土经高温烧结而成，它具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，C正确；氧化铁呈红棕色，掺入氧化铁的陶瓷不可能呈青色，D不正确。 核心考点二：新型无机非金属材料 【例2】根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　) A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷 C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面 D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差 【答案】D 【解析】高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是一种生物陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，而且同时还具有较高的强度和耐磨性，能抵抗冷热冲击，且有电学性能等若干优点，D错误。 核心考点三：硅的性质 【例3】 下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在 B．硅晶体是良好的半导体，可用于制造光导纤维 C．木材浸过水玻璃后，不易着火 D．SiO2是酸性氧化物，不与任何酸发生反应 【答案】C 【解析】硅是亲氧元素，在自然界中只能以化合态形式存在，A不正确；硅晶体能够导电，是良好的半导体，光导纤维是由二氧化硅制得的，B不正确；水玻璃是硅酸钠的水溶液，它具有不易着火的性质，所以用水玻璃浸渍木材，不易着火，C正确；SiO2是酸性氧化物，不与一般的酸反应，但能与氢氟酸反应，D不正确。 核心考点四：二氧化硅的性质 【例4】 下列关于二氧化硅的叙述中正确的是(　　) A．硅原子和碳原子最外层电子数相同，二氧化硅和二氧化碳分子结构也相同 B．二氧化硅能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物 C．二氧化硅中硅元素为＋4价，二氧化硅具有氧化性 D．在二氧化硅中，每个硅原子结合2个氧原子 【答案】C 【解析】在二氧化硅中，每个硅原子与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，形成具有立体网状结构的晶体，不存在单个的二氧化硅分子，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子数目比是1∶2，二氧化碳分子是直线形分子，结构不同，故A错误；二氧化硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有生成盐，不属于碱性氧化物，与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，不是两性氧化物，故B错误；在高温下，二氧化硅能与单质碳反应生成单质硅和一氧化碳，硅元素的化合价由＋4价降低为0价，二氧化硅具有氧化性，故C正确；在二氧化硅中，每个硅原子与4个氧原子结合，故D错误。 【基础练】 1.（湖南省长沙市明德中学2023-2024学年高一月考）最近，华为Mate70 Pro上市，其搭载的新型麒麟9000s芯片，突破了美国的芯片封锁，实现了智能手机5G芯片国产化。下列有关说法正确的是 A．晶体硅和无定形硅是硅元素的同素异形体，二者化学性质完全不同 B．工业粗硅的冶炼方法为，在该反应中作还原剂 C．硅是芯片的主要成分之一，晶体硅是一种性能优良的半导体材料，它属于非电解质 D．光刻胶是制造芯片的关键材料，金属氧化物纳米颗粒光刻胶由金属氧化物纳米簇和溶剂等组成，是一种胶体 【答案】D 【解析】A．晶体硅、无定形硅都是由硅元素组成的不同单质，互为同素异形体，二者结构不同，化学性质相同，故A错误； B．SiO2中Si元素化合价降低，得电子，作氧化剂，故B错误； C．硅是单质，既不属于电解质也不属于非电解质，故C错误； D．光刻胶组成材料是纳米颗粒，分散质的粒子直径1～100nm，属于胶体，故D正确； 故选D。 2.（广西防城港市高级中学2023-2024学年高一月考）2023年中国“大国重器”频频问世，彰显了中国科技发展的巨大成就。下列有关说法正确的是 A．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生化学变化 B．“天问一号”火星车的保温材料为纳米气凝胶，能产生丁达尔效应 C．华为麒麟芯片是国产最强手机芯片，目前已经获得多个“世界第一”，芯片的半导体材料为 D．中国天眼发现纳赫兹引力波，其使用的碳化硅材料为传统无机非金属材料 【答案】B 【解析】A．原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生物理变化，故A错误； B．纳米气凝胶属于胶体，能产生丁达尔效应，故B正确； C．芯片的半导体材料为Si，故C错误； D．碳化硅材料为新型无机非金属材料，故D错误； 故选B。 3.（北郑口中学2023-2024学年高一期末）无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．最外层有四个电子，位于元素周期表的第三周期第VA族 B．是酸性氧化物，可以与水反应： C．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 D．碳化硅具有优异的耐高温性能是因为碳原子和硅原子通过离子键连接，硬度很大 【答案】C 【解析】A．最外层有四个电子，位于元素周期表的第三周期第IVA族，A错误； B．是酸性氧化物，可与碱反应生成盐和水，但不能与水反应，B错误； C．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，C正确； D．碳化硅具有优异的耐高温性能是因为碳原子和硅原子通过共价键连接，硬度很大，D错误； 答案选C。 4.（重庆市第七中学2023-2024学年高一月考）下列有关材料的说法，不正确的是 A．中国深海载人潜水器“蛟龙号”的发动机使用的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 B．华为首款5G手机搭载了智能7nm制程SOC“麒麟980”手机芯片的主要成分是二氧化硅 C．光伏电池是以硅为基底的硅太阳能电池，将光能直接转化为电能 D．北京冬奥会展示的智能服饰含有石墨烯，石墨烯与金刚石互为同素异形体 【答案】B 【解析】A．氮化硅陶瓷是一种耐高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料，A正确； B．芯片的主要成分是晶体硅，而不是二氧化硅，B错误； C．光伏电池是以硅为基底的硅太阳能电池，能够将光能直接转化为电能，C正确； D．石墨烯与金刚石都是由碳元素形成的两种不同单质，故互为同素异形体，D正确；故选B。 5.（广东省江门市2023-2024学年高一质量检测）硅及其化合物是重要的新型无机非金属材料。下列说法不正确的是 A．高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅 B．SiO2与水反应生成硅酸 C．常温下可以用氢氟酸刻蚀SiO2 D．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 【答案】B 【解析】A．高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅，同时生成CO，A正确； B．SiO2不与水反应，可以通过硅酸钠与盐酸反应制备硅酸，B错误； C．氢氟酸与SiO2反应生成氟化硅和水，所以常温下可以用氢氟酸刻蚀SiO2，C正确； D．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，D正确；故选B。 6.（重庆市涪陵五中2023-2024学年高一月考）下列说法错误的是 A．氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料 B．重晶石（BaSO4）可用作消化系统X射线检查的内服药剂 C．月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅 D．液氨汽化时吸收大量的热，液氨可以作制冷剂 【答案】A 【解析】A．氮化硅、光导纤维属于新型无机非金属材料，硅酸盐水泥属于传统无机非金属材料，A错误； B．重晶石的主要成分为BaSO4，BaSO4不溶于水也不溶于酸，常用作消化系统X射线检查的内服药剂，B正确； C．晶体硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的原料，C正确； D．NH3易液化，液氨汽化时吸收大量热，具有制冷作用，液氨常用作制冷剂，D正确；故选A。 7.（江苏省南京市六校联合体2023-2024学年高一期中）化学与生活、科技、社会发展息息相关，下列说法不正确的是 A．二氧化硅可用作航天器的太阳能电池板 B．将矿物燃料脱硫脱硝可有效防止酸雨 C．通讯材料碳纳米管与石墨烯互为同素异形体 D．“绿氢”火炬储氢瓶中的储氢合金是新型合金材料 【答案】A 【解析】A．单质硅可用作航天器的太阳能电池板，故A选项错误； B．SO2排放会形成酸雨，将矿物燃料脱硫脱硝可有效防止酸雨，故B选项正确； C．碳纳米管与石墨烯为碳元素形成的不同单质，所以互为同素异形体，故C选项正确； D．储氢合金是新型合金材料，故D选项正确； 故选A。 8.（安徽师大附中2023-2024学年高一测试）科学生产中蕴藏着丰富的科学知识。化学改善人类生活，创造美好世界。下列生产、生活情境中涉及的原理不正确的是 A．太阳能电池板广泛应用在航天器上，利用的是的光电性质 B．可用酸化的溶液来鉴别和两种气体 C．华为麒麟芯片的主要成分是硅 D．中国天眼FAST用到的是新型无机非金属材料 【答案】A 【解析】A．Si用于制造太阳能电池板，二氧化硅是制造光导纤维的主要材料，A错误； B．酸化的Ba(NO3)2溶液遇到CO2和SO2两种气体，碳酸的酸性小于硝酸的酸性，故不CO2不反应， SO2溶于水生成亚硫酸，被硝酸根氧化后生成硫酸根，遇到钡离子生成BaSO4沉淀，故能反应，可以鉴别CO2和SO2两种气体，B正确； C．Si单质是良好的半导体材料，华为麒麟芯片的主要成分是单质硅，C正确； D．SiC（金刚砂）属于新型无机非金属材料，D正确；故选A。 9.（安徽省芜湖市一中2023-2024学年高一期中）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在，下列说法不正确的是 A．食品中添加二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用 B．普通硅酸盐水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料 C．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是硅 D．碳纳米材料是一类有机高分子材料，主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等 【答案】D 【解析】A．食品中添加二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用，但要在合理范围内，A正确； B．生产水泥的主要原料是黏土和石灰石，B正确； C．芯片的主要成分是硅单质，C正确； D．富勒烯、碳纳米管、石墨烯等属于无机非金属材料，D错误； 故选D。 10.（清华大学附中2023-2024学年高一月考）如图为石墨烯-硅太阳能电池结构模型。下列说法中，不正确的是 A．石墨烯属于化合物 B．硅是应用广泛的半导体材料 C．二氧化硅可用来生产光导纤维 D．石墨烯-硅太阳能电池可将太阳能转化为电能 【答案】A 【解析】A．石墨烯是碳单质，A错误； B．硅位于金属和非金属分界线处，具有金属和非金属的性质，所以其单质是良好的半导体材料，可以做硅芯片、硅太阳能电池，B正确； C．光导纤维的主要成分是二氧化硅，是利用光的全反射原理，C正确； D．石墨烯-硅太阳能电池可将太阳能转化为电能，D正确； 答案选A。 【提升练】 11.（江苏省江阴市2023-2024学年高一调研）下列反应中所表现的化学性质或作用不正确的是 A．表现酸性 B．将挥发性酸酐从其盐中置换出来 C．表现氧化性 D．应用于刻蚀玻璃 【答案】A 【解析】A．SiO2与碱反应生成相应的盐与水，体现二氧化硅的酸性氧化物性质，A错误； B．CO2是挥发性酸酐，体现了将挥发性酸酐从其盐中置换出来，B正确； C．中Si元素化合价下降，表现氧化性，C正确； D．SiO2能与HF反应，HF可用来雕刻玻璃，D正确；故选A。 12.（重庆市南开中学校2023-2024学年高一期中）实验室用还原（沸点：31.85℃，密度为）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列说法正确的是 A．装置Ⅲ的烧杯中盛装的是冰水 B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C．该实验中滴加13.55mL ，制得高纯硅2.814g，则的利用率为75% D．为鉴定高纯硅中是否含微量铁单质，需要用的试剂为盐酸、硫氰化钾溶液 【答案】C 【分析】装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此在水浴中加热。 【解析】A．根据分析可知，装置Ⅲ的烧杯中盛装的是热水，A错误； B．实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误； C．密度为，体积13.55mL，根据，理论生成高纯硅Si质量：，则的利用率：，C正确； D．铁单质与盐酸反应生成亚铁离子，不能用硫氰化钾溶液检验，D错误；故选C。 13.（河南省濮阳市2023-2024学年高一联考）氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是 A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 【答案】B 【解析】A. 反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误； B. 金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确； C. 加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误； D. 反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误；故选B。 14.（湖北省部分重点中学2023-2024学年高一期中）太空特殊环境对太空芯片有着极为苛刻的要求，太空芯片的材料有硅基芯片、GaN芯片、金刚石、石墨烯、AlN等。已知Ga与Al的性质相似，下列说法正确的是 A．金刚石、石墨烯互为同位素 B．上述物质涉及的元素均为短周期元素 C．使用石英砂与焦炭制备粗硅时发生的反应为 D．Ga与NaOH溶液反应的化学方程式为 【答案】D 【解析】A．金刚石、石墨烯互为同素异形体，A错误； B．Ga不是短周期元素，B错误； C．使用石英砂与焦炭制备粗硅时发生的反应为：，C错误； D．Ga与Al的性质相似，所以Ga与NaOH溶液反应的化学方程式为：，D正确； 故选D。 15.（河北省张家口市2023-2024学年高一下学期期末）工业制备高纯硅时可将粗硅转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅，其工艺流程如下： 下列说法错误的是 A．高纯硅是一种重要的无机非金属材料 B．该制备过程中需要隔绝空气 C．容器①中发生复分解反应，容器②中发生置换反应 D．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 【答案】C 【分析】由题给流程可知，粗硅高温条件下与氯化氢反应生成三氯硅烷和氢气，三氯硅烷高温下与氢气反应生成高纯硅和氯化氢，制备高纯硅时氢气和氯化氢可以循环使用，有利于提高原料的利用率。 【解析】A．高纯硅可以制作半导体、芯片、太阳能电池等，是一种重要的无机非金属材料，故A正确； B．硅、三氯硅烷和氢气在高温条件下都能与氧气反应，所以制备过程中需要隔绝空气，故B正确； C．由分析可知，容器①中发生的反应为粗硅高温条件下与氯化氢反应生成三氯硅烷和氢气，反应中有元素发生化合价变化，属于氧化还原反应，故C错误； D．由分析可知，该工艺流程的优点是制备高纯硅时氢气和氯化氢可以循环使用，有利于提高原料的利用率，故D正确；故选C。 16.（甘肃省部分重点中学2023-2024学年高一期末联考）由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法错误的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．制备纯硅的反应方程式为 C．是一种坚硬难熔的固体，可以做太阳能电池板 D．属于酸性氧化物 【答案】C 【分析】SiO2与焦炭在高温下反应产生粗硅和CO，反应产生的粗硅与HCl在高温下反应产生SiHCl3、H2，然后蒸馏分离得到纯净SiHCl3，再向其中通入H2，发生还原反应产生高纯硅S和HCl，以此解题。 【解析】A．制备粗硅的反应方程式为，A项正确； B．根据元素守恒，制备纯硅的反应方程式为，B项正确； C．硅晶体是半导体材料的重要组成部分，可用于制造太阳能电池板，C项错误； D．能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，D项正确； 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网 学科网（北京）股份有限公司 $$