5.3 无机非金属材料-【固本强基】2024-2025学年高一化学同步精品讲与练（人教版2019必修第二册）

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练] →[能力提升训练] [学习目标]　 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。 [思维导图] [核心知识梳理]　 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含有 、 等元素，具有 等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐结构及其特性 (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，许多这样的四面体通过顶角的O相互连接，即每个Si结合 个O，每个O结合 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 、 溶于水、耐 、耐腐蚀等特点。 3．常见的三大硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 主要原料： ，辅助原料：适量的石膏（调节水泥的硬化速度） 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 1.硅元素 (1)含量：地壳中含量仅次于氧，居于 。 (2)存在：以 态存在，主要是二氧化硅和硅酸盐。 (3)特点 硅原子最外层有4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。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 、硬度 ，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料。 2．硅单质的化学性质 (1)常温下 ①与氟气反应：Si＋2F2=== ②与氢氟酸反应：Si＋4HF=== ③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=== (2)加热或高温条件下 ①与O2反应：Si＋O2SiO2 ②与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 ③与C反应：Si＋CSiC 3．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 4．硅的用途 高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域，如生产计算机 和 电池。 三、二氧化硅 1．存在 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是SiO2。 2．SiO2的结构和物理性质 SiO2中Si原子和O原子形成空间网状结构，故不存在单个的SiO2分子。SiO2的空间网状结构决定了其具有熔点高、硬度大、难溶于水等特点。 3．SiO2的化学性质 (1)酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=== 。 (2)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↑ (3)与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 4．用途 纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作光导纤维。 5．Na2SiO3 (1)Na2SiO3是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称 。 (2)Na2SiO3在空气中放置易与空气中CO2反应而变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓ (3)Na2SiO3是制备黏合剂和木材防火剂等的原料。 6．硅酸盐氧化物形式的书写 硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为： (1)顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 (2)原则：各元素原子总个数比符合原来的组成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2 (3)各元素的化合价不能改变。 7．硅酸(H2SiO3)的性质 (1)硅酸是 于水的弱酸(比H2CO3酸性弱)，可与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (2)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 四、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷 (1)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (2)碳化硅(SiC) 碳化硅俗称 ，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度 ，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐 结构材料、耐 半导体材料等。 (3)新型陶瓷种类：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。 2．碳纳米材料 (1)富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是 。 (2)碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，具有高强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 [典例分析] [典例1]下列古文物的主要成分属于硅酸盐的是 A．战国水晶杯 B．青铜剑 C．陶罐 D．金丝楠木 [典例2]下列实验仪器的主要成分不是硅酸盐材质的是 A．试管 B．硬质石英管 C．坩埚 D．蒸发皿 [典例3]化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法错误的是 A．水泥、玻璃、陶瓷是三大传统硅酸盐产品 B．千家万户通光纤，光纤的主要材质为 C．华为首款手机芯片的主要成分是 D．中国空间站使用的太阳能电池帆板的主要成分是 [典例4]材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法正确的是 A．碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型无机非金属材料 B．晶体硅的主要用途是制造光导纤维 C．陶瓷是以黏土为原料制成的 D．普通玻璃的主要成分为纯碱、石灰石、石英砂 [典例5]高纯硅可采用以下方法制备。下列说法正确的是 A．石英砂是制陶瓷和水泥的主要原料之一 B．过程①的化学方程式为 C．通过，实现粗硅的制备 D．过程④的化学方程式为 [典例6]下列说法错误的是 A．水泥生产过程中加入适量石膏可调节水泥的硬化速率 B．普通玻璃的主要成分为、和 C．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成 D．硅是应用最为广泛的半导体材料，可用来生产光导纤维 [典例7]化学对整个科技领域的发展起到了强有力的支撑和推动，下列说法正确的是 A．神舟十五号核心舱搭载的柔性太阳能电池板的核心材料是二氧化硅 B．制陶瓷的氮化硅属于传统无机非金属材料 C．应用于5G手机中的石墨烯导热膜属于新型无机非金属材料 D．石墨烯和碳纳米管都具有相当高的强度，都不能导电 [典例8]下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中 C．二氧化硅能与氢氧化钠、氢氟酸反应，是两性氧化物 D．在粗硅的制取中会发生反应，硅元素被还原，所以碳的还原性比硅的还原性强 [基础达标训练] 1．中华文化源远流长。下列文化宝藏主要成分不属于无机非金属材料的是 选项 A B C D 文化宝藏 名称 西周五祀卫青铜鼎 白玉镂雕 唐三彩陶罐 广彩瓷杯 A．A B．B C．C D．D 2．我国科学家成功合成3mm长的管状定向碳纳米管。这种碳纤维与石墨互为 A．同位素 B．同素异形体 C．同系物 D．同分异构体 3．材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关说法错误的是 A．光导纤维传输信号效果好，其主要原料是二氧化硅 B．石墨烯是一种化合物，具有热导率高、电阻率低的性质 C．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃、水泥 D．硅在自然界中主要以硅酸盐和氧化物形式存在，高纯硅可做芯片 4．目前，陶瓷仍然在人类生活中扮演着重要角色。下列说法错误的是 A．大多数硅酸盐材料的性质都很稳定 B．陶瓷卫生洁具的材质属于硅酸盐材料 C．石英玻璃的主要成分是硅酸盐 D．黏土是烧制陶瓷的主要原料 5．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如图： 下列说法不正确的是 A．步骤①、②和③中的反应均为氧化还原反应 B．由步骤②和③中的反应可知，通过调控反应温度能改变反应进行的方向 C．流程中的和可循环利用 D．步骤③中的可用焦炭代替 6．2023年《自然》刊载了我国科研人员研发的一种薄如纸、可弯曲折叠的太阳能电池的研究成果。下列物质用于制作太阳能电池的是 A．二氧化硅 B．碳化硅 C．石墨烯 D．硅单质 7．中国是瓷器的故乡，钧瓷是宋代五大名窑瓷器之一，以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法正确的是 A．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物 B．瓷器中含有大量的金属元素，因此陶瓷属于金属材料 C．生产陶瓷、玻璃、水泥三大产品都要用到石灰石作原料 D．“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的变化 8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的叙述正确的是 A．焦炭还原石英砂可以制得粗硅：SiO2＋CSi(粗硅)＋CO2↑ B．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应，又和氢氟酸反应，故SiO2是两性氧化物 C．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 D．碱液能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞 9．下列物质不属于新型无机非金属材料的是 A．储氢合金 B．光导纤维 C．金刚砂 D．碳纳米管 10．高纯硅是现代信息、半导体和太阳能光伏发电等产业的基础材料。工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中正确的是 已知：①粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)。 A．过程①中发生的反应有 B．自然界中存在大量的游离态的硅 C．过程②发生了化合反应，过程④发生了置换反应 D．过程③提纯的方法为蒸馏 [能力提升训练] 11．下列关于硅及其化合物的说法错误的是 A．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 C．高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 12．下列说法不正确的是 A．二氧化硅生产的光导纤维能有效提高通信效率 B．中国华为集团自主研发的“麒麟”芯片在生产时需要用到高纯度的硅 C．普通玻璃的生产以纯碱、石灰石、石英砂为主要原料 D．工业上制硫酸和硝酸的最后一步都是用水来吸收 13．下列说法正确的是 A．石灰石、纯碱、石英砂是生产玻璃的原料 B．二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸 C．工业制备粗硅： D．依据，可推测硅酸的酸性比碳酸强 14．C、Si都是自然界中含量丰富的非金属元素，下列有关说法中正确的是 A．两种元素在自然界都既有游离态又有化合态 B．两种元素的+4价氧化物都属于酸性氧化物，都不与任何酸反应 C．酸性：H2SiO3＞H2CO3 D．两种元素形成的单质均存在同素异形体 15．下列物质与其俗名(或主要成分)匹配，且相关叙述合理的是 A．胆矾：，蓝色晶体 B．石膏：，可用来调节水泥的硬化速率 C．苏打：，溶于水呈碱性 D．水玻璃：，可用作黏合剂和防火剂 16．下列说法正确的是 A．二氧化硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．传统陶瓷和新型陶瓷的主要成分都是硅酸盐 C．碳纳米管和足球烯(C60)的物理性质有较大差异 D．硅氧四面体结构(如上图)中，每个Si结合4个O，每个O结合1个Si 17．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的叙述正确的是 A．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键形成硅氧四面体结构 B．玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品 C．既能和氢氧化钠溶液反应，又和氢氟酸反应，故是两性氧化物 D．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是单质硅 18．《中国制造2025》是中国政府实施“制造强国”战略的首个十年纲领，新材料的开发与化学密切相关。下列有关说法错误的是 A．“雪龙号”破冰船采用的高柔韧性钢材属于混合物 B．“玉兔二号”月球车的钛合金筛网轮属于金属材料 C．我国自主研发的5G芯片“巴龙5000”与光导纤维的主要成分相同 D．“嫦娥四号”探测器所使用的碳纤维是一种新型非金属材料 19．下列物质的用途不正确的是 A．液氨可用作制冷剂 B．SO2可用作纸浆的漂白 C．浓硫酸可用作干燥剂 D．硅是制造光导纤维的材料 20．下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是 A．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面 B．太阳能发电板的主要材料是 C．工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料 D．氧化铝陶瓷、碳纳米管、光导纤维均属于新型无机非金属材料 21．目前，中国在5G技术领域发展得越来越好，5G芯片的主要材质是高纯度硅。已知用硝酸与氢氟酸的混合液作制作芯片的刻蚀液，发生的反应为 (反应未配平)。下列有关叙述错误的是 A．硅是应用最为广泛的半导体材料 B．该反应中还原性： C．该反应中作氧化剂，发生氧化反应 D．该反应转移电子时，生成 22．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列说法错误的是 A．“还原”反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ B．“高温氮化”反应中N2是氧化剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的镁粉 D．“稀酸Y”不能选用稀硫酸 23．如图所示是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。 下列说法错误的是 A．步骤①中反应的化学方程式： B．石英砂的主要成分二氧化硅可分别与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，故它属于两性氧化物 C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有和H2 D．若混合物分离后，得到的物质的量之比为，则理论上需要额外补充H2 24．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是 A．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，熔沸点较低 B．普通玻璃的主要成分为纯碱、石灰石、石英砂 C．晶体硅具有半导体性质，可用于生产计算机芯片 D．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型无机非金属材料 25．硅单质及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)的原子结构示意图为 。 (2)实验使用的溶液应盛放在 中(填标号)，是为了防止 反应(写离子方程式)。 a．带玻璃塞的细口玻璃瓶中 b．带玻璃塞的广口棕色玻璃瓶中 c．带橡胶塞的细口玻璃瓶中 (3)高温还原可得到高纯硅，实验室用下列装置模拟该过程(部分加热装置已略去)。已知：的沸点为，遇水剧烈反应生成硅酸。 ①装置B中采取热水浴的目的是 ，装置C中发生的反应为 。 ②该装置存在的缺陷是 。 ③为提高装置A中反应的速率，可以采取的措施是 (任写一条)。 (4)硅元素有无定形硅和晶体硅两种单质，它们互为 。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练] →[能力提升训练] [学习目标]　 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。 [思维导图] [核心知识梳理]　 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含有硅、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．硅酸盐结构及其特性 (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，许多这样的四面体通过顶角的O相互连接，即每个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．常见的三大硅酸盐材料 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（调节水泥的硬化速度） 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 1.硅元素 (1)含量：地壳中含量仅次于氧，居于第二位。 (2)存在：以化合态存在，主要是二氧化硅和硅酸盐。 (3)特点 硅原子最外层有4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。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．硅单质的化学性质 (1)常温下 ①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 ②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)加热或高温条件下 ①与O2反应：Si＋O2SiO2 ②与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 ③与C反应：Si＋CSiC 3．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 4．硅的用途 高纯硅广泛用于信息技术和新能源技术等领域，如生产计算机芯片和硅太阳能电池。 三、二氧化硅 1．存在 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是SiO2。 2．SiO2的结构和物理性质 SiO2中Si原子和O原子形成空间网状结构，故不存在单个的SiO2分子。SiO2的空间网状结构决定了其具有熔点高、硬度大、难溶于水等特点。 3．SiO2的化学性质 (1)酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 (2)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↑ (3)与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 4．用途 纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作光导纤维。 5．Na2SiO3 (1)Na2SiO3是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。 (2)Na2SiO3在空气中放置易与空气中CO2反应而变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓ (3)Na2SiO3是制备黏合剂和木材防火剂等的原料。 6．硅酸盐氧化物形式的书写 硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为： (1)顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 (2)原则：各元素原子总个数比符合原来的组成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2 (3)各元素的化合价不能改变。 7．硅酸(H2SiO3)的性质 (1)硅酸是难溶于水的弱酸(比H2CO3酸性弱)，可与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (2)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 四、新型无机非金属材料 1．新型陶瓷 (1)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (2)碳化硅(SiC) 碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度很大，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。 (3)新型陶瓷种类：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。 2．碳纳米材料 (1)富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是C60。 (2)碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，具有高强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 [典例分析] [典例1]下列古文物的主要成分属于硅酸盐的是 A．战国水晶杯 B．青铜剑 C．陶罐 D．金丝楠木 【答案】C 【详解】A．战国水晶杯的主要成分为；故A不选； B．青铜剑为铜合金；故B不选； C．陶的主要成分为硅酸盐；故C选； D．金丝楠木的主要成分为纤维素，故D不选； 答案选C。 [典例2]下列实验仪器的主要成分不是硅酸盐材质的是 A．试管 B．硬质石英管 C．坩埚 D．蒸发皿 【答案】B 【详解】A．试管的材质是玻璃，主要成分为硅酸盐，A不符合； B．硬质石英管的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，B符合； C．坩埚的材质为陶瓷，主要成分为硅酸盐，C不符合； D．蒸发皿的材质为陶瓷，主要成分为硅酸盐，D不符合； 故选B。 [典例3]化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法错误的是 A．水泥、玻璃、陶瓷是三大传统硅酸盐产品 B．千家万户通光纤，光纤的主要材质为 C．华为首款手机芯片的主要成分是 D．中国空间站使用的太阳能电池帆板的主要成分是 【答案】C 【详解】A．水泥、玻璃、陶瓷均为硅酸盐制品，是三大传统硅酸盐产品，A正确； B．二氧化硅具有对光良好的全反射作用，光纤通信使用的光缆主要成分是SiO2，B正确； C．Si为常见的半导体材料，手机芯片主要成分硅单质，C错误；   D．太阳帆板的基本原理是利用硅（Si）和某些金属的光电效应，主要成分是Si，D正确； 故选C。 [典例4]材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法正确的是 A．碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型无机非金属材料 B．晶体硅的主要用途是制造光导纤维 C．陶瓷是以黏土为原料制成的 D．普通玻璃的主要成分为纯碱、石灰石、石英砂 【答案】C 【详解】A．碳化硅陶瓷、石墨烯都是新型无机非金属材料，水泥是传统无机非金属材料，故A错误； B．晶体硅主要用于制造半导体和芯片，光导纤维的主要成分是二氧化硅，故B错误； C．陶瓷是以黏土为原料制成的传统的硅酸盐产品，故C正确； D．生成玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英砂，普通玻璃的主要成分为硅酸盐和二氧化硅，故D错误； 答案选C。 [典例5]高纯硅可采用以下方法制备。下列说法正确的是 A．石英砂是制陶瓷和水泥的主要原料之一 B．过程①的化学方程式为 C．通过，实现粗硅的制备 D．过程④的化学方程式为 【答案】D 【分析】SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO得到粗硅，粗硅和HCl生成SiHCl3，SiHCl3在高温下和氢气反应生成高纯硅。 【详解】A．水泥的原料是黏土和石灰石，不需要石英砂，石英砂可以作为陶瓷的原材料，而黏土才是制陶瓷和水泥的主要原料之一，故A错误； B．过程①是制备粗硅，SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO，反应方程式为，故B错误； C．不与溶液反应，不能通过该途径提纯粗硅，故C错误； D．过程④是SiHCl3在高温下和氢气反应生成高纯硅，反应为：，故D正确； 故答案选D。 [典例6]下列说法错误的是 A．水泥生产过程中加入适量石膏可调节水泥的硬化速率 B．普通玻璃的主要成分为、和 C．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成 D．硅是应用最为广泛的半导体材料，可用来生产光导纤维 【答案】D 【详解】A．水泥具有水硬性，水泥生产过程中加入适量石膏可调节水泥的硬化速率，A正确； B．普通玻璃是传统无机非金属材料，主要成分为、和，B正确； C．陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于具有耐高温、耐腐蚀特性的传统无机非金属材料，C正确； D．SiO2可用来生产光导纤维，是半导体材料，D错误； 故选D。 [典例7]化学对整个科技领域的发展起到了强有力的支撑和推动，下列说法正确的是 A．神舟十五号核心舱搭载的柔性太阳能电池板的核心材料是二氧化硅 B．制陶瓷的氮化硅属于传统无机非金属材料 C．应用于5G手机中的石墨烯导热膜属于新型无机非金属材料 D．石墨烯和碳纳米管都具有相当高的强度，都不能导电 【答案】C 【详解】A．太阳能电池板的核心材料是单质硅，故A错误； B．氮化硅属于新型无机非金属材料，故B错误； C．石墨烯的独特性质使其在5G手机中作为导热膜时，能够有效地传导热量，帮助散热，属于新型无机非金属材料，故C正确； D．石墨烯具有良好的导电性能，故D错误； 答案选C。 [典例8]下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中 C．二氧化硅能与氢氧化钠、氢氟酸反应，是两性氧化物 D．在粗硅的制取中会发生反应，硅元素被还原，所以碳的还原性比硅的还原性强 【答案】A 【详解】A．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，A正确； B．硅酸钠属于盐，溶液显碱性，所以硅酸钠溶液不可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中，应该用橡胶塞，B错误； C．二氧化硅能与氢氧化钠、氢氟酸反应，但属于酸性氧化物，C错误； D．Si的还原性比C的强，反应在高温下进行，且产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，D错误； 故选A。 [基础达标训练] 1．中华文化源远流长。下列文化宝藏主要成分不属于无机非金属材料的是 选项 A B C D 文化宝藏 名称 西周五祀卫青铜鼎 白玉镂雕 唐三彩陶罐 广彩瓷杯 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．西周五祀卫鼎属于青铜器，主要由铜、锡等金属材料制成，A符合题意； B．玉主要成分为无机非金属材料，B不符合题意； C．唐三彩陶罐的主要成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，C不符合题意； D．广彩瓷杯主要成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，D不符合题意； 故选A。 2．我国科学家成功合成3mm长的管状定向碳纳米管。这种碳纤维与石墨互为 A．同位素 B．同素异形体 C．同系物 D．同分异构体 【答案】B 【详解】同位素是指核电荷数相同的同种元素的不同种核素；同素异形体是指同种元素形成的不同种单质；同系物是指结构相似，分子组成相差若干个CH2原子团的有机化合物；同分异构体是指分子式相同、结构不同的有机化合物。 碳纤维与石墨均是碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体。 答案选B。 3．材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关说法错误的是 A．光导纤维传输信号效果好，其主要原料是二氧化硅 B．石墨烯是一种化合物，具有热导率高、电阻率低的性质 C．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃、水泥 D．硅在自然界中主要以硅酸盐和氧化物形式存在，高纯硅可做芯片 【答案】B 【详解】A．二氧化硅能够使光线发生全反射，可用于生产光导纤维，A正确； B．石墨烯由碳元素组成，属于非金属单质，不是化合物，B错误； C．陶瓷、玻璃、水泥是常见的硅酸盐材料，在日常生活中随处可见，属于传统的无机非金属材料，C正确； D．硅单质在自然界中不能稳定存在，主要以硅酸盐和氧化物形式存在，高纯硅具有半导体性质，可用做芯片，D正确； 答案选B。 4．目前，陶瓷仍然在人类生活中扮演着重要角色。下列说法错误的是 A．大多数硅酸盐材料的性质都很稳定 B．陶瓷卫生洁具的材质属于硅酸盐材料 C．石英玻璃的主要成分是硅酸盐 D．黏土是烧制陶瓷的主要原料 【答案】C 【详解】A．大多数硅酸盐材料的性质都很稳定，熔点高且难溶于水，A正确； B．陶瓷的主要成分就是硅酸盐，属于硅酸盐材料，B正确； C．石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C错误； D．制陶瓷的主要原料是黏土，D正确； 故选C。 5．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如图： 下列说法不正确的是 A．步骤①、②和③中的反应均为氧化还原反应 B．由步骤②和③中的反应可知，通过调控反应温度能改变反应进行的方向 C．流程中的和可循环利用 D．步骤③中的可用焦炭代替 【答案】D 【分析】石英砂(主要成分为SiO2)，与碳在2000℃条件下反应生成粗硅和一氧化碳，粗硅与氯化氢在300℃条件下反应生成SiHCl3和氢气， SiHCl3与氢气在1100℃条件下反应生成高纯硅和氯化氢，达到制备高纯硅的目的，据此分析解题。 【详解】A．①反应方程式为：，②反应方程式为：，③反应方程式为：，均有化合价的变化，A正确； B．②反应方程式为：，③反应方程式为：，根据反应条件可知B正确； C．根据流程和节约成本可知，流程中HCl和H2可以循环利用，C正确； D．步骤③中的H2用焦炭代替会产生杂质，D错误； 故选D。 6．2023年《自然》刊载了我国科研人员研发的一种薄如纸、可弯曲折叠的太阳能电池的研究成果。下列物质用于制作太阳能电池的是 A．二氧化硅 B．碳化硅 C．石墨烯 D．硅单质 【答案】D 【详解】A．二氧化硅可用于生产光导纤维，A错误； B．碳化硅可用于生产砂轮、砂纸等，B错误； C．石墨烯具有吸附和分离污染物的能力，可用于环境治理和净化，C错误； D．硅单质可用于生产半导体材料、太阳能电池等，D正确； 故选D。 7．中国是瓷器的故乡，钧瓷是宋代五大名窑瓷器之一，以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法正确的是 A．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物 B．瓷器中含有大量的金属元素，因此陶瓷属于金属材料 C．生产陶瓷、玻璃、水泥三大产品都要用到石灰石作原料 D．“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的变化 【答案】D 【详解】A．瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，A错误； B．陶瓷属于无机非金属材料，B错误； C．水泥的原料是石灰石、黏土、石膏等，玻璃的原料是石英、纯碱、石灰石等，陶瓷的原料是粘土等，C错误； D．不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化，D正确； 故选D。 8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的叙述正确的是 A．焦炭还原石英砂可以制得粗硅：SiO2＋CSi(粗硅)＋CO2↑ B．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应，又和氢氟酸反应，故SiO2是两性氧化物 C．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 D．碱液能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞 【答案】D 【详解】A．焦炭还原石英砂可以制得粗硅同时生成CO：SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑，故A错误； B．SiO2能和氢氧化钠溶液反应生成盐和水，为酸性氧化物；能和氢氟酸反应，是二氧化硅的一个特性，故B错误； C．水晶饰物的主要成分是二氧化硅，不是是硅酸盐制品，故C错误； D．碱液能用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞因为氢氧化钠会和玻璃中二氧化硅反应生成粘性强的硅酸钠，故D正确； 答案选D。 9．下列物质不属于新型无机非金属材料的是 A．储氢合金 B．光导纤维 C．金刚砂 D．碳纳米管 【答案】A 【详解】A．新型合金材料储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，不属于新型无机非金属材料， A符合题意； B．光导纤维主要成分SiO2，属于新型无机非金属材料，B不符合题意； C．金刚砂是碳化硅，化学式为SiC，属于新型无机非金属材料，C不符合题意； D．碳纳米管是碳元素的一种单质，属于新型无机非金属材料，D不符合题意； 答案选A。 10．高纯硅是现代信息、半导体和太阳能光伏发电等产业的基础材料。工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中正确的是 已知：①粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)。 A．过程①中发生的反应有 B．自然界中存在大量的游离态的硅 C．过程②发生了化合反应，过程④发生了置换反应 D．过程③提纯的方法为蒸馏 【答案】D 【分析】由题干工艺流程图可知，石英砂(主要成分SiO2)在高温下与焦炭反应转化为粗硅，反应原理为：，粗硅与HCl在高温下转化为粗SiHCl3，反应原理为：Si(粗硅)+3HClSiHCl3+H2，粗SiHCl3经过蒸馏得到纯SiHCl3，然后再高温下用H2还原SiHCl3即可得到高纯硅，反应原理为：SiHCl3+H2Si(高纯硅)+3HCl，石英砂与焦炭、N2在高位下反应制得氮化硅，据此分析解题。 【详解】A．由题干流程图可知，过程①中焦炭过量，故生成CO，而不是CO2，则发生的反应有，A错误； B．由于Si是亲氧元素，故自然界中不存在游离态的硅，而是全部以化合态的形成存在主要以SiO2和硅酸盐的形成存在，B错误； C．由分析可知，过程②发生的反应方程式为：Si(粗硅)+3HClSiHCl3+H2，该反应不属于化合反应，过程④发生的反应方程式为：SiHCl3+H2Si(高纯硅)+3HCl，该反应属于置换反应，C错误； D．由题干已知信息可知，粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)，则过程③提纯的方法为蒸馏，D正确； 故答案为：D。 [能力提升训练] 11．下列关于硅及其化合物的说法错误的是 A．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 C．高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 【答案】B 【详解】A．硅元素在自然界以化合态存在，主要是硅酸盐，是构成一些岩石和矿物的基本元素，A正确；     B．水晶主要成分为二氧化硅，属于氧化物，不是硅酸盐，B错误； C．高纯度的硅是良好的半导体材料，则可用于制造计算机芯片，C正确； D．陶瓷的主要原料是黏土，黏土的主要成分是硅酸盐，陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，D正确； 故答案为：B。 12．下列说法不正确的是 A．二氧化硅生产的光导纤维能有效提高通信效率 B．中国华为集团自主研发的“麒麟”芯片在生产时需要用到高纯度的硅 C．普通玻璃的生产以纯碱、石灰石、石英砂为主要原料 D．工业上制硫酸和硝酸的最后一步都是用水来吸收 【答案】D 【详解】A．二氧化硅具有良好的导光性，是制造光导纤维的主要原料，有效提高通信效率，故A正确； B．硅是半导体，“麒麟”芯片生产时需要用到硅，故B正确； C．制普通玻璃的主要原料为纯碱、石灰石和石英砂，反应的化学方程式分别为：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑，故C正确； D．工业制硫酸最后一步是用浓硫酸吸收SO3，防止形成酸雾，降低吸收效率，故D错误； 答案选D。 13．下列说法正确的是 A．石灰石、纯碱、石英砂是生产玻璃的原料 B．二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸 C．工业制备粗硅： D．依据，可推测硅酸的酸性比碳酸强 【答案】A 【详解】A．生产玻璃的原料有石灰石、纯碱、石英砂，故A正确； B．二氧化硅与水不反应，故B错误； C．工业制备粗硅的方程式为，故C错误； D．碳酸的酸性大于硅酸，是高温条件下的反应，不能据此推测硅酸的酸性比碳酸强，故D错误； 选A。 14．C、Si都是自然界中含量丰富的非金属元素，下列有关说法中正确的是 A．两种元素在自然界都既有游离态又有化合态 B．两种元素的+4价氧化物都属于酸性氧化物，都不与任何酸反应 C．酸性：H2SiO3＞H2CO3 D．两种元素形成的单质均存在同素异形体 【答案】D 【详解】A．元素在自然界中无游离态，元素在自然界中有游离态，如：石墨、金刚石等，A错误； B．两种元素的价氧化物分别是和，都属于酸性氧化物，但是可以与弱酸反应：，B错误； C．根据元素周期律，由于氧化性，所以其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱应该是：，C错误； D．两种元素形成的单质均存在同素异形体，自然界中，硅存在晶体硅和无定形硅同素异形体；元素形成的同素异形体比较多，如：石墨、金刚石、等，D正确； 故选D。 15．下列物质与其俗名(或主要成分)匹配，且相关叙述合理的是 A．胆矾：，蓝色晶体 B．石膏：，可用来调节水泥的硬化速率 C．苏打：，溶于水呈碱性 D．水玻璃：，可用作黏合剂和防火剂 【答案】D 【详解】A．胆矾为五水硫酸铜，化学式为：，故A错误； B．石膏化学式为，可用来调节水泥的硬化速率，故B错误； C．苏打化学式为，溶于水水解呈碱性，故C错误； D．的水溶液俗称水玻璃，具有粘性，不易燃烧，可用作黏合剂和防火剂，故D正确； 故选D。 16．下列说法正确的是 A．二氧化硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．传统陶瓷和新型陶瓷的主要成分都是硅酸盐 C．碳纳米管和足球烯(C60)的物理性质有较大差异 D．硅氧四面体结构(如上图)中，每个Si结合4个O，每个O结合1个Si 【答案】C 【详解】A．晶体硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，故A错误； B．传统陶瓷的主要成分都是硅酸盐，新型陶瓷的主要成分为氧化物、硅酸盐和氮化物等，故B错误； C．碳纳米管和足球烯(C60)是碳元素的同素异形体，物理性质有较大差异，故C正确； D．硅氧四面体结构(如上图)中，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si，故D错误； 答案选C。 17．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的叙述正确的是 A．硅酸盐中硅、氧原子之间以离子键形成硅氧四面体结构 B．玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品 C．既能和氢氧化钠溶液反应，又和氢氟酸反应，故是两性氧化物 D．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是单质硅 【答案】D 【详解】A．硅酸盐中硅、氧原子之间以共价键形成硅氧四面体结构，故A错误； B．水晶项链的主要成分是二氧化硅，不是是硅酸盐制品，故B错误； C．SiO2能和氢氧化钠溶液反应生成盐和水，为酸性氧化物；能和氢氟酸反应，是二氧化硅的一个特性，故C错误； D．硅具有半导体特性，广泛应用于制造手机芯片，故D正确； 故选D。 18．《中国制造2025》是中国政府实施“制造强国”战略的首个十年纲领，新材料的开发与化学密切相关。下列有关说法错误的是 A．“雪龙号”破冰船采用的高柔韧性钢材属于混合物 B．“玉兔二号”月球车的钛合金筛网轮属于金属材料 C．我国自主研发的5G芯片“巴龙5000”与光导纤维的主要成分相同 D．“嫦娥四号”探测器所使用的碳纤维是一种新型非金属材料 【答案】C 【详解】A．钢材的主要成分是铁，还含有其他杂质和合金元素，因此属于混合物‌，A正确； B．钛合金筛网轮属于金属材料，B正确； C．5G芯片“主要成分为高纯硅，光导纤维的主要成分为二氧化硅，C错误； D．碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于新型无机非金属材料‌，D正确； 故选C。 19．下列物质的用途不正确的是 A．液氨可用作制冷剂 B．SO2可用作纸浆的漂白 C．浓硫酸可用作干燥剂 D．硅是制造光导纤维的材料 【答案】D 【详解】A．液氨汽化时要吸收大量的热，具有制冷作用，因此常用作制冷剂，A正确； B．二氧化硫的漂白原理是通过与有色物质反应生成无色化合物，B正确； C．浓硫酸具有吸水性，可用作一些气体的干燥剂，C正确； D．二氧化硅是制造光导纤维的材料，D错误； 故选D。 20．下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是 A．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面 B．太阳能发电板的主要材料是 C．工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料 D．氧化铝陶瓷、碳纳米管、光导纤维均属于新型无机非金属材料 【答案】B 【详解】A．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，A正确； B．太阳能发电板的主要材料是半导体材料单质，B错误； C．工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料，C正确； D．氧化铝陶瓷、碳纳米管、光导纤维均属于新型无机非金属材料，D正确； 故选B。 21．目前，中国在5G技术领域发展得越来越好，5G芯片的主要材质是高纯度硅。已知用硝酸与氢氟酸的混合液作制作芯片的刻蚀液，发生的反应为 (反应未配平)。下列有关叙述错误的是 A．硅是应用最为广泛的半导体材料 B．该反应中还原性： C．该反应中作氧化剂，发生氧化反应 D．该反应转移电子时，生成 【答案】C 【详解】A．硅是现阶段应用最为广泛的半导体材料，A正确； B．该反应中Si元素的化合价升高，Si单质作还原剂，NO2是还原产物，则该反应中还原性：，B正确； C．在该反应中，HNO3中的N元素化合价降低，作氧化剂，发生还原反应，C错误； D．根据该反应中元素化合价变化可知，每生成1molNO2，转移电子数为1mol，则该反应转移电子时，生成，D正确； 故选C。 22．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列说法错误的是 A．“还原”反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ B．“高温氮化”反应中N2是氧化剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的镁粉 D．“稀酸Y”不能选用稀硫酸 【答案】C 【分析】石英砂和焦炭在高温条件下反应生成Si和CO，获得的粗硅高温氮化得到Si3N4，Si3N4中的杂质Fe、Cu及其化合物可用稀硝酸酸洗除去。 【详解】A．石英砂和焦炭反应生成Si和CO，化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，A正确； B．高温氮化反应中Si与N2反应生成Si3N4，氮元素化合价降低，则N2是氧化剂，B正确； C．Mg与N2反应可以生成Mg3N2，因此操作X不可将原料气通过灼热的镁粉，应使用灼热的铜网除去原料气中的O2，C错误； D．Fe与稀硫酸反应，而铜不与稀硫酸反应，若使用稀硫酸，不能除去铜，因此稀酸Y应选用稀硝酸，D正确； 答案选C。 23．如图所示是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。 下列说法错误的是 A．步骤①中反应的化学方程式： B．石英砂的主要成分二氧化硅可分别与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，故它属于两性氧化物 C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有和H2 D．若混合物分离后，得到的物质的量之比为，则理论上需要额外补充H2 【答案】B 【分析】石英砂中主要成分为SiO2，与碳在高温下反应生成粗硅，，粗硅与HCl在300℃以上反应生成SiHCl3，SiHCl3中含有少量氢气以及SiCl4，SiCl4可被氢气还原为SiHCl3，纯SiHCl3在高温的条件下与H2反应生成纯Si，SiHCl3+H2Si+3HCl，据此回答。 【详解】A．根据分析，步骤①中反应的化学方程式为，故A正确； B．二氧化硅只能与氢氟酸反应，且生成物不是盐，而二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，其属于酸性氧化物，故B错误； C．结合反应过程，和可循环使用，故C正确； D．根据SiCl4+H2SiHCl3+HCl，SiHCl3+H2Si+3HCl，1molSiCl4和1molSiHCl3 完全转化为Si共需要 3molH2，现有 SiCl4、SiHCl3、H2 的物质的量之比为1：1：1，则理论上需要额外补充 H2，故D正确； 故选B。 24．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是 A．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，熔沸点较低 B．普通玻璃的主要成分为纯碱、石灰石、石英砂 C．晶体硅具有半导体性质，可用于生产计算机芯片 D．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型无机非金属材料 【答案】C 【详解】A．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，属于共价晶体，原子之间以强烈的共价键结合，结合力强，断裂需消耗很高能量，因而其熔沸点较高，A错误； B．制取普通玻璃的主要原料为纯碱、石灰石、石英砂，制取得到的玻璃成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，B错误； C．Si在元素周期表中位于金属与非金属交界处，其导电性介于导体与绝缘体之间，因此晶体硅具有半导体性质，可用于生产计算机芯片，C正确； D．石英玻璃、水泥都是传统无机非金属材料，而碳化硅陶瓷、石墨烯则都是新型无机非金属材料，D错误； 故合理选项是C。 25．硅单质及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)的原子结构示意图为 。 (2)实验使用的溶液应盛放在 中(填标号)，是为了防止 反应(写离子方程式)。 a．带玻璃塞的细口玻璃瓶中 b．带玻璃塞的广口棕色玻璃瓶中 c．带橡胶塞的细口玻璃瓶中 (3)高温还原可得到高纯硅，实验室用下列装置模拟该过程(部分加热装置已略去)。已知：的沸点为，遇水剧烈反应生成硅酸。 ①装置B中采取热水浴的目的是 ，装置C中发生的反应为 。 ②该装置存在的缺陷是 。 ③为提高装置A中反应的速率，可以采取的措施是 (任写一条)。 (4)硅元素有无定形硅和晶体硅两种单质，它们互为 。 【答案】(1) (2) c (3)使SiHCl3气化，产生SiHCl3蒸气 +H2Si+3HCl 装置A和B之间没有干燥装置 适当加热或适当提高硫酸的浓度 (4)同素异形体 【分析】根据实验装置知，装置A中制备H2，SiHCl3沸点33℃，装置C用热水浴加热产生SiHCl3蒸气，与H2混合后进入装置C中反应，生成Si和HCl，装置D防止空气中水蒸气进入装置E并吸收反应生成的HCl，据此答题。 【详解】（1） 是14号元素，原子结构示意图为。 （2）因NaOH碱性溶液能与玻璃中的二氧化硅反应生成黏合性的物质，将瓶塞和瓶口黏结在一起，从而无法打开，而溶液应放置细口瓶中，所以贮存在具有橡胶塞的细口瓶中，故选c，离子方程式为：。 （3）①装置B中采取热水浴的目的是使SiHCl3气化，产生SiHCl3蒸气；装置C中和H2反应生成Si和HCl，化学方程式为：+H2Si+3HCl； ②装置A中制备的H2不干燥，SiHCl3遇水剧烈反应，该装置存在的缺陷是：装置A和B之间没有干燥装置； ③为提高装置A中反应的速率，可以采取的措施是：适当加热或适当提高硫酸的浓度。 （4）同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质，硅元素有无定形硅和晶体硅两种单质，它们互为同素异形体。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$