专题03 无机非金属材料（知识串讲+专题检测）-2024-2025学年高一化学下学期期中期末核心考点大通关（人教版2019必修第二册）

专题03 无机非金属材料 一、硅酸盐材料 1．从组成上看，无机非金属材料多含有硅、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．硅酸盐材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等。 3．在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。 4．下列硅酸盐材料的主要原料分别是： （1）陶瓷——黏土； （2）玻璃——纯碱、石灰石、石英砂； （3）水泥——黏土和石灰石。 5．常见的硅酸盐——Na2SiO3 (1)硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。 (2)硅酸钠在空气中放置易与空气中CO2反应而变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (3)硅酸钠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)规律：各元素的化合价不能改变。 二、新型无机非金属材料 1．硅 (1)硅元素在周期表中的位置为第三周期、第ⅣA族，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料。 (2)硅单质的化学性质 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↑。 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)高纯硅的制备原理 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 高纯硅可用于生产计算机芯片和硅太阳能电池。 2．二氧化硅 (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 (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。 3．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。 4．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。 1．化学与生活息息相关，下列说法错误的是 A．食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白，防腐和抗氧化等作用 B．工业上将氨气转化为其他铵态化肥属于人工固氮 C．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 D．正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为5.6，而酸雨的pH小于5.6 【答案】B 【详解】A．二氧化硫具有杀菌消毒、抗氧化和漂白能力，食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化的作用，但要在规定的范围内使用，控制好用量，A正确； B．人工固氮是将游离态氮转化为化合态氮，而氨气为化合物，B错误； C．硅是良好的半导体材料，是能将太阳能转换为电能的常用材料，C正确； D．正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为5.6，当雨水的pH小于5.6时为酸雨，D正确； 故选B。 2．化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是 A．歼-20战斗机采用大量先进复合材料、石墨烯材料等，其中石墨烯材料属于有机高分子材料 B．“天宫二号”空间运行的动力源泉—太阳能电池帆板，核心材料为晶体硅 C．玻璃、水泥、光导纤维等均属于硅酸盐材料 D．城市建筑群易受酸雨腐蚀，pH<7的雨水为酸雨 【答案】B 【详解】A．石墨烯属于无机非金属材料，A错误； B．太阳能电池帆板的核心材料为晶体硅，B正确； C．玻璃、水泥属于硅酸盐材料，光导纤维为SiO2，不属于硅酸盐材料，C错误； D．pH<5.6的雨水为酸雨，D错误； 故选B。 3．下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是 A．陶瓷是以黏土和石灰石作为原料，经高温烧结而成的 B．因SiO2能导电，故SiO2可用来生产光导纤维 C．碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料 D．瓷坩埚及石英坩埚能与氢氟酸接触，也能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作 【答案】C 【详解】A．陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成的，故A错误； B．SiO2不导电，因SiO2具有优良光学特性，故SiO2可用来生产光导纤维，故B错误； C．碳化硅是新型无机非金属材料，碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料，故C正确； D．二氧化硅能与氢氧化钠反应，瓷坩埚及石英坩埚不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作，故D错误； 选C。 4．下列离子方程式正确的是 A．FeO溶于稀HNO3：FeO+2H+=Fe2++H2O B．向Na2SiO3溶液中通入过量CO2：SiO+CO2+H2O=+H2SiO3↓ C．少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中：Ca2+＋2ClO-＋SO2＋H2O=CaSO3↓＋2HClO D．向Na2SO3溶液中通入等物质的量的氯气：Cl2++H2O=+2+2H+ 【答案】D 【详解】A．氧化亚铁与稀硝酸发生氧化还原反应，正确的离子方程式为：+3FeO+10H+=3Fe3++NO↑+5H2O，故A错误； B．向Na2SiO3溶液中通入过量CO2，二氧化碳过量，反应生成碳酸氢根离子，其离子方程式为：+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+，故B错误； C．少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中，二者发生氧化还原反应，正确的离子反应为：SO2+H2O+Ca2++3ClO-=CaSO4↓+2HClO+Cl-，故C错误； D．向Na2SO3溶液中通入等物质的量的氯气，发生氧化还原反应生成NaCl、硫酸钠，离子方程式为：Cl2++H2O=+2+2H+，故D正确； 故选D。 5．材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法正确的是 A．碳化硅属于新型陶瓷，可用作耐高温半导体材料 B．生产水泥的原料是纯碱、石灰石、石英砂 C．高考涂答题卡用的铅笔芯的主要成分是铅 D．光伏电站使用的太阳能电池和通信工程使用的光导纤维的主要成分都是二氧化硅 【答案】A 【详解】A．SiC熔沸点高，硬度大，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料，故A正确； B．生产水泥的主要原料是黏土、石灰石，在水泥回转窑中反应生成水泥，生产玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英，故B错误； C．石墨质软，能在纸上留下灰黑色痕迹，是制作铅笔芯的常用材料，故C错误； D．硅是良好的半导体材料，太阳能光电池成分为晶体硅，不是二氧化硅，故D错误； 故选A。 6．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。 7．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。 8．化学创造美好生活，下列说法错误的是 A．超导陶瓷可应用于磁悬浮技术 B．手机芯片和光导纤维的主要成分都是硅单质 C．光化学烟雾和臭氧层空洞的形成均与NOx有关 D．SiC硬度很大，可用作砂轮的磨料，是一种新型无机非金属材料 【答案】B 【详解】A．超导陶瓷在一定的低温条件下具有零电阻和完全抗磁性等特性，利用其完全抗磁性可以应用于磁悬浮技术，A正确； B．手机芯片的主要成分是硅单质，光导纤维的主要成分是二氧化硅，B错误； C．NOx是造成光化学烟雾的主要原因，且NOx等物质进入平流层后，会与臭氧发生反应，破坏臭氧层，则光化学烟雾和臭氧层空洞的形成均与NOx有关，C正确； D．SiC中的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，可用作砂轮的磨料，是一种新型无机非金属材料，D正确； 故选B。 9．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。 10．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。 11．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。 12．下列物质与其用途对应错误的是 A．氨气——作制冷剂 B．浓硝酸——作氧化剂 C．SiO2——作半导体材料 D．浓硫酸——作脱水剂 【答案】C 【详解】A．氨气的沸点较高，易液化为液氨，液氨汽化时吸热，可以作制冷剂，故A正确； B．浓硝酸具有强氧化性，可以做作氧化剂，故B正确； C．SiO2具有一定的光学特性，可以用做光导纤维，晶体硅可以用做半导体材料，故C错误； D．浓硫酸具有脱水性，可以作脱水剂，故D正确； 答案选C。 13．下列说法不正确的是 A．陶瓷以黏土为主要原料，经高温烧结而成 B．普通玻璃以黏土、石灰石和石英砂为原料制得 C．加入适量的石膏可以调节水泥硬化速率 D．富勒烯，碳纳米管、石墨烯都属于无机非金属材料 【答案】B 【详解】A．黏土高温烧制得到陶瓷，所以制备陶瓷的主要原料为黏土，故A正确； B．生产普通玻璃的原料是石灰石、石英、纯碱，不用黏土，故B错误； C．石膏可以调节普通硅酸盐水泥硬化速率，通常可用作添加剂，故C正确； D．富勒烯、碳纳米管、石墨烯是碳单质，互为同素异形体，都属于无机非金属材料，故D正确； 故选B。 14．下列反应的离子方程式不正确的是 A．氨水中加入盐酸： B．过量的铁与稀硝酸反应： C．气体通入溴水中： D．向硅酸钠溶液中加入稀硫酸： 【答案】B 【详解】A．氨水中加入盐酸反应生成氯化铵和水，所给离子方程式正确，故A正确； B．过量的铁与稀硝酸反应生成氧化产物为硝酸亚铁，离子方程式为，故B错误； C．气体通入溴水中发生氧化还原反应生成硫酸和溴化氢，所给离子方程式正确，故C正确； D．向硅酸钠溶液中加入稀硫酸反应生成硅酸沉淀，所给离子方程式正确，故D正确； 故选B。 15．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。从石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应流程如下： 下列说法不正确的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．反应①②③均为氧化还原反应 C．流程中和可以循环利用 D．反应②与反应③互为可逆反应 【答案】D 【详解】A．制备粗硅的反应方为石英砂和碳高温生成CO和粗硅，为，A正确； B．反应①中碳、硅元素化合价改变；②中硅、氢元素化合价改变，③氢、硅元素化合价改变，均为氧化还原反应，B正确； C．在反应②中产生H2，可用于反应③还原SiHCl3制取Si单质，反应③产生的HCl可与粗硅反应制取SiHCl3，因此流程中HCl和H2可以循环利用，C正确；     D．反应②③反应温度不同，因此反应②与反应③不能互为可逆反应，D错误； 故选D。 16．材料与生活，生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料，新型无机非金属材料，高分子材料，复合材料等。 (1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活，交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一，下列不属于传统硅酸盐产品的是 (填标号)。 ①光导纤维      ②水泥     ③玻璃       ④陶瓷 (2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中二氧化硅的腐蚀作用而形成的，写出该反应的化学方程式 。 (3)在“双碳”目标影响下，光伏产业迎来“高光时刻”，高纯硅是光伏发电技术中重要的基础原料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： ①反应II的化学方程式为 。 ②整个过程中必须严格控制无水无氧。在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质 。 ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种 (填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)。 (4)用海边的石英砂(含氯化钠.氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程如图所示： ①洗涤石英砂的目的是 。 ②将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是 。 ③在以上流程中，能否将盐酸改为NaOH溶液，请说明理由： 。 【答案】(1)① (2)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (3) 半导体 (4) 除去石英砂中的NaCl杂质 增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，提高生产效率 不能，因二氧化硅能与NaOH溶液反应 【详解】（1）①光导纤维为二氧化硅，是氧化物不是硅酸盐，①符合题意； ②水泥主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，②不合题意； ③玻璃主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，③不合题意； ④陶瓷主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，④不合题意； 故答案为：①； （2）氢氟酸（HF）与玻璃中的二氧化硅（SiO2）反应，生成气态的四氟化硅和水，反应的化学方程式为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O； （3）①反应Ⅱ是氢气和SiHCl3发生氧化还原反应生成硅单质和氯化氢，其化学方程式为： ； ②在有氧环境下，生成的硅单质会被氧气氧化成二氧化硅，会导致产品中混有二氧化硅； ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种半导体； （4）①洗涤石英砂的目的是除去石英砂中的可溶性的NaCl杂质； ②将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，提高生产效率； ③盐酸不可改为NaOH溶液，因为二氧化硅是酸性氧化物，可以和氢氧化钠反应，导致得不到二氧化硅； 17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的以上，硅单质及其化合物用途广泛。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯硅烷还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如图： 写出由纯制备高纯硅的化学反应方程式： 。 (2)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是 (填序号)。 A．高温结构陶瓷　　　B．生物陶瓷　　　C．导电陶瓷 (3)硅酸部分脱水可制成用作干燥剂的硅胶，硅酸是难溶于水的二元弱酸，写出硅酸与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式 。 (4)用溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现的用途是可作 的原料。可通过与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是 。 A．瓷坩埚　　　B．石英玻璃坩埚　　　C．氧化铝坩埚　　　D．铁坩埚 (5)许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，例如和田玉可表示为复杂氧化物形式，我国成功发射的嫦娥一号探月卫星发现月球上主要矿石有辉石、斜长石和橄榄石等，其中斜长石可写成氧化物形式为： 。 【答案】(1) (2)B (3) (4) 防火剂(阻燃剂) D (5) 【分析】石英砂主要成分为二氧化硅，二氧化硅与焦炭在高温条件下发生反应生成粗硅，粗硅与HCl在574K以上条件下发生反应生成粗品SiHCl3，粗品SiHCl3精馏得到纯品SiHCl3，SiHCl3在高温条件下被氢气还原生成高纯度硅； 【详解】（1）纯SiHCl3与氢气反应生成硅和氯化氢，方程式为； （2）用于人体器官的陶瓷，应具有良好的生物性能，故选B。 （3）硅酸是二元弱酸与足量氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，离子方程式为； （4）溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现不易燃烧的性质，可以用作防火剂(阻燃剂)的原料；SiO2和纯碱高温下反应生成和二氧化碳，故含SiO2的材料以及Al2O3的材料都能与碳酸钠高温下发生反应，故要用铁坩埚熔融纯碱，故选D； （5）硅酸盐写成氧化物形式时，低价金属氧化物在前，高价金属氧化物在后，若化合价相同，活泼金属氧化物在前，不活泼金属氧化物在后，最后写SiO2，故应写成的形式。 18．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题： (1)下列有关硅及其化合物的叙述错误的是________。 A．硅在自然界中主要以单质形式存在 B．硅是应用最广泛的半导体材料 C．高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D．二氧化硅可用于制造光导纤维 (2)是一种酸性氧化物。 盛装溶液的试剂瓶 （填“能”“不能”）用玻璃塞，原因是什么 （填化学方程式）。 (3)某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气，并探究氨气的性质（部分仪器已略去）。 请回答： ①实验室制备氨气的化学方程式为 。 ②检验氨气常用的方法有 。 ③用热毛巾热敷圆底烧瓶并打开装置B中的止水夹c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 。 ④为防止污染环境，以下装置（盛放的液体均为水）可用于吸收多余氨气的是 （填序号）。 【答案】(1)A (2) 不能 2NaOH+SiO2＝Na2SiO3+H2O (3) 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝证明有氨气,用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近，产生白烟，证明有氨气 极易溶于水，与水反应生成碱 ②④ 【详解】（1）A．硅在自然界中主要以化合物的形式存在，如二氧化硅，硅酸盐等，A错误； B．单质硅可用于制作芯片等物质，硅是应用最广泛的半导体材料，B正确； C．高纯度的硅是制作计算机芯片的主要原材料，C正确； D．二氧化硅可用于制造光导纤维，D正确； 故答案选A。 （2）NaOH能与SiO2反应生成硅酸钠，硅酸钠具有粘性，使得玻璃塞和试剂瓶黏住，因此不能用玻璃塞，化学方程式为2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O。 （3）①实验室用加热氢氧化钙和氯化铵固体混合物的方法制取氨气，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 ②检验氨气常用的方法为用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝证明有氨气，也可用玻璃棒蘸浓盐酸或者浓硝酸靠近，产生白烟，证明有氨气。 ③观察到烧瓶内产生了红色喷泉，首先说明氨气极易溶于水，使得烧瓶内气压瞬间减小，形成喷泉，其次说明氨气溶于水生成的一水合氨呈碱性，使酚酞溶液变红。 ④氨气极易溶于水，吸收多余氨气时需要进行防倒吸处理，①中无法吸收氨气，③中会发生倒吸，因此正确的装置为②④。 19．加热条件下，硅单质和反应生成是粗硅提纯的重要步骤。某小组设计如图所示装置完成上述转化（夹持装置略去）。已知：沸点，易溶于，能与水剧烈反应，在空气中易被氧化。请回答： (1)仪器的名称 ，装置A中浓硫酸的作用是 。 (2)如图组装好装置，检查好装置气密性，分别在各仪器中加入试剂并重新连接好装置。下一步操作是：先再 （用填空）。（A．点燃酒精灯  B．打开a旋塞加入浓硫酸） (3)写出装置中和反应的化学方程式 。 (4)E装置的作用是 。 (5)在潮湿的空气中易被氧化，生成一种氧化物，同时观察到有大量白雾产生，写出该反应的化学方程式 。 【答案】(1) 分液漏斗 浓硫酸与浓盐酸混合放热促使挥发 (2)B  A (3) (4)防止中水蒸气进入与反应 (5) 【分析】粗硅提纯：装置A，利用浓硫酸与浓盐酸混合放热促使氯化氢的挥发，打开分液漏斗活塞，从A中排出氯化氢气体，排尽装置中的空气，装置B，对氯化氢气体进行干燥，装置C，粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：，装置F中的氢氧化钠是为了吸收过量的氯化氢，装置E防止F中的水蒸气进入装置D与SiHCl3发生反应，装置D收集SiHCl3，通过装置F后，剩余气体为氢气，可通过点燃或气囊收集处理； 【详解】（1）仪器a为分液漏斗；装置A中浓硫酸的作用是与浓盐酸混合放热促使挥发； （2）打开分液漏斗活塞，从A中排出氯化氢气体，SiHCl3的沸点为33.0℃，易溶于有机溶剂，能与水剧烈反应，在空气中易被氧化，实验时，需先打开分液漏斗活塞，一段时间后，再点燃C处酒精灯，排尽装置中的空气，避免SiHCl3与空气中的水蒸气反应和被O2氧化； （3）由分析可知，装置中和反应的化学方程式为； （4）E装置的作用是防止中水蒸气进入与反应； （5）SiHCl3在潮湿的空气中被氧化，生成一种氧化物为二氧化硅，观察到有大量白雾产生，则为HCl形成的酸雾，故反应的化学方程式为。 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 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 $$ 专题03 无机非金属材料 一、硅酸盐材料 1．从组成上看，无机非金属材料多含有 等元素，具有耐 、抗腐蚀、硬度 等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐材料主要包括 等。 3．在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧 ，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。 4．下列硅酸盐材料的主要原料分别是： （1）陶瓷——黏土； （2）玻璃——纯碱、石灰石、石英砂； （3）水泥——黏土和石灰石。 5．常见的硅酸盐——Na2SiO3 (1)硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其水溶液俗称水玻璃。 (2)硅酸钠在空气中放置易与空气中CO2反应而变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2=== 。 (3)硅酸钠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)规律：各元素的化合价不能改变。 二、新型无机非金属材料 1．硅 (1)硅元素在周期表中的位置为第三周期、第ⅣA族，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的 材料。 (2)硅单质的化学性质 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↑。 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)高纯硅的制备原理 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2C ； ②Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 (4)硅的用途 高纯硅可用于生产计算机 和硅太阳能 。 2．二氧化硅 (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 (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 。 3．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。 4．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。 1．化学与生活息息相关，下列说法错误的是 A．食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白，防腐和抗氧化等作用 B．工业上将氨气转化为其他铵态化肥属于人工固氮 C．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 D．正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为5.6，而酸雨的pH小于5.6 2．化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是 A．歼-20战斗机采用大量先进复合材料、石墨烯材料等，其中石墨烯材料属于有机高分子材料 B．“天宫二号”空间运行的动力源泉—太阳能电池帆板，核心材料为晶体硅 C．玻璃、水泥、光导纤维等均属于硅酸盐材料 D．城市建筑群易受酸雨腐蚀，pH<7的雨水为酸雨 3．下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是 A．陶瓷是以黏土和石灰石作为原料，经高温烧结而成的 B．因SiO2能导电，故SiO2可用来生产光导纤维 C．碳化硅可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料 D．瓷坩埚及石英坩埚能与氢氟酸接触，也能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作 4．下列离子方程式正确的是 A．FeO溶于稀HNO3：FeO+2H+=Fe2++H2O B．向Na2SiO3溶液中通入过量CO2：SiO+CO2+H2O=+H2SiO3↓ C．少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中：Ca2+＋2ClO-＋SO2＋H2O=CaSO3↓＋2HClO D．向Na2SO3溶液中通入等物质的量的氯气：Cl2++H2O=+2+2H+ 5．材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法正确的是 A．碳化硅属于新型陶瓷，可用作耐高温半导体材料 B．生产水泥的原料是纯碱、石灰石、石英砂 C．高考涂答题卡用的铅笔芯的主要成分是铅 D．光伏电站使用的太阳能电池和通信工程使用的光导纤维的主要成分都是二氧化硅 6．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 7．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 8．化学创造美好生活，下列说法错误的是 A．超导陶瓷可应用于磁悬浮技术 B．手机芯片和光导纤维的主要成分都是硅单质 C．光化学烟雾和臭氧层空洞的形成均与NOx有关 D．SiC硬度很大，可用作砂轮的磨料，是一种新型无机非金属材料 9．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 10．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 11．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 12．下列物质与其用途对应错误的是 A．氨气——作制冷剂 B．浓硝酸——作氧化剂 C．SiO2——作半导体材料 D．浓硫酸——作脱水剂 13．下列说法不正确的是 A．陶瓷以黏土为主要原料，经高温烧结而成 B．普通玻璃以黏土、石灰石和石英砂为原料制得 C．加入适量的石膏可以调节水泥硬化速率 D．富勒烯，碳纳米管、石墨烯都属于无机非金属材料 14．下列反应的离子方程式不正确的是 A．氨水中加入盐酸： B．过量的铁与稀硝酸反应： C．气体通入溴水中： D．向硅酸钠溶液中加入稀硫酸： 15．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。从石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应流程如下： 下列说法不正确的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．反应①②③均为氧化还原反应 C．流程中和可以循环利用 D．反应②与反应③互为可逆反应 16．材料与生活，生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料，新型无机非金属材料，高分子材料，复合材料等。 (1)硅酸盐材料是重要的传统无机非金属材料，也是日常生活，交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一，下列不属于传统硅酸盐产品的是 (填标号)。 ①光导纤维      ②水泥     ③玻璃       ④陶瓷 (2)玻璃是重要的建筑和装饰材料，有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中二氧化硅的腐蚀作用而形成的，写出该反应的化学方程式 。 (3)在“双碳”目标影响下，光伏产业迎来“高光时刻”，高纯硅是光伏发电技术中重要的基础原料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： ①反应II的化学方程式为 。 ②整个过程中必须严格控制无水无氧。在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质 。 ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种 (填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)。 (4)用海边的石英砂(含氯化钠.氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程如图所示： ①洗涤石英砂的目的是 。 ②将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是 。 ③在以上流程中，能否将盐酸改为NaOH溶液，请说明理由： 。 17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的以上，硅单质及其化合物用途广泛。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯硅烷还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如图： 写出由纯制备高纯硅的化学反应方程式： 。 (2)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是 (填序号)。 A．高温结构陶瓷　　　B．生物陶瓷　　　C．导电陶瓷 (3)硅酸部分脱水可制成用作干燥剂的硅胶，硅酸是难溶于水的二元弱酸，写出硅酸与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式 。 (4)用溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现的用途是可作 的原料。可通过与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是 。 A．瓷坩埚　　　B．石英玻璃坩埚　　　C．氧化铝坩埚　　　D．铁坩埚 (5)许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，例如和田玉可表示为复杂氧化物形式，我国成功发射的嫦娥一号探月卫星发现月球上主要矿石有辉石、斜长石和橄榄石等，其中斜长石可写成氧化物形式为： 。 18．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题： (1)下列有关硅及其化合物的叙述错误的是________。 A．硅在自然界中主要以单质形式存在 B．硅是应用最广泛的半导体材料 C．高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D．二氧化硅可用于制造光导纤维 (2)是一种酸性氧化物。 盛装溶液的试剂瓶 （填“能”“不能”）用玻璃塞，原因是什么 （填化学方程式）。 (3)某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气，并探究氨气的性质（部分仪器已略去）。 请回答： ①实验室制备氨气的化学方程式为 。 ②检验氨气常用的方法有 。 ③用热毛巾热敷圆底烧瓶并打开装置B中的止水夹c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 。 ④为防止污染环境，以下装置（盛放的液体均为水）可用于吸收多余氨气的是 （填序号）。 19．加热条件下，硅单质和反应生成是粗硅提纯的重要步骤。某小组设计如图所示装置完成上述转化（夹持装置略去）。已知：沸点，易溶于，能与水剧烈反应，在空气中易被氧化。请回答： (1)仪器的名称 ，装置A中浓硫酸的作用是 。 (2)如图组装好装置，检查好装置气密性，分别在各仪器中加入试剂并重新连接好装置。下一步操作是：先再 （用填空）。（A．点燃酒精灯  B．打开a旋塞加入浓硫酸） (3)写出装置中和反应的化学方程式 。 (4)E装置的作用是 。 (5)在潮湿的空气中易被氧化，生成一种氧化物，同时观察到有大量白雾产生，写出该反应的化学方程式 。 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 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 $$