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 【思维导图串知识】 【知识清单】 一、硅酸盐材料 1．组成及结构：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。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。 2．三大硅酸盐材料及原料：三大硅酸盐材料主要包括 等，其主要原料分别是： （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。 3．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。 4．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。 一、单选题 1．硅酸盐材料在航天航空、医疗器械、建筑材料等领域有广泛应用。下列主要成分属于硅酸盐材料的是 A．陶瓷 B．手机芯片 C．光导纤维 D．钛合金 2．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是 A．石墨烯是有机化合物 B．石墨烯能导电，是电解质 C．碳纳米管具有丁达尔效应 D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体 3．马鞍山历史文化悠久，市博物馆馆藏文物丰富。下列文物中主要由无机非金属材料制成的是 A．青铜三足承盘香熏 B．青瓷莲瓣纹托盏 C．三国生活图漆盘 D．青铜铙 4．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 5．广州市战略性新兴产业发展“十四五”规划(2021-2025年)涉及的下列物质中，不属于新型无机非金属材料的是 A．用于超高清视频显示的低温多晶硅 B．用于新能源汽车的石墨烯电池 C．用于高分辨人工视网膜的聚酰亚胺 D．用于敏感元器件的氮化镓半导体 A．A B．B C．C D．D 6．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是 A．X为 B．和均可循环利用 C．是一种坚硬难熔的固体 D．①②③均属于氧化还原反应 7．下列关于无机非金属材料说法正确的是 A．硅是生产计算机芯片的原料，二氧化硅是制造太阳能电池的原料 B．“天和核心舱”电推进系统采用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料 C．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 D．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 8．下列无机非金属材料的主要成分是二氧化硅的是 A．华为手机的麒麟芯片 B．通讯使用的光导纤维 C．汽车上使用的钢化玻璃 D．白鹤滩水电站使用的水泥 9．工业上利用石英砂和焦炭制粗硅(含少量)，粗硅制备高纯硅和氮化硅，其流程如图所示。已知氮化硅不与除氢氟酸和磷酸以外的无机酸反应。下列有关流程中的化学反应表示错误的是 A．工业制粗硅： B．制高纯硅： C．高温氮化： D．酸洗： 10．氮化硅是一种性能优异的特殊功能材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性能好，化学性质稳定，其制备方法为氮化硅（未配平）。下列有关说法正确的是 A．氮化硅的化学式是SiN B．氮化硅属于传统无机非金属材料 C．氮化硅用于制作耐高温轴承 D．反应中作氧化剂 11．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业制备高纯硅的原理示意图如下： 下列叙述不正确的是 A．石英砂的主要成分为，可用于生产光导纤维 B．反应①②③均为氧化还原反应 C．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1 D．、HCl都能在该工业流程中循环利用 12．下列叙述Ⅰ和叙述Ⅱ均正确，且有因果关系的是 选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ A 石墨能导电且化学性质不活泼 阴极电保护法中可用石墨作辅助阳极 B 的导电性介于导体和绝缘体之间 用于制造光导纤维 C 五氧化二磷可吸水 可用作食品干燥剂 D 断裂氨分子中的化学键需要吸收热量 工业上用液氨作制冷剂 A．A B．B C．C D．D 13．是一种酸性氧化物，下列有关叙述错误的是 A．是酸性氧化物，能与水反应生成 B．可用来制造利用光能传输信息的光导纤维 C．能与溶液反应生成防火材料 D．氢氟酸能用于雕刻玻璃，主要反应的化学方程式为 14．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 15．“嫦娥六号”上某种涂层材料主要成分是微米级硅化物(如等)，高温氧化后会生成自修复功能的玻璃态。下列叙述错误的是 A．硅化物属于硅酸盐材料 B．用焦炭还原二氧化硅可制备粗硅 C．是酸性氧化物 D．钨()是耐高温的过渡元素 16．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是，下列说法错误的是 A．SiC可用于砂纸和砂轮的磨料，属于传统无机非金属材料 B．“水玻璃”可以由与溶液反应制得 C．具有较强的导光性，能够使光线全反射，可用于制作光导纤维 D．属于酸性氧化物，但能与HF反应 17．制计算机芯片的主要材料是硅，下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．制备粗硅不涉及氧化还原反应 B．高纯硅可用于制作光感电池 C．二氧化硅能与水反应，也能与碱溶液反应 D．常温时硅既能与盐酸反应，也能与烧碱溶液反应 18．下列关于硅单质及其化合物的说法中错误的是 A．水玻璃可以作为粘合剂、木材防腐剂 B．常温下，单质硅的性质稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应 C．青花瓷胎体的原料为高岭土[]，若以氧化物形式可表示为： D．有导电性，所以可用于制备光导纤维 19．以叶蛇纹石[主要成分是，含少量、、等]为原料提取高纯硅流程如下，下列说法正确的是 叶蛇纹石粗硅精硅 A．能溶于烧碱溶液和氢氟酸，故为两性氧化物 B．整个流程中与可以循环利用 C．步骤③和④的反应互为可逆反应 D．步骤②③④中涉及的主要反应，只有③④是置换反应 20．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃和水泥等；随着科学技术的发展，一系列新型无机非金属材料相继问世，其中有一些是高纯度的含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料；还有一些含有碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。下列选项所示的物质间转化不能实现的是 A． B． C． D．Na2SiO3溶液 二、填空题 21．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题： (1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是 (填序号)。 ①玻璃；②陶瓷；③石英玻璃；④硅芯片；⑤光导纤维；⑥水泥；⑦砖瓦 (2)在水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是 。 (3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。 A．耐高温的特性 B．电学特性 C．光学特性 D．生物功能 (4)向溶液中通入气体，现象是 ，化学方程式为 。 (5)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石、斜长石和橄榄石[Mg2Fe2SiO6]等，则橄榄石中铁为 价，斜长石的氧化物形式可表示为 ，辉石[CaMgSi2O6] (填“难”或“易”)溶于水。 22．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题： (1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品不属于硅酸盐的是 (填序号)。 ①玻璃    ②石英玻璃    ③陶瓷    ④硅芯片    ⑤砖瓦    ⑥水泥    ⑦光导纤维 (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，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。 A．生物功能 B．电学特性 C．光学特性 D．耐高温的特性 (4)0.1mol 与0.05mol 在高温下充分反应，可生成标准状况下气体 L。 (5)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石[]和橄榄石[])等，则辉石[]的氧化物形式可表示为 ，斜长石[] (填“难”或“易”)溶于水，1mol 完全溶解于盐酸中消耗溶质HCl mol。 23．高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下： (1)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为 。当有参与反应时，该反应转移的电子数是 。 (2)还原炉中发生的化学反应方程式为： 。 (3)上述工艺生产中循环使用的物质除、外，还有 。 (4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 (5)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。 (6)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是 。 A．自然界中存在天然游离的硅单质 B．已知C与的最高正价都是正四价，由于，用类比法得知， C． 用氧化物形式表示为 D．硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料 E. 既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 F. 玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品 24．硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上，工业硅应用已经渗透到我国国防军工、信息产业、新能源等相关行业中，展现了广阔的应用前景。 (1)画出硅的原子结构示意图 。 (2)太阳能电池芯片的主要成分是 (填化学式)，光导纤维的主要成分是 (填名称)。 (3)实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞，请用化学方程式解释原因 。 (4)工业上制取高纯硅的其中一种工艺流程示意图如下： ①用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为 。 ②已知 SiHCl3(常温下为液体)能与H2O强烈反应，生成两种酸和一种质量最轻的气体单质， 写出SiHCl3与水反应的化学方程式： 。 (5)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验夹持仪器已略去，气密性已检验。 ①C中X溶液的名称是 ，D中看到的现象为 。 ②该实验可说明碳、硅的非金属性强弱顺序为C Si(填“>”或“<”)，试从结构角度解释其原因 。 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 【思维导图串知识】 【知识清单】 一、硅酸盐材料 1．组成及结构：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。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。 2．三大硅酸盐材料及原料：三大硅酸盐材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等，其主要原料分别是： （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。 3．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。 4．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。 一、单选题 1．硅酸盐材料在航天航空、医疗器械、建筑材料等领域有广泛应用。下列主要成分属于硅酸盐材料的是 A．陶瓷 B．手机芯片 C．光导纤维 D．钛合金 【答案】A 【详解】A．陶瓷的主要成分是硅酸盐，A符合题意； B．手机芯片主要成分是硅单质，B不符合题意； C．光导纤维主要成分为二氧化硅，C不符合题意； D．钛合金主要成分为金属材料，D不符合题意； 故选A。 2．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是 A．石墨烯是有机化合物 B．石墨烯能导电，是电解质 C．碳纳米管具有丁达尔效应 D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体 【答案】D 【详解】A．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，不属于有机化合物，故A错误； B．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，既不是电解质，也不是非电解质，故B错误； C．碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻舍，但其是纯净物，需要分散到分散剂中才能形成胶体，故C错误； D．石墨烯和碳纳米管均是C元素形成的不同的单质，互为同素异形体，故D正确； 答案选D。 3．马鞍山历史文化悠久，市博物馆馆藏文物丰富。下列文物中主要由无机非金属材料制成的是 A．青铜三足承盘香熏 B．青瓷莲瓣纹托盏 C．三国生活图漆盘 D．青铜铙 【答案】B 【详解】A．青铜三足承盘香熏主要材料是青铜，属于合金，故A不选； B．青瓷莲瓣纹托盏属于瓷制品，由无机非金属材料制成，故B选； C．三国生活图漆盘属于金属制品，故C不选； D．青铜铙属于金属制品，故D不选； 答案选B。 4．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 【答案】A 【详解】A．陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，A正确； B．硅是半导体材料，二氧化硅常被用来制造光导纤维，B错误； C．硅与氟化氢反应生成四氟化硅，C错误； D．晶体硅是一种有金属光泽的灰黑色的固体，是非金属，D错误； 故选A。 5．广州市战略性新兴产业发展“十四五”规划(2021-2025年)涉及的下列物质中，不属于新型无机非金属材料的是 A．用于超高清视频显示的低温多晶硅 B．用于新能源汽车的石墨烯电池 C．用于高分辨人工视网膜的聚酰亚胺 D．用于敏感元器件的氮化镓半导体 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．低温多晶硅属于新型无机非金属材料，A不符合； B．石墨烯属于新型无机非金属材料，B不符合； C．聚酰亚胺属于有机分子材料，C符合； D．氮化镓属于新型无机非金属材料，D不符合； 故选C。 6．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是 A．X为 B．和均可循环利用 C．是一种坚硬难熔的固体 D．①②③均属于氧化还原反应 【答案】A 【分析】SiO2在3273K环境被焦炭还原得到粗硅和CO，粗硅与HCl在553-573K下反应得到H2和SiHCl3，SiHCl3在1380K左右时可被H2还原制得纯硅。 【详解】A．SiO2与焦炭在高温条件下发生反应，生成粗硅和CO，化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，所以X不是CO2，故A错误； B．H2和HCl既是反应物，又是产物，所以二者在流程中均可循环利用，故B正确； C．SiO2是共价晶体，是Si、O原子按一定规则排列成的具有一定几何外形的晶体，是一种坚硬难熔的固体，故C正确； D．①②③反应中均有单质参加或生成，也就是均有元素化合价发生改变，所以均属于氧化还原反应，故D正确； 故选A。 7．下列关于无机非金属材料说法正确的是 A．硅是生产计算机芯片的原料，二氧化硅是制造太阳能电池的原料 B．“天和核心舱”电推进系统采用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料 C．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 D．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 【答案】B 【详解】A．高纯二氧化硅可用来生产光导纤维，高纯硅可用于制造太阳能电池和芯片，故A项错误； B．氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故B项正确； C．陶瓷、水泥、玻璃都属于硅酸盐，水晶是二氧化硅，故C项错误； D．水玻璃是硅酸钠的水溶液，属于混合物，故D项错误； 故本题选B。 8．下列无机非金属材料的主要成分是二氧化硅的是 A．华为手机的麒麟芯片 B．通讯使用的光导纤维 C．汽车上使用的钢化玻璃 D．白鹤滩水电站使用的水泥 【答案】B 【详解】A．硅为良好的半导体材料，是制造芯片主要原料，二氧化硅不具有此性质和用途，故A错误； B．光导纤维成分为二氧化硅，故B正确； C．钢化玻璃与普通玻璃的成分相同，钢化破璃是由普通玻璃经过高温加热和快速冷却形成的，成分是硅酸盐，故C错误； D．水泥是传统的无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故D错误； 故选B。 9．工业上利用石英砂和焦炭制粗硅(含少量)，粗硅制备高纯硅和氮化硅，其流程如图所示。已知氮化硅不与除氢氟酸和磷酸以外的无机酸反应。下列有关流程中的化学反应表示错误的是 A．工业制粗硅： B．制高纯硅： C．高温氮化： D．酸洗： 【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；粗硅与氮气在高温条件下反应生成氮化硅，氮化硅用HF清洗得到纯净氮化硅。 【详解】A．由分析可知，SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO得到粗硅，化学方程式为：，故A项正确； B．由分析可知，粗硅和HCl生成SiHCl3，SiHCl3在高温下和氢气反应生成高纯硅，化学方程式为：，故B项正确； C．粗硅与氮气在高温条件下反应生成氮化硅，化学方程式为：，故C项正确； D．氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和氟化铵，化学方程式为：，故D项错误； 故本题选D。 10．氮化硅是一种性能优异的特殊功能材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性能好，化学性质稳定，其制备方法为氮化硅（未配平）。下列有关说法正确的是 A．氮化硅的化学式是SiN B．氮化硅属于传统无机非金属材料 C．氮化硅用于制作耐高温轴承 D．反应中作氧化剂 【答案】C 【详解】A．氮化硅中为+4价，为-3价，其化学式是，故A错误； B．氮化硅是一种性能优异的特殊功能材料，属于新型无机非金属材料，故B错误； C．氮化硅熔点高、硬度大，氮化硅用于制作耐高温轴承，故C正确； D．在反应作还原剂、作氧化剂，中元素化合价不变，既不是氧化剂又不是还原剂，故D错误； 选C。 11．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业制备高纯硅的原理示意图如下： 下列叙述不正确的是 A．石英砂的主要成分为，可用于生产光导纤维 B．反应①②③均为氧化还原反应 C．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1 D．、HCl都能在该工业流程中循环利用 【答案】C 【分析】反应①发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑，反应②是Si+3HClSHCl3+H2，反应③是SHCl3+H2Si+3HCl； 【详解】A．石英砂、光导纤维的主要成分均为，可用于生产光导纤维，A正确； B．在反应①②③中均有元素化合价的变化，因此三个反应均为氧化还原反应，B正确； C．在反应①发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑，在该反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，C错误； D．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，D正确；   故选C。 12．下列叙述Ⅰ和叙述Ⅱ均正确，且有因果关系的是 选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ A 石墨能导电且化学性质不活泼 阴极电保护法中可用石墨作辅助阳极 B 的导电性介于导体和绝缘体之间 用于制造光导纤维 C 五氧化二磷可吸水 可用作食品干燥剂 D 断裂氨分子中的化学键需要吸收热量 工业上用液氨作制冷剂 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．石墨能导电，作阳极时，石墨不参与反应，所以外加电流法保护金属可用石墨作辅助阳极，故A正确； B．不导电，用于制造光导纤维与其导电性无关，故B错误； C．P2O5吸水转化为酸，导致食品变质，则P2O5不可用作食品干燥剂，故C错误； D．液氨分子间含氢键，沸点高，易液化，汽化时吸热使温度降低，可作制冷剂，故D错误； 答案选A。 13．是一种酸性氧化物，下列有关叙述错误的是 A．是酸性氧化物，能与水反应生成 B．可用来制造利用光能传输信息的光导纤维 C．能与溶液反应生成防火材料 D．氢氟酸能用于雕刻玻璃，主要反应的化学方程式为 【答案】A 【详解】A．能够和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，是酸性氧化物，但不能和水反应生成，A错误； B．二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维主要原料，B正确； C．是酸性氧化物，能与溶液反应生成，水溶液俗称“水玻璃”，是建筑行业经常使用的一种黏胶剂，也可作木材和纺织品的防火剂，C正确； D．氢氟酸能够和反应生成气体，能用于雕刻玻璃，化学方程式为，D正确； 故选A。 14．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。 【详解】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。 15．“嫦娥六号”上某种涂层材料主要成分是微米级硅化物(如等)，高温氧化后会生成自修复功能的玻璃态。下列叙述错误的是 A．硅化物属于硅酸盐材料 B．用焦炭还原二氧化硅可制备粗硅 C．是酸性氧化物 D．钨()是耐高温的过渡元素 【答案】A 【详解】A．硅化物属于共价化合物，硅酸盐是离子化合物，故A错误； B．用焦炭还原二氧化硅生成粗硅和一氧化碳，可制备粗硅，故B正确； C．酸性氧化物能和碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，故C正确； D．钨()处于过渡元素，具有耐高温的特性，故D正确； 答案选A。 16．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是，下列说法错误的是 A．SiC可用于砂纸和砂轮的磨料，属于传统无机非金属材料 B．“水玻璃”可以由与溶液反应制得 C．具有较强的导光性，能够使光线全反射，可用于制作光导纤维 D．属于酸性氧化物，但能与HF反应 【答案】A 【详解】A．SiC属于新型无机非金属材料，故A错误； B．与溶液反应生成硅酸钠溶液，即水玻璃，故B正确； C．能够使光线全反射，所以可用于制作光导纤维，故C正确； D．属于酸性氧化物，但是可以和HF酸反应，故D正确； 选A。 17．制计算机芯片的主要材料是硅，下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．制备粗硅不涉及氧化还原反应 B．高纯硅可用于制作光感电池 C．二氧化硅能与水反应，也能与碱溶液反应 D．常温时硅既能与盐酸反应，也能与烧碱溶液反应 【答案】B 【详解】A．焦炭与SiO2在高温下反应产生Si、CO，反应方程式为：2C+SiO2Si+2CO↑，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，A错误； B．硅具有半导体性能，高纯硅可用于制作光感电池，例如光伏板，B正确； C．二氧化硅难溶于水，因此二氧化硅不能与水反应；但SiO2能与碱NaOH溶液反应产生Na2SiO3、H2O，C错误； D．常温时硅能与HF发生反应产生SiF4、H2，不能与盐酸反应；Si能与烧碱溶液反应产生Na2SiO3、H2，D错误； 故选B。 18．下列关于硅单质及其化合物的说法中错误的是 A．水玻璃可以作为粘合剂、木材防腐剂 B．常温下，单质硅的性质稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应 C．青花瓷胎体的原料为高岭土[]，若以氧化物形式可表示为： D．有导电性，所以可用于制备光导纤维 【答案】D 【详解】A．水玻璃为硅酸钠水溶液，具有粘性，不易燃烧，常用作矿物胶、木材防腐剂，故A正确； B．质硅的性质稳定，常温下，除与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应，故B正确； C．根据化学式改写成相应的氧化物的形式，按照活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•SiO2•H2O的顺序来书写，高岭石可表示为：，故C正确； D．二氧化硅为绝缘体，不导电，具有良好的光学特性，可以用于制造光导纤维，故D错误； 故选：D。 19．以叶蛇纹石[主要成分是，含少量、、等]为原料提取高纯硅流程如下，下列说法正确的是 叶蛇纹石粗硅精硅 A．能溶于烧碱溶液和氢氟酸，故为两性氧化物 B．整个流程中与可以循环利用 C．步骤③和④的反应互为可逆反应 D．步骤②③④中涉及的主要反应，只有③④是置换反应 【答案】B 【分析】叶蛇纹石[主要成分是，含少量、FeO、等]中加稀硫酸，镁元素、铝元素和铁元素转化为对应的可溶性硫酸盐，硅元素以二氧化硅的形式留在滤渣中，所获得的二氧化硅和焦炭在1000℃反应得到粗硅，粗硅和氯化氢在300℃反应得到三氯硅烷，三氯硅烷在1100℃与氢气反应得到纯硅。 【详解】A．是酸性氧化物，与氢氟酸反应是由于氢氟酸具有腐蚀性与二氧化硅反应，A错误； B．流程中，与HCl可以循环利用，B正确； C．步骤③和④的反应条件不同，不是可逆反应，C错误； D．石英砂与焦炭在高温下发生置换反应，生成CO和粗硅；粗硅与HCl在300℃时发生置换反应生成和；用在高温下发生置换反应，可制得高纯硅和HCl，均为置换反应，D错误； 故答案选B。 20．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃和水泥等；随着科学技术的发展，一系列新型无机非金属材料相继问世，其中有一些是高纯度的含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料；还有一些含有碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。下列选项所示的物质间转化不能实现的是 A． B． C． D．Na2SiO3溶液 【答案】A 【详解】A．SiO2不溶于水，不能实现，故A正确； B．SiO2与NaOH反应的方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，故B错误； C．H2SiO3可以与NaOH反应，反应的方程式为：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O，故C错误； D．Na2SiO3与CO2反应的方程式为：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，故D错误； 故选：A。 二、填空题 21．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题： (1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是 (填序号)。 ①玻璃；②陶瓷；③石英玻璃；④硅芯片；⑤光导纤维；⑥水泥；⑦砖瓦 (2)在水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是 。 (3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。 A．耐高温的特性 B．电学特性 C．光学特性 D．生物功能 (4)向溶液中通入气体，现象是 ，化学方程式为 。 (5)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石、斜长石和橄榄石[Mg2Fe2SiO6]等，则橄榄石中铁为 价，斜长石的氧化物形式可表示为 ，辉石[CaMgSi2O6] (填“难”或“易”)溶于水。 【答案】(1)①②⑥⑦ (2)碳酸钙或CaCO3 (3)D (4)生成白色沉淀 或 (5)+2 难 【详解】（1）玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦的主要成分是硅酸盐，石英玻璃、光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅芯片的是晶体硅。故答案为：①②⑥⑦； （2）制备玻璃的原料是石灰石、纯碱、石英砂，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是石灰石，故答案为：碳酸钙或CaCO3； （3）“人造骨骼”所以是生物功能的特性。故答案为：D； （4）向向溶液中通入气体，生成硅酸沉淀（二氧化碳量不同产物不同）；故答案为：生成白色沉淀；或； （5）橄石中Mg是+2价，Si是+4价，0是-2价，根据化合价代数和为0可判断铁为+2价，斜长石的氧化物形式可表示为，辉石是硅酸钙盐和硅酸镁盐，因此难溶于水；故答案为：+2、、难。 22．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题： (1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品不属于硅酸盐的是 (填序号)。 ①玻璃    ②石英玻璃    ③陶瓷    ④硅芯片    ⑤砖瓦    ⑥水泥    ⑦光导纤维 (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，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。 A．生物功能 B．电学特性 C．光学特性 D．耐高温的特性 (4)0.1mol 与0.05mol 在高温下充分反应，可生成标准状况下气体 L。 (5)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石[]和橄榄石[])等，则辉石[]的氧化物形式可表示为 ，斜长石[] (填“难”或“易”)溶于水，1mol 完全溶解于盐酸中消耗溶质HCl mol。 【答案】(1)②④⑦ (2)黏土 (3)A (4)2.24 (5)CaO·MgO·2SiO2 难 8 【详解】（1）玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦主要成分为硅酸盐；石英玻璃、光导纤维主要成分为二氧化硅；硅芯片主要成分为硅，则属于硅酸盐的是②④⑦，故答案为：②④⑦； （2）备陶瓷的原料是黏土，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是黏土，故答案为：黏土； （3）磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼是利用了磷酸钙陶瓷的生物功能，故选A； （4）碳酸钙与二氧化硅高温下反应生成硅酸钙和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑，则0.1mol碳酸钙与0.05mol二氧化硅反应时，碳酸钙过量，但是过量的部分在高温下会发生分解反应同样生成二氧化碳，因此，可生成标准状况下二氧化碳的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L； （5）辉石属于硅酸盐，由原子个数比不变可知，氧化物形式可表示为CaO·MgO·2SiO2，斜长石属于难溶于水的硅酸盐；橄榄石属于硅酸盐，由化合价代数和为0可知，硅酸盐中铁元素为+2价，则硅酸盐溶于盐酸生成氯化镁和氯化亚铁，由氯原子个数守恒可知，溶解1mol橄榄石需要消耗8mol氯化氢，故答案为：CaO·MgO·2SiO2；难；8。 23．高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下： (1)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为 。当有参与反应时，该反应转移的电子数是 。 (2)还原炉中发生的化学反应方程式为： 。 (3)上述工艺生产中循环使用的物质除、外，还有 。 (4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 (5)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。 (6)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是 。 A．自然界中存在天然游离的硅单质 B．已知C与的最高正价都是正四价，由于，用类比法得知， C． 用氧化物形式表示为 D．硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料 E. 既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 F. 玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品 【答案】(1) (2) (3)、 (4) (5) (6)CDF 【详解】（1）用石英砂和过量焦炭高温加热生成粗硅的化学方程式为: ，当有参与反应时，该反应转移的电子数是； （2）还原炉中用还原，生成高纯度的单质，发生的化学反应方程式为：； （3）流化床反应器中发生反应：，还原炉中发生反应：，所以可以循环的物质还有、； （4）氢氟酸来雕刻玻璃，氢氟酸和反应,化学方程式为：； （5）水玻璃和盐酸反应制取硅酸的离子方程式为：； （6）A．自然界中不存在天然游离的硅单质，硅是以二氧化硅和硅酸盐存在于自然界中，A错误； B． 不溶于水，也不与水反应，B错误； C．根据氧化物的表示方法，用氧化物形式表示为，C正确； D．在周期表中，硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料，D正确； E． 既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，但不能与其他酸反应，为酸性氧化物，E错误； F． 玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品，F正确。 故选CDF。 24．硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上，工业硅应用已经渗透到我国国防军工、信息产业、新能源等相关行业中，展现了广阔的应用前景。 (1)画出硅的原子结构示意图 。 (2)太阳能电池芯片的主要成分是 (填化学式)，光导纤维的主要成分是 (填名称)。 (3)实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞，请用化学方程式解释原因 。 (4)工业上制取高纯硅的其中一种工艺流程示意图如下： ①用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为 。 ②已知 SiHCl3(常温下为液体)能与H2O强烈反应，生成两种酸和一种质量最轻的气体单质， 写出SiHCl3与水反应的化学方程式： 。 (5)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验夹持仪器已略去，气密性已检验。 ①C中X溶液的名称是 ，D中看到的现象为 。 ②该实验可说明碳、硅的非金属性强弱顺序为C Si(填“>”或“<”)，试从结构角度解释其原因 。 【答案】(1) (2)Si 二氧化硅 (3)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O (4)SiO2+2CSi+2CO↑ SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl或SiHCl3+4H2O=H4SiO4↓+H2↑+3HCl (5)饱和碳酸氢钠溶液 产生白色(胶状)沉淀 > 碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱 【详解】（1） 硅的原子结构示意图为。 （2）太阳能电池芯片的主要成分是Si；光导纤维的主要成分是二氧化硅。 （3）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2是酸性氧化物，保存氢氧化钠溶液时若应用玻璃塞，则SiO2和NaOH反应生成Na2SiO3、H2O ，Na2SiO3具有粘性，会使玻璃塞与试剂瓶粘在一起，因此保存NaOH溶液不能使用玻璃塞，用化学方程式表示为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。 （4）石英砂的主要成分为二氧化硅，二氧化硅和碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，根据原子守恒、电子守恒，可得反应方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑； ②SiHCl3与H2O强烈反应，生成两种酸和一种质量最轻的气体单质 SiHCl3与水反应的化学方程式：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl或SiHCl3+4H2O=H4SiO4↓+H2↑+3HCl。 （5）①因为浓盐酸具有挥发性，所以装置C的作用是将CO2气体中的杂质HCl气体除去，可以使用的试剂为饱和NaHCO3溶液；C装置中的试剂X是NaHCO3，观察到的现象是产生白色(胶状)沉淀，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；产生白色(胶状)沉淀； ②碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因：由于碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，元素的非金属性减弱，所以元素的非金属性：碳>硅，故答案为：>；碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。 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 $$