专题03 无机非金属材料 -【期末复习·暑假提升】2024-2025学年高一化学下学期期末复习讲义（人教版2019必修第二册）

【期末复习·暑假提升】2024-2025学年高一化学下学期期末复习讲义 专题03 无机非金属材料 讲义包含两部分：核心考点回顾►期末真题演练（20道选择题+5道综合题） 【知识点1】硅 硅在地壳中的含量仅次于氧，硅元素在自然界中仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子。 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常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。 与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 【注意】硅与NaOH溶液的反应本质：还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2（Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑）；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ③加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应。 与O2反应：Si＋O2SiO2 与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 与C反应：Si＋CSiC ④硅的工业制法： 制备粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑（要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2） 当碳过量时，继续反应生成SiC：3C＋SiO2(少量)SiC＋2CO↑ 粗硅的提纯：Si＋3HClSiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2Si＋3HCl 粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅。 【知识点2】SiO2的性质 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，不溶于水，熔点高，硬度大。水晶、玛瑙、沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维，制造各种玻璃制品、石英坩埚、饰物和工艺品（石英和玛瑙）。 【补充】熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。 （1）SiO2的化学性质 ①酸性氧化物：是硅酸的酸酐，难溶于于水。 与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（盛装Na2SiO3、NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞） 与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②高温下，Na2CO3与SiO2反应制玻璃： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ③与氢氟酸反应(特殊)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃、不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶) （2）CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 氧化性 2C＋SiO2Si＋2CO↑ CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 【知识点3】硅酸的性质 （1）硅酸 ①硅酸不溶于水（白色胶状沉淀），其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。 ②硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 ③硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ④硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂，也可以用作催化剂的载体。 ⑤硅酸实验室制法：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓（不能直接与水作用制备H2SiO3） （2）H2CO3与H2SiO3性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 【知识点4】硅酸盐 （1）硅酸钠(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末状固体，俗名泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②它能与酸性较硅酸强的酸反应： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3（硅酸的酸性比碳酸弱） Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③用途：制硅酸，黏合剂(矿物胶)，防腐剂，耐火阻燃材料。 （2）硅酸盐的组成 由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水。 硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角，许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，其结构示意图为。 硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，例如： 氧化物的书写顺序： 活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数。 各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。 硅酸钠Na2SiO3表示：Na2O·SiO2 正长石KAlSi3O8表示：K2O·Al2O3·6SiO2 镁橄榄石Mg2SiO4表示：2MgO·SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12)表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 高岭石Al2Si2O5(OH)4表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 【知识点5】无机非金属材料 （1）传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 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 制备过程 原料经高温烧结而成 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 主要 成分 成分复杂 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) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 （2）新型无机非金属材料 ①以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 ②以二氧化硅为主体的光导纤维。 ③新型陶瓷：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅)；压电陶瓷(钛酸盐和锆酸盐)；透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙)；超导陶瓷等。 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 可用于电力、交通、医疗等领域 ④碳纳米材料：一类新型的无机非金属材料，包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面 （3）常见的无机非金属材料、金属材料与复合材料 无机非金属材料 金属材料 复合材料 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料(高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、光导纤维、富勒烯、碳纳米管、石墨烯) 黑色金属材料(钢铁)；有色金属材料(金、银、铜及其合金) 生产生活中的复合材料(玻璃钢：玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维：碳纤维增强树脂基复合材料)；航空航天中的复合材料(飞机、火箭：纤维增强金属基复合材料；航天飞机：纤维增强陶瓷基复合材料) 1．（23-24高一下·云南红河·期末）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。 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。 2．（23-24高一下·福建泉州·期末）化学与生产、生活社会发展息息相关，下列说法错误的是 A．“”飞机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂，属于新型无机非金属材料 B．嫦娥五号带回的“快递”——“月壤”中富含“完美能源”和互为同位素 C．“华为麒麟”手机中芯片的主要成分是单质硅 D．废弃的聚乙烯塑料属于白色垃圾，不可降解，不能使溴水褪色 【答案】A 【详解】A．环氧树脂是有机物，不属于新型无机非金属材料，A错误； B．质子数相同，中子数不同的原子互为同位素，则3He与4He互为同位素，故B正确； C．Si单质是良好的半导体材料，可以做硅芯片，“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是单质硅，故C正确； D．聚乙烯中不含碳碳不饱和键，所以不能和溴水发生加成反应，聚乙烯相对分子质量很大，聚乙烯中化学键不易断裂，所以不可降解，废弃的聚乙烯塑料属于白色垃圾，故D正确； 故答案选A。 3．（23-24高一下·浙江台州·期末）“类比法”是化学研究的重要方法之一，下列类比合理的是 A．与能生成，则与也能生成 B．和强蝛反应生成盐和水，则也能和强碱反应生成盐和水 C．溶于水放热，则溶于水也放热 D．浓硝酸常温下可以溶解铜，则浓硝酸常温下也可以溶解铁 【答案】B 【详解】A．与只能生成，故A错误； B．和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水， 和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，故B正确； C．溶于水放热，溶于水吸热，故C错误； D．常温下铁在浓硝酸中发生钝化，在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内层金属的进一步反应，则浓硝酸常温下不能溶解铁，故D错误； 故选B。 4．（23-24高一下·湖北·期末）信息技术离不开芯片，现代芯片离不开高纯度的硅，工业上用“西门子法”以硅石为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 已知：室温下为易挥发、易与水反应的无色液体 A．“还原”过程主要氧化产物为 B．原料气和应充分去除水和氧气 C．上述流程中能循环利用的物质有和 D．工业上也可以用焦炭还原石英砂制取粗硅，反应的化学方程式为： 【答案】C 【分析】硅石还原时，和反应生产和，获得粗硅；粗硅酸浸除去金属Mg和后，硅与反应生成氢气和，最后还原三氯硅烷制得高纯硅。 A．“还原”时，和反应生产和，A项正确； B．原料气和应充分去除水和氧气，否则会导致遇水反应，和氧气混合会发生爆炸，B项正确； C．上述流程中能循环利用的物质有和，项错误； D．工业上也可以用焦炭还原石英砂制取粗硅，反应的化学方程式为，D项正确； 答案选C。 5．（23-24高一下·吉林·期末）下列说法正确的是 A．实验室用固体和固体混合加热制取氨气 B．将气体通入溶液中，可产生白色沉淀 C．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸见光易分解 D．由反应，可知是碱性氧化物 【答案】C 【详解】A．受热分解生成氨气、二氧化碳和水，则用固体和固体混合加热制得的氨气中会混有，实验室常用固体和固体混合加热制取氨气，故A错误； B．是弱酸，其酸性比HCl弱，则将气体通入溶液中，不产生白色沉淀，故B错误； C．浓硝酸不稳定，见光易分解产生NO2，NO2溶于浓硝酸而使其颜色变黄，故C正确； D．可以发生，是因为生成的SiF4气体脱离反应体系，有利于反应向右持续进行，但SiO2与H2SO4等酸不反应，却可以与强碱反应，如SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，所以SiO2是酸性氧化物，故D错误； 故选C。 6．（23-24高一下·广东江门·期末）中华文物，璨若星河。下列文物主材质属于硅酸盐材料的是 A．铜鼎 B．陶马 C． 玛瑙环 D．竹简 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．铜鼎主要成分为金属材料，不属于属于硅酸盐材料，故A错误； B．陶马成分是陶瓷，属于硅酸盐材料，故B正确； C．玛瑙主要成分为二氧化硅，不属于属于硅酸盐材料，故C错误； D．竹简主要成分为纤维素，不属于属于硅酸盐材料，故D错误； 故选：B。 7．（23-24高一下·河北张家口·期末）在指定条件下，下列各组物质间的转化能实现的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．亚硫酸的酸性弱于盐酸，二氧化硫和氯化钙溶液反应，A项错误； B．高温下碳还原二氧化硅生成粗硅，粗硅和氯化氢反应生成三氯甲硅烷，然后用氢气还原得到纯硅，B项正确； C．铁和水蒸气反应生成四氧化三铁，得不到氧化铁，C项错误； D．氮气和氧气放电条件下化合生成NO，不能得到二氧化氮，D项错误； 故选B。 8．（23-24高一下·河南信阳·期末）类推的思维方法可以预测许多物质的性质。类比是相对的，不能违背客观事实。下列类比分析结果正确的是 A．与反应生成和，则与反应生成和 B．与S加热直接化合生成，则与S加热也能直接化合生成 C．通入溶液不产生沉淀，则通入溶液也不产生沉淀 D．是半导体材料，同族的也是半导体材料，则IVA族的元素单质都是半导体材料 【答案】B 【详解】A．与在高温条件下反应生成和，A错误； B．S氧化性较弱，只能将变价金属氧化至低价态，与S加热直接化合生成，则与S加热也能直接化合生成，B正确； C．溶于水生成亚硫酸使溶液呈酸性，酸性溶液中硝酸根离子具有氧化性，将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，C错误； D．IVA族的元素单质不都是半导体材料，例如Sn或Pb，D错误； 答案选B。 9．（23-24高一下·湖北咸宁·期末）材料是科技进步的阶梯。下列关于化学材料说法错误的是 A．氮化硅、氧化铝、碳化硅等新型陶瓷是无机非金属材料 B．有机玻璃可以制成飞机和车辆的风挡、光学仪器等，属于硅酸盐材料 C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM与石墨烯互为同素异形体 D．生铁可以铸造下水井盖，因为生铁中碳含量较钢更高，硬度更大 【答案】B 【详解】A．氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)等都具有较高的熔点，可用作制新型陶瓷，新型陶瓷是无机非金属材料，A正确； B．有机玻璃的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物，属于高分子材料，不属于硅酸盐材料，B错误； C．碳纳米管TEM与石墨烯均是碳单质，互为同素异形体，C正确； D．生铁中碳含量较钢更高，硬度更大，可以铸造下水井盖，D正确； 答案选B。 10．（23-24高一下·重庆·期末）下列关于硅单质及其化合物的说法不正确的是 ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④普通玻璃是氧化物，成分可表示为 ⑤粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 A．①② B．①②③ C．①②③④ D．③④⑤ 【答案】D 【详解】①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，①正确； ②制水泥、玻璃、陶瓷都是传统无机非金属材料，主要是硅酸盐产品，制备原料都需要用到含硅元素的物质，②正确； ③光导纤维的成分是二氧化硅，高纯度的硅单质广泛用于制作硅能电池以及半导体等，③错误； ④玻璃是混合物不是氧化物，主要是硅酸钠、硅酸钙、石英的混合物，成分可用氧化物的形式表示为Na2O•CaO•6SiO2，④错误； ⑤粗硅制备单晶硅的反应是Si+2Cl2SiCl4，SiCl4+2H2Si+4HCl，过程中涉及氧化还原反应，⑤错误； 综上，不正确的有③④⑤；故选D。 11．（23-24高一下·甘肃·期末）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。 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。 12．（23-24高一下·四川凉山·期末）下列叙述正确的是 A．水晶、玛瑙、透明陶瓷、超导陶瓷均为硅酸盐产品 B．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 C．混凝土的使用十分广泛，其中生产普通的硅酸盐水泥的主要原料是石英砂 D．华为公司自主研发麒麟990芯片采用7nm工艺，芯片的主要成分是二氧化硅 【答案】B 【详解】A．水晶、玛瑙主要成分为二氧化硅，超导陶瓷是复合氧化物，都不是硅酸盐，A错误； B．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物（SiO2）的形式存在，B正确； C．生产普通的硅酸盐水泥的主要原料是黏土，C错误； D．芯片的主要成分是硅，D错误； 故选B。 13．（23-24高一下·安徽合肥·期末）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。 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。 14．（23-24高一下·贵州黔西·期末）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。 15．（23-24高一下·新疆·期末）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。 16．（23-24高一下·新疆·期末）下列物质的生产流程正确的是 A．由石英砂制高纯硅： B．由海水制漂白粉：海水→饱和食盐水漂白粉 C．由黄铁矿制硫酸：黄铁矿 D．由铝土矿冶炼铝：铝土矿 【答案】C 【详解】A．石英砂与焦炭高温反应生成粗硅和CO，粗硅与HCl高温反应生成SiHCl3，SiHCl3与氢气高温反应生成纯硅，故A项错误； B．海水得到饱和食盐水，电解饱和食盐水反应产生Cl2，然后向石灰乳中通入Cl2，反应得到漂白粉，故B项错误； C．黄铁矿煅烧反应产生SO2，SO2催化氧化产生SO3，SO3被98.3%的浓硫酸吸收，反应产生H2SO4，可见上述流程符合物质的生产流程，故C项正确； D．AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不能导电，因此不能通过电解AlCl3的方法制取金属Al，可以通过电解熔融的Al2O3冶炼金属铝，故D项错误； 故本题选C。 17．（24-25高一上·河北保定·期末）化学与人类的生产、生活密切相关，下列有关叙述正确的是 A．小米全自动扫拖一体机“”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅 B．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．石墨烯是一种具有优异性能的烯烃 D．铁不能与浓硫酸反应，所以可以用铁制容器储存浓硫酸 【答案】B 【详解】A．芯片的主要成分是高纯硅，故A错误； B．碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故B正确； C．石墨烯是碳元素的一种单质，故C错误； D．常温下，铁在浓硫酸中钝化，所以可以用铁制容器储存浓硫酸，故D错误； 选B。 18．（24-25高一上·湖南常德·期末）化学是以实验为基础的科学。下列根据实验操作及现象所得到的结论正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 取适量粉末，向其中滴加稀盐酸，有无色无味气体生成 已变质 B 向溶液中通入，有白色胶状沉淀生成(已知难溶于水) 非金属性： C 取少量溶液于试管中，滴加少量新制氯水，再滴加几滴溶液，溶液变红 溶液中含有 D 取适量还原的生成物，加稀盐酸充分溶解，滴加溶液，有红褐色沉淀生成 的还原产物中有 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．若没有变质，产生的气体为，若部分变质，产生的气体为和的混合气体，故A错误； B．非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，通过实验可证明酸性：碳酸>硅酸，故能证明非金属性：，故B正确； C．取少量溶液于试管中，滴加几滴溶液，无明显现象，再滴加少量新制氯水，溶液变红，说明溶液中含有，故C错误； D．和中均含有三价铁，与盐酸反应后均得到，不能说明还原产物中含有三价铁，有可能是剩余的，故D错误； 故答案为B。 19．（23-24高一下·河南信阳·期末）一定条件下，下列各组物质的转化关系能通过一步化学反应实现的是 选项 X Y Z W A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．中加入盐酸，会逐渐生成，盐酸过量可以溶解为，但是电解不能得到单质铝，故A错误； B．和水生成硝酸，稀硝酸和铜生成NO、浓硝酸和铜生成二氧化氮，NO和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成NO，浓硝酸受热分解产生NO2，故B正确； C．硫化氢被氧气氧化为硫单质，硫单质被氧气氧化为二氧化硫，但是二氧化硫需要再催化剂的作用下生成SO3，但是S单质不能一步直接被氧化为三氧化硫，故C错误； D．单质硅与氧气氧化为二氧化硅，但二氧化硅不能直接溶于水中生成硅酸，故D错误； 故答案选B。 20．（23-24高一上·江苏南京·期末）固体可用于治疗胃酸过多。为探究X的具体组成，取固体X样品溶解于足量稀盐酸中，过滤，产生沉淀，向滤液中加入足量溶液，过滤后得到沉淀，向剩余滤液中通入足量气体可再次产生沉淀。下列说法不正确的是 A．固体X样品中 B．固体X样品中 C． D．固体X的化学式可表示为 【答案】B 【分析】根据质量守恒定律，可知，因此固体X中硅元素的物质的量为，； 向滤液中加入足量溶液，过滤后得到沉淀，该沉淀为，同时铝元素转化为，根据可知，因此固体X中镁元素的物质的量为， ； 向剩余滤液中通入足量气体，可转化为，根据可知，因此固体X中铝元素的物质的量为，； 综合可知，固体X中氧元素的物质的量为；x：y：z：m= 0.05mol：0.1mol：0.05mol：0.3mol= 1：2：1：6，即X为，据此作答。 A．根据分析可知，固体X样品中，故A正确； B．根据分析可知，固体X样品中，故B错误； C．根据分析可知，，故C正确； D．根据分析可知，X为，按照氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，因此可写为，故D正确； 故答案选B。 21．（23-24高一下·四川凉山·期末）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。 22．（23-24高一下·云南大理·期末）已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化关系，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素形成的单质，B、C、H在通常情况下为气体，E是水晶的主要成分，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。 (1)C的化学式 ，F的名称 。 (2)反应①的化学方程式是 。反应②的离子方程式是 。 (3)写出G的一种用途是 ，其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。 (4)反应③的化学方程式是 。 (5)下列溶液中能用来区分B和C气体的是 (填序号)。 ①澄清石灰水　②H2S溶液　③酸性KMnO4溶液　④氯水　⑤品红溶液　⑥紫色石蕊溶液 (6)的酸性 的酸性(填“强于”或“弱于”)，请用离子方程式予以证明： 。 【答案】 (1)SO2 硅酸钠 (2) (3)芯片、作半导体材料、太阳能电池 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ (4)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (5)②③④⑤ (6)强于 (或2H2O＋2CO2＋=H2SiO3↓＋2) 【分析】A为单质，在加热条件下可与浓硫酸反应生成两种气体，且化合物C是一种形成酸雨的大气污染物，则该反应为碳和浓硫酸的反应，生成CO2和SO2，则A为C，B为CO2，C为SO2，A、G为同一主族元素的单质，则G为Si，A与E的反应为2C+SiO22CO+Si，则E为SiO2，H为CO，F为Na2SiO3，D为H2SiO3。综上所述，A为C，B为CO2，C为SO2，D为H2SiO3，E为SiO2，H为CO，F为Na2SiO3，G为Si，H为CO；据此作答。 （1）根据分析，C为SO2，F是硅酸钠； （2）反应①为C在高温下还原SiO2的反应，化学方程式是：2C+SiO22CO↑+Si； E为SiO2，与NaOH反应生成F为Na2SiO3，反应②的离子方程式是：SiO2＋2OH-=SiO＋H2O； （3）G是Si，可用作芯片、作半导体材料、太阳能电池；Si与NaOH反应生成硅酸钠和氢气：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑； （4）浓硫酸具有氧化性，可以与C在加热的条件下反应，反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O； （5）B为CO2，C为SO2： ①两者均能使澄清石灰水变浑浊；　 ②H2S溶液与SO2反应生成S单质，为黄色沉淀；　 ③酸性KMnO4溶液与SO2反应，溶液褪色；　 ④氯水与SO2反应，氯水褪色；　 ⑤品红溶液与SO2反应，溶液褪色；　 ⑥两者均能使紫色石蕊溶液变红色； 故符合题意的是②③④⑤。 （6）碳酸是酸性大于硅酸，根据强酸制弱酸的原理： (或2H2O＋2CO2＋=H2SiO3↓＋2)。 23．（23-24高一下·甘肃白银·期末）氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、军事工业等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示。 其中中各元素的化合价与相同。回答下列问题： (1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以为例，用化学方程式解释其原因： 。 (2)图示①~④的变化中，属于氧化还原反应的是 。 (3)在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，在军事工业中用于制造烟雾剂，和水反应的化学方程式为 。 (4)在反应⑤中，在高温下加热可得氮化硅粉末和气体，则A气体为 (填化学式)，氮化硅的化学式为 。 (5)在高温下，在B和C两种气体的气氛中也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下能化合生成A，写出与B和C两种气体反应生成氮化硅的化学方程式： 。 【答案】 (1)SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O (2)①② (3)SiCl4+3H2O= 4HCl↑+H2SiO3↓ (4)NH3 Si3N4 (5)3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl 【分析】由题给流程可知，石英砂在高温下被碳还原得到粗硅，粗硅与氯气共热反应得到粗四氯化硅，粗四氯化硅精馏得到精四氯化硅，四氯化硅在高温下与氨反应生成四氨基硅，四氨基硅高温下发生分解反应生成氮化硅。 （1）石英砂的主要成分是二氧化硅，酸性氧化物二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应生成可溶性硅酸钠和水，所以石英砂不能与碱性物质共同存放，反应的化学方程式为SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O，故答案为：SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O； （2）由分析可知，反应①、②中有元素发生化合价变化，属于氧化还原反应，反应③、④、⑤中没有元素发生化合价变化，属于非氧化还原反应，故答案为：①②； （3）由题意可知，四氯化硅在潮湿的空气中剧烈水解生成硅酸沉淀和氯化氢气体，氯化氢遇水产生白雾，反应的化学方程式为SiCl4+3H2O= 4HCl↑+H2SiO3↓，故答案为：SiCl4+3H2O= 4HCl↑+H2SiO3↓； （4）由题意可知，四氨基硅高温下发生分解反应生成氮化硅和氨气，反应的化学方程式为3Si(NH2)4Si3N4+8NH3↑，所以气体A为氨气、氮化硅的化学式为Si3N4，故答案为：NH3；Si3N4； （5）气体A为氨气，氮气和氢气一定条件下反应生成氨气，则B和C是氮气和氢气，四氯化硅与氮气和氢气的反应为高温条件下四氯化硅与氮气和氢气反应生成氮化硅和氯化氢，反应的化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl，故答案为：3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl。 24．（23-24高一上·福建泉州·期末）三氯硅烷（）可用于生产有机硅化合物、多晶硅。实验室利用硅粉和氯化氢气体制备三氯硅烷。回答下列问题： Ⅰ．实验室将固体与浓硫酸混合加热制取。 (1)上图盛装固体的仪器名称是 ，选用上图所示装置制取并收集干燥、纯净的，接口连接的正确顺序是_______________（每空填一个接口标号，仪器可重复使用）。 (2)固体与浓硫酸制取时发生复分解反应的化学方程式是 。 Ⅱ．硅粉和氯化氢反应制备三氯硅烷的装置如图所示（加热仪器已略去）。 已知：①制备三氯硅烷的化学方程式： ②三氯硅烷的熔点，沸点；极易与水反应，易被氧化。 (3)装置所装药品是 （填“碱石灰”或“无水氯化钙”），加热前要先通一段时间气体，原因是 。 (4)制备时常伴有杂质（熔点，沸点），分离和的实验方法是 （填序号）。 a．过滤    b．萃取    c．蒸发结晶    d．蒸馏 (5)装置中冰盐水的作用是 。 (6)该实验装置存在明显不足，请指出： 。 【答案】 (1)圆底烧瓶 (2) (3)无水氯化钙 排尽装置内的空气、防止三氯硅烷被氧化、防止生成的氢气与空气混合反应而爆炸 (4) (5)冷却生成的，使其液化，以便收集 (6)中会产生倒吸；、之间缺少一个盛有浓硫酸的干燥装置；缺少的处理装置 【分析】Ⅰ．固体与浓硫酸混合加热制取，用浓硫酸干燥氯化氢，用向上排空法收集氯化氢气体（第二个装置中氯气长进短出），用氢氧化钠溶液吸收多余的氯化氢气体防止污染，尾气吸收装置与收集装置间加干燥装置； Ⅱ．A中反应生成氯化氢，通过B无水氯化钙干燥后，氯化氢进入C中和硅反应生成三氯硅烷，三氯硅烷在D中冷凝收集，尾气使用碱液吸收防止污染。 （1）盛装固体的仪器名称是圆底烧瓶；固体与浓硫酸混合加热制取，用浓硫酸干燥氯化氢，用向上排空法收集氯化氢气体（第二个装置中氯气长进短出），用氢氧化钠溶液吸收多余的氯化氢气体防止污染，尾气吸收装置与收集装置间加干燥装置，故接口顺序为：debc； （2）固体与浓硫酸制取时发生复分解反应生成氯化氢和硫酸氢钠：； （3）装置为干燥氯气装置，氯化氢和碱石灰反应，故所装药品是无水氯化钙；三氯硅烷极易与水反应，易被氧化，且反应生成易燃易爆气体氢气，故加热前要先通一段时间气体，原因是排尽装置内的空气、防止三氯硅烷被氧化、防止生成的氢气与空气混合反应而爆炸； （4）和互溶且两者的沸点不同，故分离实验方法是d蒸馏； （5）三氯硅烷的熔点，沸点；中冰盐水的作用是冷却生成的，使其液化，以便收集； （6）氯化氢气体极易溶于水，且三氯硅烷极易与水反应，氢气易燃易燃易爆，故装置中会产生倒吸；、之间缺少一个盛有浓硫酸的干燥装置；缺少的处理装置。 25．（23-24高一上·四川泸州·期末）受疫情影响，自2020年底，芯片短缺就一直 占据汽车行业话题榜首。当前芯片主要是硅基芯片。回答相关问题： 资料：①SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃； ②粗SiHCl3 (沸点33.0°C)中含有少量SiC14(沸点57.6°C)和HCl(沸点-84.7°C) I．制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： (1)流程①的化学反应方式为 。 (2)流程③提纯SiHCl3的操作名称是 。 (3)流程④的化学反应为置换反应，其化学方程式为 。 II．流程④制备高纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去)。 (4)若要从下列玻璃仪器中选择部分来组装A处的气体发生装置，不需要的是 (填字母编号)；装置B的作用是 ；对C中烧瓶加热至33.0°C左右的目是 ，让H2与SiHCl3在D装置中高温反应。 a． 分液漏斗   b．锥形瓶   c．酒精灯   d．漏斗    e．导管 (5)为保证制备高纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，以及 和控制好反应温度。 【答案】 (1)2C+SiO2Si+2CO↑ (2)分馏 (3)SiHCl3+H2 Si+3HCl (4)cd 干燥氢气 使滴入烧瓶内的SiHCl3汽化 (5)排尽装置中的空气 【分析】石英砂的主要成分是SiO2，用炭还原SiO2制得粗硅，粗硅和氯化氢在300℃以上反应生成粗SiHCl3，粗SiHCl3 (沸点33.0°C)中含有少量SiC14(沸点57.6°C)和HCl(沸点-84.7°C)，根据沸点不同，用分馏法提纯SiHCl3，在1084°C用氢气还原SiHCl3得到高纯硅。 （1）流程①是用炭还原SiO2制得粗硅，化学反应方式为2C+SiO2Si+2CO↑； （2）粗SiHCl3 (沸点33.0°C)中含有少量SiC14(沸点57.6°C)和HCl(沸点-84.7°C)，根据沸点不同，流程③提纯SiHCl3的操作名称是分馏； （3）流程④是在1084°C用氢气还原SiHCl3得到高纯硅，反应的化学方程式为SiHCl3+H2 Si+3HCl ； （4）装置A制备氢气，用锌和稀硫酸反应制取氢气，属于固液不加热制取气体，不需要的是酒精灯、漏斗，选cd；通入石英管中的氢气需要干燥，所以装置B的作用是干燥氢气；SiHCl3 的沸点33.0°C，对C中烧瓶加热至33.0°C左右的目是使SiHCl3汽化，让H2与SiHCl3在D装置中高温反应。 （5）SiHCl3在空气中易自燃，为保证制备高纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，以及排尽装置中的空气和控制好反应温度。 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 $$ 【期末复习·暑假提升】2024-2025学年高一化学下学期期末复习讲义 专题03 无机非金属材料 讲义包含两部分：核心考点回顾►期末真题演练（20道选择题+5道综合题） 【知识点1】硅 硅在地壳中的含量仅次于氧，硅元素在自然界中仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子。 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常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。 与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 【注意】硅与NaOH溶液的反应本质：还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2（Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑）；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ③加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应。 与O2反应：Si＋O2SiO2 与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 与C反应：Si＋CSiC ④硅的工业制法： 制备粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑（要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2） 当碳过量时，继续反应生成SiC：3C＋SiO2(少量)SiC＋2CO↑ 粗硅的提纯：Si＋3HClSiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2Si＋3HCl 粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅。 【知识点2】SiO2的性质 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，不溶于水，熔点高，硬度大。水晶、玛瑙、沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维，制造各种玻璃制品、石英坩埚、饰物和工艺品（石英和玛瑙）。 【补充】熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。 （1）SiO2的化学性质 ①酸性氧化物：是硅酸的酸酐，难溶于于水。 与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（盛装Na2SiO3、NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞） 与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②高温下，Na2CO3与SiO2反应制玻璃： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ③与氢氟酸反应(特殊)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃、不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶) （2）CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 氧化性 2C＋SiO2Si＋2CO↑ CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 【知识点3】硅酸的性质 （1）硅酸 ①硅酸不溶于水（白色胶状沉淀），其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。 ②硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 ③硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ④硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂，也可以用作催化剂的载体。 ⑤硅酸实验室制法：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓（不能直接与水作用制备H2SiO3） （2）H2CO3与H2SiO3性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 【知识点4】硅酸盐 （1）硅酸钠(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末状固体，俗名泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②它能与酸性较硅酸强的酸反应： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3（硅酸的酸性比碳酸弱） Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③用途：制硅酸，黏合剂(矿物胶)，防腐剂，耐火阻燃材料。 （2）硅酸盐的组成 由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水。 硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角，许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，其结构示意图为。 硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，例如： 氧化物的书写顺序： 活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数。 各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。 硅酸钠Na2SiO3表示：Na2O·SiO2 正长石KAlSi3O8表示：K2O·Al2O3·6SiO2 镁橄榄石Mg2SiO4表示：2MgO·SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12)表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 高岭石Al2Si2O5(OH)4表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 【知识点5】无机非金属材料 （1）传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 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 制备过程 原料经高温烧结而成 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 主要 成分 成分复杂 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) 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 （2）新型无机非金属材料 ①以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 ②以二氧化硅为主体的光导纤维。 ③新型陶瓷：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅)；压电陶瓷(钛酸盐和锆酸盐)；透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙)；超导陶瓷等。 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 可用于电力、交通、医疗等领域 ④碳纳米材料：一类新型的无机非金属材料，包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面 （3）常见的无机非金属材料、金属材料与复合材料 无机非金属材料 金属材料 复合材料 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料(高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、光导纤维、富勒烯、碳纳米管、石墨烯) 黑色金属材料(钢铁)；有色金属材料(金、银、铜及其合金) 生产生活中的复合材料(玻璃钢：玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维：碳纤维增强树脂基复合材料)；航空航天中的复合材料(飞机、火箭：纤维增强金属基复合材料；航天飞机：纤维增强陶瓷基复合材料) 1．（23-24高一下·云南红河·期末）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 2．（23-24高一下·福建泉州·期末）化学与生产、生活社会发展息息相关，下列说法错误的是 A．“”飞机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂，属于新型无机非金属材料 B．嫦娥五号带回的“快递”——“月壤”中富含“完美能源”和互为同位素 C．“华为麒麟”手机中芯片的主要成分是单质硅 D．废弃的聚乙烯塑料属于白色垃圾，不可降解，不能使溴水褪色 3．（23-24高一下·浙江台州·期末）“类比法”是化学研究的重要方法之一，下列类比合理的是 A．与能生成，则与也能生成 B．和强蝛反应生成盐和水，则也能和强碱反应生成盐和水 C．溶于水放热，则溶于水也放热 D．浓硝酸常温下可以溶解铜，则浓硝酸常温下也可以溶解铁 4．（23-24高一下·湖北·期末）信息技术离不开芯片，现代芯片离不开高纯度的硅，工业上用“西门子法”以硅石为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 已知：室温下为易挥发、易与水反应的无色液体 A．“还原”过程主要氧化产物为 B．原料气和应充分去除水和氧气 C．上述流程中能循环利用的物质有和 D．工业上也可以用焦炭还原石英砂制取粗硅，反应的化学方程式为： 5．（23-24高一下·吉林·期末）下列说法正确的是 A．实验室用固体和固体混合加热制取氨气 B．将气体通入溶液中，可产生白色沉淀 C．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸见光易分解 D．由反应，可知是碱性氧化物 6．（23-24高一下·广东江门·期末）中华文物，璨若星河。下列文物主材质属于硅酸盐材料的是 A．铜鼎 B．陶马 C． 玛瑙环 D．竹简 A．A B．B C．C D．D 7．（23-24高一下·河北张家口·期末）在指定条件下，下列各组物质间的转化能实现的是 A． B． C． D． 8．（23-24高一下·河南信阳·期末）类推的思维方法可以预测许多物质的性质。类比是相对的，不能违背客观事实。下列类比分析结果正确的是 A．与反应生成和，则与反应生成和 B．与S加热直接化合生成，则与S加热也能直接化合生成 C．通入溶液不产生沉淀，则通入溶液也不产生沉淀 D．是半导体材料，同族的也是半导体材料，则IVA族的元素单质都是半导体材料 9．（23-24高一下·湖北咸宁·期末）材料是科技进步的阶梯。下列关于化学材料说法错误的是 A．氮化硅、氧化铝、碳化硅等新型陶瓷是无机非金属材料 B．有机玻璃可以制成飞机和车辆的风挡、光学仪器等，属于硅酸盐材料 C．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM与石墨烯互为同素异形体 D．生铁可以铸造下水井盖，因为生铁中碳含量较钢更高，硬度更大 10．（23-24高一下·重庆·期末）下列关于硅单质及其化合物的说法不正确的是 ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④普通玻璃是氧化物，成分可表示为 ⑤粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 A．①② B．①②③ C．①②③④ D．③④⑤ 11．（23-24高一下·甘肃·期末）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 12．（23-24高一下·四川凉山·期末）下列叙述正确的是 A．水晶、玛瑙、透明陶瓷、超导陶瓷均为硅酸盐产品 B．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 C．混凝土的使用十分广泛，其中生产普通的硅酸盐水泥的主要原料是石英砂 D．华为公司自主研发麒麟990芯片采用7nm工艺，芯片的主要成分是二氧化硅 13．（23-24高一下·安徽合肥·期末）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 14．（23-24高一下·贵州黔西·期末）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 15．（23-24高一下·新疆·期末）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 16．（23-24高一下·新疆·期末）下列物质的生产流程正确的是 A．由石英砂制高纯硅： B．由海水制漂白粉：海水→饱和食盐水漂白粉 C．由黄铁矿制硫酸：黄铁矿 D．由铝土矿冶炼铝：铝土矿 17．（24-25高一上·河北保定·期末）化学与人类的生产、生活密切相关，下列有关叙述正确的是 A．小米全自动扫拖一体机“”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅 B．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．石墨烯是一种具有优异性能的烯烃 D．铁不能与浓硫酸反应，所以可以用铁制容器储存浓硫酸 18．（24-25高一上·湖南常德·期末）化学是以实验为基础的科学。下列根据实验操作及现象所得到的结论正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 取适量粉末，向其中滴加稀盐酸，有无色无味气体生成 已变质 B 向溶液中通入，有白色胶状沉淀生成(已知难溶于水) 非金属性： C 取少量溶液于试管中，滴加少量新制氯水，再滴加几滴溶液，溶液变红 溶液中含有 D 取适量还原的生成物，加稀盐酸充分溶解，滴加溶液，有红褐色沉淀生成 的还原产物中有 A．A B．B C．C D．D 19．（23-24高一下·河南信阳·期末）一定条件下，下列各组物质的转化关系能通过一步化学反应实现的是 选项 X Y Z W A B C D A．A B．B C．C D．D 20．（23-24高一上·江苏南京·期末）固体可用于治疗胃酸过多。为探究X的具体组成，取固体X样品溶解于足量稀盐酸中，过滤，产生沉淀，向滤液中加入足量溶液，过滤后得到沉淀，向剩余滤液中通入足量气体可再次产生沉淀。下列说法不正确的是 A．固体X样品中 B．固体X样品中 C． D．固体X的化学式可表示为 21．（23-24高一下·四川凉山·期末）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 。 22．（23-24高一下·云南大理·期末）已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化关系，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素形成的单质，B、C、H在通常情况下为气体，E是水晶的主要成分，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。 (1)C的化学式 ，F的名称 。 (2)反应①的化学方程式是 。反应②的离子方程式是 。 (3)写出G的一种用途是 ，其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。 (4)反应③的化学方程式是 。 (5)下列溶液中能用来区分B和C气体的是 (填序号)。 ①澄清石灰水　②H2S溶液　③酸性KMnO4溶液　④氯水　⑤品红溶液　⑥紫色石蕊溶液 (6)的酸性 的酸性(填“强于”或“弱于”)，请用离子方程式予以证明： 。 23．（23-24高一下·甘肃白银·期末）氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、军事工业等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示。 其中中各元素的化合价与相同。回答下列问题： (1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以为例，用化学方程式解释其原因： 。 (2)图示①~④的变化中，属于氧化还原反应的是 。 (3)在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，在军事工业中用于制造烟雾剂，和水反应的化学方程式为 。 (4)在反应⑤中，在高温下加热可得氮化硅粉末和气体，则A气体为 (填化学式)，氮化硅的化学式为 。 (5)在高温下，在B和C两种气体的气氛中也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下能化合生成A，写出与B和C两种气体反应生成氮化硅的化学方程式： 。 24．（23-24高一上·福建泉州·期末）三氯硅烷（）可用于生产有机硅化合物、多晶硅。实验室利用硅粉和氯化氢气体制备三氯硅烷。回答下列问题： Ⅰ．实验室将固体与浓硫酸混合加热制取。 (1)上图盛装固体的仪器名称是 ，选用上图所示装置制取并收集干燥、纯净的，接口连接的正确顺序是_______________（每空填一个接口标号，仪器可重复使用）。 (2)固体与浓硫酸制取时发生复分解反应的化学方程式是 。 Ⅱ．硅粉和氯化氢反应制备三氯硅烷的装置如图所示（加热仪器已略去）。 已知：①制备三氯硅烷的化学方程式： ②三氯硅烷的熔点，沸点；极易与水反应，易被氧化。 (3)装置所装药品是 （填“碱石灰”或“无水氯化钙”），加热前要先通一段时间气体，原因是 。 (4)制备时常伴有杂质（熔点，沸点），分离和的实验方法是 （填序号）。 a．过滤    b．萃取    c．蒸发结晶    d．蒸馏 (5)装置中冰盐水的作用是 。 (6)该实验装置存在明显不足，请指出： 。 25．（23-24高一上·四川泸州·期末）受疫情影响，自2020年底，芯片短缺就一直 占据汽车行业话题榜首。当前芯片主要是硅基芯片。回答相关问题： 资料：①SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃； ②粗SiHCl3 (沸点33.0°C)中含有少量SiC14(沸点57.6°C)和HCl(沸点-84.7°C) I．制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： (1)流程①的化学反应方式为 。 (2)流程③提纯SiHCl3的操作名称是 。 (3)流程④的化学反应为置换反应，其化学方程式为 。 II．流程④制备高纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去)。 (4)若要从下列玻璃仪器中选择部分来组装A处的气体发生装置，不需要的是 (填字母编号)；装置B的作用是 ；对C中烧瓶加热至33.0°C左右的目是 ，让H2与SiHCl3在D装置中高温反应。 a． 分液漏斗   b．锥形瓶   c．酒精灯   d．漏斗    e．导管 (5)为保证制备高纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，以及 和控制好反应温度。 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 $$