第三节 无机非金属材料（举一反三专项训练，广东专用）【上好课】化学人教版必修第二册

第三节 无机非金属材料 题型01 硅酸盐材料 题型02 新型无机非金属材料 题型03 单质硅的性质与制备 题型04 二氧化硅及其用途 题型01 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，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、耐高温、耐腐蚀等特点。 3．硅酸盐材料 硅酸盐材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等。它们的主要原料分别是： （1）陶瓷：____ （2）玻璃：____________________ （3）水泥：________________ 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____。 （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____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，书写方法为： （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。 【典例1】（24-25高一下·广东湛江·期末）化学与生产、生活密切相关，下列物质的主要成分属于硅酸盐的是 A．铁锤 B．塑料洗脸盆 C．陶瓷水壶 D．柱状石墨 A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】（24-25高一下·广东茂名·期中）下列说法正确的是 A．光导纤维的主要成分是硅单质 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()的物理性质有较大差异 D．硅氧四面体结构(如上图)中，每个结合4个O，每个O结合1个 【变式1-2】（24-25高一下·陕西安康·期中）历史文物见证了中华民族共同体在发展中的交流、交往、交融。下列关于国宝级文物——莲花形玻璃托盏(呈天蓝色)的说法不正确的是 A．莲花形玻璃托盏的材质属于无机非金属材料 B．制作普通玻璃的原料有纯碱、石灰石和石英砂 C．由玻璃原料到玻璃需经过复杂的物理和化学变化 D．在制玻璃的原料中，添加适量的，可使玻璃呈天蓝色 【变式1-3】（24-25高一下·广东汕头·期中）化学与生产、生活、科技息息相关，下列叙述错误的是 A．华为首款搭载了智能5nm制程SoC “麒麟9000”手机芯片的主要成分是硅 B．国产飞机C919用到氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．可用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃 D．普通玻璃和水泥的生产原料均含黏土 题型02 新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 高纯硅可用于生产____和____________。二氧化硅可用来生产________。 2．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____连接而形成，与____的结构类似，硬度____，具有优异的高温抗氧化性能，可用作____________、耐高温半导体材料等。 （3）新型陶瓷种类：________陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。 3．碳纳米材料 （1）富勒烯是由____构成的一系列笼形分子的总称，其代表物是____。 （2）碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物，具有____尺度的直径（1nm-100nm）。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的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________，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2】（24-25高一下·广东·期中）下列物品的主要成分属于新型无机非金属材料的是 A．马蹄金 B．混凝土桥墩 C．石墨烯散热片 D．304不锈钢地漏 A．A B．B C．C D．D 【变式2-1】（24-25高一下·广东·期中）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“T7PrO”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅 B．石英具有很高的熔点，可制成坩埚用来加热熔融烧碱 C．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 D．光导纤维导电能力很强，是一种很好的通信材料 【变式2-2】（24-25高一下·广东梅州·阶段练习）下列用品中不属于新型无机非金属材料的是 A．压电陶瓷 B．钢化玻璃 C．富勒烯 D．结构陶瓷 【变式2-3】纵观古今，化学与环境、材料、生产、生活关系密切，下列说法不正确的是 A．“玉兔号”月球车帆板太阳能电池的材料是氮化硅或二氧化硅 B．“神舟”系列飞船使用的碳纤维材料、光导纤维都是新型无机非金属材料 C．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 D．“神舟”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分不是硅酸盐 题型03 单质硅的性质与制备 1．硅单质的化学性质 （1）常温下 与氟气反应：Si＋2F2===____ 与氢氟酸反应：Si＋4HF===________ 与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===________ （2）加热或高温条件下 与O2反应：Si＋O2____ 与Cl2反应：Si＋2Cl2____ 与C反应：Si＋C____ 2．高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2C________ ②Si＋3HCl________ ③SiHCl3＋H2________ 【典例3】（24-25高一下·广东深圳·期中）高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备高纯度晶硅： 已知：SiHCl3室温下为易挥发、易与水反应的无色液体。下列说法不正确的是 A．步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi(粗硅)+2CO ↑ B．SiO2既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠溶液反应，所以它是两性氧化物 C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．过程中涉及的化学反应均为置换反应 【变式3-1】（24-25高一下·广东茂名·期中）硅单质是应用最为广泛的半导体材料。工业上制备高纯硅的部分工艺如图所示。下列说法错误的是 已知：合成时会生成少量；和的沸点分别为和。 A．由制粗硅的反应可知，碳的非金属性比硅弱 B．气体X为 C．可循环利用 D．还原步骤中，为还原剂 【变式3-2】（24-25高一下·广东广州·期中）在给定条件下，下列过程涉及的物质转化不可以实现的是 A．通入足量溶液中可生成不溶于盐酸的白色沉淀 B．“新能源汽车小米SU7”在汽车界掀起的一股浪潮，其中小米SU7采用的镀银玻璃可以用黏土为原料高温制得 C．工业制硫酸：黄铁矿 D．工业制高纯硅：(粗) 【变式3-3】习主席在2020年新年贺词中强调“5G商用加速推出，凝结着新时代奋斗者的心血和汗水，彰显了不同凡响的中国风采、中国力量”，制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)。 已知： SiHCl3 遇水强烈水解，在空气中易自燃。下列说法错误的是 A．装置 B 中的试剂是饱和食盐水 B．实验时先打开装置A中分液漏斗的旋塞 C．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 D．装置D不能采用普通玻璃管的原因是在反应温度下，普通玻璃管会软化 题型04 二氧化硅及其用途 1．存在 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，统称____。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________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____、硬度____、____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________。 【典例4】（24-25高一下·广东江门·期末）美好生活靠劳动创造。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 玻璃生产商：用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃 是酸性氧化物 B 烟花设计师：制作烟花过程中添加金属氧化物 部分金属元素有特殊焰色 C 化学实验员：检验是否失效 D 制药工程师：以为原料制备抗酸药 能与胃酸反应且对人体的刺激性小 A．A B．B C．C D．D 【变式4-1】（24-25高一下·广东广州·阶段练习）有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是 A．2022年冬奥会衣物采用石墨烯纺织物柔性发热材料，石墨烯属于有机高分子化合物 B．碳化硅俗称金刚砂，类似金刚石结构，是一种耐高温的半导体材料 C．中国华为自主研发的5G芯片巴龙5000的主要材料是 D．玻璃中含有的，常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰 【变式4-2】（24-25高一下·广东云浮·期末）化学与生产、生活、环境密切相关，下列离子方程式书写正确的是 A．用氢氟酸溶蚀玻璃： B．铝制餐具不宜长时间存放酸性食物： C．工业上用氯气和石灰乳制漂白粉： D．用NaOH溶液吸收工业废气中的 【变式4-3】（24-25高一下·广东梅州·期末）解释下列事实的化学方程式或离子方程式正确的是 A．用石英和焦炭制取粗硅： B．向稀硫酸溶液中加入 Na2S2O3固体出现黄色沉淀： C．工业上制取金属钠： D．盛有 NaOH 溶液的试剂瓶不用玻璃塞的原因： / 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 $ 第三节 无机非金属材料 题型01 硅酸盐材料 题型02 新型无机非金属材料 题型03 单质硅的性质与制备 题型04 二氧化硅及其用途 题型01 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，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．硅酸盐材料 硅酸盐材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等。它们的主要原料分别是： （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，书写方法为： （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。 【典例1】（24-25高一下·广东湛江·期末）化学与生产、生活密切相关，下列物质的主要成分属于硅酸盐的是 A．铁锤 B．塑料洗脸盆 C．陶瓷水壶 D．柱状石墨 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．铁锤的主要成分为铁，为无机物，A不符合题意； B．塑料的主要成分为高分子化合物，为有机物，B不符合题意； C．陶瓷的主要成分为硅酸盐，C符合题意； D．石墨为碳单质，为无机物，D不符合题意； 故选C。 【变式1-1】（24-25高一下·广东茂名·期中）下列说法正确的是 A．光导纤维的主要成分是硅单质 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()的物理性质有较大差异 D．硅氧四面体结构(如上图)中，每个结合4个O，每个O结合1个 【答案】C 【解析】A．光导纤维的主要成分是二氧化硅，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()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，每个结合4个O，每个O结合2个，故D错误。 故答案选C。 【变式1-2】（24-25高一下·陕西安康·期中）历史文物见证了中华民族共同体在发展中的交流、交往、交融。下列关于国宝级文物——莲花形玻璃托盏(呈天蓝色)的说法不正确的是 A．莲花形玻璃托盏的材质属于无机非金属材料 B．制作普通玻璃的原料有纯碱、石灰石和石英砂 C．由玻璃原料到玻璃需经过复杂的物理和化学变化 D．在制玻璃的原料中，添加适量的，可使玻璃呈天蓝色 【答案】D 【解析】A．莲花形玻璃托盏的材质玻璃属于无机非金属材料，A正确； B．纯碱、石灰石和石英砂是制作普通玻璃的原料，B正确； C．纯碱、石灰石和石英砂高温下烧制玻璃，经过复杂的物理和化学变化，C正确； D．是红棕色固体，添加不能使玻璃呈天蓝色，D错误； 故选D。 【变式1-3】（24-25高一下·广东汕头·期中）化学与生产、生活、科技息息相关，下列叙述错误的是 A．华为首款搭载了智能5nm制程SoC “麒麟9000”手机芯片的主要成分是硅 B．国产飞机C919用到氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．可用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃 D．普通玻璃和水泥的生产原料均含黏土 【答案】D 【解析】A．手机芯片的主要成分是硅，A正确； B．水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，B正确； C．氢氟酸能和二氧化硅反应生成SiF4和H2O，可用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃，C正确； D．工业生产玻璃原料为纯碱、石灰石和石英，工业生产水泥的原料为黏土和石灰石，所以生产普通玻璃和水泥均需石灰石作原料，D错误； 故选D。 题型02 新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 高纯硅可用于生产芯片和硅太阳能电池。二氧化硅可用来生产光导纤维。 2．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、超导陶瓷等。 3．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，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（1nm-100nm）。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的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2】（24-25高一下·广东·期中）下列物品的主要成分属于新型无机非金属材料的是 A．马蹄金 B．混凝土桥墩 C．石墨烯散热片 D．304不锈钢地漏 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．金属属于金属材料，不属于无机非金属材料，A不符合题意； B．混凝土是水泥、沙子、石子、水的混合物，属于传统无机非金属材料，B不符合题意； C．石墨烯是碳单质，属于新型无机非金属材料，C符合题意； D．不锈钢是铁、钛、镍、碳等的合金，属于金属材料，D不符合题意； 故选C。 【变式2-1】（24-25高一下·广东·期中）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“T7PrO”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅 B．石英具有很高的熔点，可制成坩埚用来加热熔融烧碱 C．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 D．光导纤维导电能力很强，是一种很好的通信材料 【答案】C 【解析】A．芯片的核心材料是单质硅（Si），二氧化硅（SiO2）用于光导纤维等，A错误； B．石英（SiO2）与强碱（如NaOH）在高温下反应生成硅酸盐，会腐蚀坩埚，B错误； C．碳化硅（SiC）陶瓷具有高熔点、耐腐蚀等特性，属于新型无机非金属材料，适用于航天领域，C正确； D．光导纤维以SiO2为材料，通过全反射传输光信号，不具备导电性，D错误； 故选C。 【变式2-2】（24-25高一下·广东梅州·阶段练习）下列用品中不属于新型无机非金属材料的是 A．压电陶瓷 B．钢化玻璃 C．富勒烯 D．结构陶瓷 【答案】B 【解析】A．压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于新型无机非金属材料，故A正确； B．钢化玻璃属于传统无机非金属材料，故B错误； C．‌富勒烯是一种由碳组成的分子，属于新型无机非金属材料，故C正确； D．结构陶瓷具有耐高温、耐冲刷、耐腐蚀、高硬度、高强度，属于新型无机非金属材料，故D正确； 答案选B。 【变式2-3】纵观古今，化学与环境、材料、生产、生活关系密切，下列说法不正确的是 A．“玉兔号”月球车帆板太阳能电池的材料是氮化硅或二氧化硅 B．“神舟”系列飞船使用的碳纤维材料、光导纤维都是新型无机非金属材料 C．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 D．“神舟”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分不是硅酸盐 【答案】A 【解析】A．二氧化硅不导电性、能对光线进行全反射，可用于制造光导纤维；硅是良好的半导体材料，可制作太阳能电池，A 错误； B．碳纤维材料、光导纤维性能优良，都是新型无机非金属材料，B正确；   C．秦始皇兵马俑是由黏土经高温烧结而成的陶制品，C正确； D．高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，其主要成分有氮化硼等，主要成分不是硅酸盐，D正确； 故选A。 题型03 单质硅的性质与制备 1．硅单质的化学性质 （1）常温下 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↑ （2）加热或高温条件下 与O2反应：Si＋O2SiO2 与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 与C反应：Si＋CSiC 2．高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 【典例3】（24-25高一下·广东深圳·期中）高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备高纯度晶硅： 已知：SiHCl3室温下为易挥发、易与水反应的无色液体。下列说法不正确的是 A．步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi(粗硅)+2CO ↑ B．SiO2既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠溶液反应，所以它是两性氧化物 C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．过程中涉及的化学反应均为置换反应 【答案】B 【解析】A．步骤①二氧化硅与C在高温条件下反应生成Si和CO，化学方程式为SiO2+2CSi(粗硅)+2CO ↑，A正确； B．SiO2能与氢氟酸反应生成SiF4和水，不是盐和水，所以它不是两性氧化物，B错误； C．SiHCl3室温下为易挥发、易与水反应的无色液体，原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确； D．过程中涉及的化学反应均为单质和化合物反应生成新的单质和化合物，均为置换反应，D正确； 故选B。 【变式3-1】（24-25高一下·广东茂名·期中）硅单质是应用最为广泛的半导体材料。工业上制备高纯硅的部分工艺如图所示。下列说法错误的是 已知：合成时会生成少量；和的沸点分别为和。 A．由制粗硅的反应可知，碳的非金属性比硅弱 B．气体X为 C．可循环利用 D．还原步骤中，为还原剂 【答案】A 【分析】石英与焦炭在高温下反应生成粗硅和CO，粗硅与HCl在300℃下反应生成SiHCl3和，提纯SiHCl3，再用H2在高温下还原SiHCl3得到高纯硅和HCl，HCl可循环至“合成”步骤再次利用，据此解答。 【解析】A．制粗硅的反应为：，该反应中C作还原剂，体现了还原性，且该反应在高温条件下进行，反应的发生主要是因为生成了气态的CO，CO不断从反应体系中逸出，使反应能够向右进行，而不是因为碳的非金属性比硅强，所以由制粗硅的反应，不能说明碳的非金属性比硅弱，A错误； B．由分析可知，气体X为H2，B正确； C．由分析可知，HCl可循环至“合成”步骤再次利用，C正确； D．还原步骤的反应为：SiHCl3+H2Si+3HCl，H2中H的价态由0价变为＋1价，所以H2为还原剂，D正确； 故选A。 【变式3-2】（24-25高一下·广东广州·期中）在给定条件下，下列过程涉及的物质转化不可以实现的是 A．通入足量溶液中可生成不溶于盐酸的白色沉淀 B．“新能源汽车小米SU7”在汽车界掀起的一股浪潮，其中小米SU7采用的镀银玻璃可以用黏土为原料高温制得 C．工业制硫酸：黄铁矿 D．工业制高纯硅：(粗) 【答案】B 【解析】A．SO2在Ba(NO3)2溶液中，SO2会被酸性条件下的 氧化为，与Ba2+结合生成BaSO4沉淀，该沉淀不溶于盐酸，故A正确； B．镀银玻璃的银层是通过化学镀银工艺(如银镜反应)在玻璃表面形成的，而黏土高温烧制只能得到玻璃基材，无法直接生成镀银层，故B错误； C．黄铁矿燃烧生成SO2，SO2催化氧化为SO3，浓硫酸吸收SO3生成H2SO4，故C正确； D．SiO2与C高温生成粗硅，粗硅与HCl在300℃条件下反应生成SiHCl3和氢气，SiHCl3在1100℃条件下再经H2还原得高纯硅，故D正确； 选B。 【变式3-3】习主席在2020年新年贺词中强调“5G商用加速推出，凝结着新时代奋斗者的心血和汗水，彰显了不同凡响的中国风采、中国力量”，制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)。 已知： SiHCl3 遇水强烈水解，在空气中易自燃。下列说法错误的是 A．装置 B 中的试剂是饱和食盐水 B．实验时先打开装置A中分液漏斗的旋塞 C．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 D．装置D不能采用普通玻璃管的原因是在反应温度下，普通玻璃管会软化 【答案】A 【分析】本实验目的是用氢气与SiHCl3反应生成高纯硅，根据装置中盛放试剂，装置A的作用是制备氢气，SiHCl3遇水强烈水解，因此需要干燥氢气，装置B的作用是干燥氢气，盛放浓硫酸，装置C的作用是氢气和SiHCl3充分混合，在石英管中反应，据此分析； 【解析】A．SiHCl3 遇水强烈水解，H2应干燥，故装置B中的试剂是浓硫酸，故A错误； B．SiHCl3在空气中易自燃，实验前应排尽装置内的空气，所以应先打开装置A中分液漏斗的旋塞，通H2排尽装置中空气，后打开装置C中分液漏斗的旋塞，故B正确； C．SiHCl3呈液态，需转化为蒸气进入石英管中与H2反应，所以装置C中的烧瓶需要加热，故C正确； D．制高纯硅时，温度在1100～1200℃，在该温度下，普通玻璃管会软化，所以D不能采用普通玻璃管，故D正确； 答案为A。 题型04 二氧化硅及其用途 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。 【典例4】（24-25高一下·广东江门·期末）美好生活靠劳动创造。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 玻璃生产商：用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃 是酸性氧化物 B 烟花设计师：制作烟花过程中添加金属氧化物 部分金属元素有特殊焰色 C 化学实验员：检验是否失效 D 制药工程师：以为原料制备抗酸药 能与胃酸反应且对人体的刺激性小 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】A．氢氟酸腐蚀玻璃是因为SiO2与HF反应生成SiF4和H2O，而SiO2作为酸性氧化物通常与强碱反应，劳动项目与化学知识没有关联，A正确； B．金属氧化物在烟花中提供金属元素，通过焰色反应呈现颜色，劳动项目与化学知识有关联，B错误； C．与水反应生成，若失效则无气体产生，检验方法合理，劳动项目与化学知识有关联，C错误； D．Al(OH)3中和胃酸中的盐酸，性质温和，劳动项目与化学知识有关联，D错误； 故选A。 【变式4-1】（24-25高一下·广东广州·阶段练习）有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是 A．2022年冬奥会衣物采用石墨烯纺织物柔性发热材料，石墨烯属于有机高分子化合物 B．碳化硅俗称金刚砂，类似金刚石结构，是一种耐高温的半导体材料 C．中国华为自主研发的5G芯片巴龙5000的主要材料是 D．玻璃中含有的，常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰 【答案】B 【解析】A．石墨烯是碳的单质，属于无机材料，而非有机高分子化合物，A错误； B．碳化硅为原子晶体，结构与金刚石相似，具有耐高温和半导体特性，B正确； C．5G芯片的主要材料是单晶硅，而非二氧化硅（用于光纤等），C错误； D．雕刻玻璃常用氢氟酸（HF），NaOH溶液与反应缓慢且需高温，D错误； 【变式4-2】（24-25高一下·广东云浮·期末）化学与生产、生活、环境密切相关，下列离子方程式书写正确的是 A．用氢氟酸溶蚀玻璃： B．铝制餐具不宜长时间存放酸性食物： C．工业上用氯气和石灰乳制漂白粉： D．用NaOH溶液吸收工业废气中的 【答案】D 【解析】A．氢氟酸是弱酸，不可拆，离子方程式为：SiO2+4HF =SiF4↑+2H2O，A错误； B．Al2O3与H+反应生成Al3+和水，离子方程式为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，B错误； C．石灰乳是Ca(OH)2的悬浊液，不能拆，离子方程式为：Cl2+Ca(OH)2=Ca2++Cl-+ClO-+H2O，C错误； D．NO2与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，离子方程式正确，D正确； 故选D。 【变式4-3】（24-25高一下·广东梅州·期末）解释下列事实的化学方程式或离子方程式正确的是 A．用石英和焦炭制取粗硅： B．向稀硫酸溶液中加入 Na2S2O3固体出现黄色沉淀： C．工业上制取金属钠： D．盛有 NaOH 溶液的试剂瓶不用玻璃塞的原因： 【答案】D 【解析】A．用石英和焦炭制取粗硅的反应中，碳的还原产物为CO而非CO2，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，故A错误。 B．硫代硫酸钠与酸反应生成S和SO2，反应的离子方程式为：，故B错误。 C．工业制钠电解熔融NaCl，故C错误； D．玻璃中的SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，反应的离子方程式应为，故D正确； 选D。 / 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 $