5.3 无机非金属材料 （6大题型专项训练）化学人教版必修第二册

第三节 无机非金属材料 题型01 常见的硅酸盐材料——陶瓷、玻璃、水泥 题型02 硅酸盐组成的表示方法——氧化物形式的书写 题型03 硅酸(H2SiO3)及硅酸钠(Na2SiO3) 题型04 单质硅的性质及其制备 题型05 二氧化硅的性质及其用途 题型06 新型无机非金属材料 题型01 常见的硅酸盐材料——陶瓷、玻璃、水泥 1.陶瓷 主要原料为 ，经高温烧结而成。用于建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。 2.玻璃和水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等 水泥 主料：石灰石、黏土 辅料：石膏（作用是调节水泥的硬化速率） 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 【典例1】文物见证历史，化学创造文明。辽宁出土的下列文物其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A．西汉马蹄金 B．战国安国侯铜虎符 C．三国、北朝花树状金饰 D．辽白瓷盘口长颈注壶 【变式1-1】“高擎文明圣火，穿越世纪风云”。下列文物主要由硅酸盐材料制成的是 A．五祀卫鼎 B．马王堆汉墓发掘出土的素纱襌衣 C．《编年纪》竹简 D．三彩载乐骆驼俑 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】青釉瓷是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现有一定量的莫莱石及少量的、和。下列说法正确的是 A．陶瓷的主要成份是硅酸盐 B．青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有 C．遇水会生成，所以青釉瓷器不可盛水 D．高温结构陶瓷与传统陶瓷相比，成分相同，结构不同 【变式1-3】长城是1987年成为中国首批入选的世界文化遗产。长城的原材料三合土主要由石灰、黏土和细砂按1:2:4配比(质量比)组成。下列叙述错误的是 A．三合土具有坚固耐久、防潮、不易风化等特点 B．石灰的主要作用是将黏土和细砂等填料黏结在一起 C．修筑长城时选择的黏土因含而呈现红黄色 D．“三合土”配方仅涉及多种碱性氧化物 题型02 硅酸盐组成的表示方法——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2】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。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(MgFe)2SiO4]等，下列说法或分析不正确的是 A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐 B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2 C．铁橄榄石(Fe2SiO4)中铁为＋2价 D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱 【变式2-1】博物馆承载着人类的历史，下列关于博物馆展品涉及的化学知识不正确的是 A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土 B．湖南省博物馆陈列的明青花瓷的原料有高岭土，化学式为，也可以表示为 C．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为]，孔雀石颜料的主要成分属于碱 D．长沙市博物馆中的湘绣使用的染料大多从植物中提取，较为环保 【变式2-2】化学版《青花瓷》中所描绘的“蓝色絮状的沉淀跃然试管底，铜离子遇氢氧根，再也不分离”“无色酚酞面对碱羞涩脸绯红，紫色石蕊遇到碱，青蓝慢淡出”等现象大家耳熟能详，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(，铜为价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是 A．可用氧化物形式表示为 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6 【变式2-3】化学与生活密切相关，下列说法正确的是 A．墙体使用的砖瓦、水泥，是硅酸盐材料 B．使用的钢化玻璃，其主要成分只有 C．在食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋可防止食品因氧化而变质 D．正长石的化学式为，可表示为 题型03 硅酸(H2SiO3)及硅酸钠(Na2SiO3) 1.硅酸(H2SiO3) (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。 2.硅酸钠（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： 。 (3)硅酸钠是制备黏合剂和木材防火剂等的原料。 【典例3】下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B．反应①：，反应②：，两反应是相互矛盾的，不可能都发生 C．石英玻璃、水泥均属于硅酸盐材料 D．虽然能分别与反应，但不是两性氧化物 【变式3-1】下列有关硅及其化合物的说法中不正确的是 A．非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4 B．SiO2制光导纤维是利用了SiO2可以对光进行全反射 C．硅胶可作瓶装药品的干燥剂及催化剂载体，是因为SiO2是酸性氧化物 D．SiO2Na2SiO3H2SiO3，两步反应均可一步进行 【变式3-2】化学中广泛存在着哲学中“量变引起质变”的规律。下列变化过程不符合这一规律的是 A．气体与加热反应 B．与氢氧化钠溶液反应 C．溶液与反应 D．铁粉和硝酸反应 【变式3-3】下列说法正确的是 A．高纯硅广泛应用于制造芯片和光导纤维 B．不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 C．硅酸可制备硅胶，硅胶可用作袋装食品、瓶装药品的干燥剂 D．均能一步转化 题型04 单质硅的性质及其制备 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： (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 3．用途 生产 材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 【典例4】工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。如图为制备高纯硅的流程图： 下列说法正确的是 A．消耗1mol焦炭时，该反应转移个电子 B．X可以为HCl气体 C．Y在反应中作氧化剂 D．该流程中不需要隔绝空气 【变式4-1】下列关于硅的说法中，不正确的是 A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、碳等非金属单质反应 【变式4-2】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： 【变式4-3】用硅的氧化物可以制取硅单质，主要步骤及化学反应如下： ①粗硅制取：。 ②纯硅制取：、。 下列说法正确的是 A．步骤①的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 B．步骤②涉及的反应中硅元素均被还原 C．可用石英坩埚灼烧熔融固体 D．Si、都能与氢氟酸、NaOH溶液反应 题型05 二氧化硅的性质及其用途 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 。 【典例5】下列叙述正确的是 ①高温下用焦炭还原制取粗硅 ②与酸、碱均不反应 ③二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 ④是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 ⑤与化学式相似，物理性质也相同 A．①②③ B．②③ C．①④ D．①②③④⑤ 【变式5-1】下列说法正确的是 A．CO2和SiO2都能跟水反应生成相应的酸 B．CO2和SiO2都不能与任何酸反应 C．CO2和SiO2都能与NaOH溶液反应 D．石英的主要成分都是SiO2，SiO2可作制太阳能电池的材料 【变式5-2】关于二氧化硅的叙述正确的是 ①二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 ②二氧化硅晶体中，1个硅原子与2个氧原子形成共价键 ③SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，是两性氧化物 ④将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强 A．②③ B．③④ C．①④ D．②④ 【变式5-3】下列关于二氧化硅的说法中错误的是 A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的 B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体 C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐 D．SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中。 题型06 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6】构成下列物品的主要材料属于新型无机非金属材料的是 A．高压输电线路使用的陶瓷绝缘材料 B．东汉马踏飞燕 C．耐高温的碳化硅陶瓷轴承 D．建造房屋用的火砖 A．A B．B C．C D．D 【变式6-1】化学材料促进了科技进步，生活水平的提高。下列说法错误的是 A．“浮梁巧烧瓷，颜色比琼玖”的“瓷”是硅酸盐产品 B．“神舟”十五号飞船航天员穿的航天服使用了多种合成纤维 C．生铁和钢是碳含量不同的两种铁碳合金，铁合金的硬度比单质铁低 D．“国产C919飞机”用到的氮化硅()陶瓷是新型无机非金属材料 【变式6-2】2025年央视春晚节目精彩纷呈，好评如潮。下列说法正确的是 A．春晚直播间所选用的高清摄像头镜片的主要成分是单质硅 B．秧歌表演《秧BOT》中机器人使用的碳纳米纤维是一种胶体 C．《星汉耀江城》中的烟花是Fe、Ca、S等元素发生了焰色试验 D．李子柒舞台造型使用的中国牡丹瓷是一种无机非金属材料 【变式6-3】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 / 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 常见的硅酸盐材料——陶瓷、玻璃、水泥 题型02 硅酸盐组成的表示方法——氧化物形式的书写 题型03 硅酸(H2SiO3)及硅酸钠(Na2SiO3) 题型04 单质硅的性质及其制备 题型05 二氧化硅的性质及其用途 题型06 新型无机非金属材料 题型01 常见的硅酸盐材料——陶瓷、玻璃、水泥 1.陶瓷 主要原料为黏土，经高温烧结而成。用于建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。 2.玻璃和水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等 水泥 主料：石灰石、黏土 辅料：石膏（作用是调节水泥的硬化速率） 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 【典例1】文物见证历史，化学创造文明。辽宁出土的下列文物其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A．西汉马蹄金 B．战国安国侯铜虎符 C．三国、北朝花树状金饰 D．辽白瓷盘口长颈注壶 【答案】D 【详解】A．马蹄金主要成分为金，属于金属材料； B．铜虎符主要成分为铜合金，属于金属材料； C．花树状金饰主要成分为金，属于金属材料； D．白瓷注壶主要成分为硅酸盐（陶瓷），属于无机非金属材料，与其他三项金属材料不同； 故选D。 【变式1-1】“高擎文明圣火，穿越世纪风云”。下列文物主要由硅酸盐材料制成的是 A．五祀卫鼎 B．马王堆汉墓发掘出土的素纱襌衣 C．《编年纪》竹简 D．三彩载乐骆驼俑 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．五祀卫鼎是西周青铜器，材质为青铜（铜锡合金），不含硅酸盐成分，A错误； B．素纱襌衣是西汉丝织品，材质为桑蚕丝（蛋白质纤维），与硅酸盐无关，B错误； C．竹简的材质是竹片（或木片），属于天然植物纤维，不含硅酸盐，C错误； D．三彩载乐骆驼俑是唐三彩釉陶器，唐三彩属于低温釉陶，属于硅酸盐材料，D正确； 故选D。 【变式1-2】青釉瓷是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现有一定量的莫莱石及少量的、和。下列说法正确的是 A．陶瓷的主要成份是硅酸盐 B．青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有 C．遇水会生成，所以青釉瓷器不可盛水 D．高温结构陶瓷与传统陶瓷相比，成分相同，结构不同 【答案】A 【详解】A．陶瓷的主要成分是硅酸盐，莫莱石属于硅酸盐，A正确； B．Fe2O3通常呈红棕色，青釉的青色可能源于Fe2+或其他杂质，而非Fe2O3，B错误； C．青釉瓷器经高温烧结后结构致密，少量CaO被包裹，不会与水充分反应，仍可盛水，C错误； D．高温结构陶瓷(如氮化硅)与传统陶瓷(硅酸盐)成分不同，D错误； 答案选A。 【变式1-3】长城是1987年成为中国首批入选的世界文化遗产。长城的原材料三合土主要由石灰、黏土和细砂按1:2:4配比(质量比)组成。下列叙述错误的是 A．三合土具有坚固耐久、防潮、不易风化等特点 B．石灰的主要作用是将黏土和细砂等填料黏结在一起 C．修筑长城时选择的黏土因含而呈现红黄色 D．“三合土”配方仅涉及多种碱性氧化物 【答案】D 【详解】A．三合土中的石灰固化后形成碳酸钙，结合黏土和细砂增强了结构稳定性，因此具有坚固耐久、防潮等特点，A正确； B．石灰在固化过程中生成氢氧化钙并最终形成碳酸钙，起到胶结黏土和细砂的作用，B正确； C．黏土中的（氧化铁）呈红棕色，是黏土呈现红黄色的主要原因，C正确； D．三合土配方中石灰（）和黏土中的为碱性氧化物，但黏土和细砂含（酸性氧化物）及（两性氧化物），因此“仅涉及碱性氧化物”的说法错误，D错误； 综上所述，答案选D。 题型02 硅酸盐组成的表示方法——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2】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。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(MgFe)2SiO4]等，下列说法或分析不正确的是 A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐 B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2 C．铁橄榄石(Fe2SiO4)中铁为＋2价 D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱 【答案】D 【详解】A．由辉石、斜长石及橄榄石的化学式知，它们均属于硅酸盐，故A正确； B．斜长石的化学式为KAlSi3O8，斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2，故B正确； C．在铁橄榄石中，各元素化合价的代数和为零，O为-2价，Si为+4价，所以Fe的化合价为+2价，故C正确； D．月球上铁以游离态存在，是因月球缺乏氧气和水（无氧化环境），而非铁的活动性差异，金属活动性为固有属性，与星球无关，故D错误； 故选D。 【变式2-1】博物馆承载着人类的历史，下列关于博物馆展品涉及的化学知识不正确的是 A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土 B．湖南省博物馆陈列的明青花瓷的原料有高岭土，化学式为，也可以表示为 C．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为]，孔雀石颜料的主要成分属于碱 D．长沙市博物馆中的湘绣使用的染料大多从植物中提取，较为环保 【答案】C 【详解】A．瓷器属于硅酸盐产品，其主要原料为黏土，经高温烧结而成，A正确； B．铝的氧化物为Al2O3，硅的氧化物为SiO2，氢的氧化物为H2O，则根据活泼金属氧化物．较活泼金属氧化物•SiO2•H2O得顺序可知，[Al2Si2O5(OH)4]可表示成Al2O3•2SiO2•2H2O，B正确； C．孔雀石颜料的主要成分为，由酸根、氢氧根和铜离子组成，属于碱式盐，C错误； D．湘绣是中国四大名绣之一，以构图严谨、色彩鲜明、针法精细、形象逼真著称，使用的染料大多从植物中提取，较为环保，D正确； 故选C。 【变式2-2】化学版《青花瓷》中所描绘的“蓝色絮状的沉淀跃然试管底，铜离子遇氢氧根，再也不分离”“无色酚酞面对碱羞涩脸绯红，紫色石蕊遇到碱，青蓝慢淡出”等现象大家耳熟能详，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(，铜为价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是 A．可用氧化物形式表示为 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6 【答案】C 【详解】A．硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、较不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2，故A正确； B．BaCuSi2O6中铜显+2价，Cu2+显蓝色，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故B正确； C．BaCuSi2O6是弱酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，故C错误； D．在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2，硅元素化合价为+4，氧元素的化合价为-2价，钡元素的化合价为+2价，则由化学式为BaCuSi2Ox，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得：(+2)+(+2)+(+4)×2+(-2)×x=0，解得x=6，故D正确； 故选C。 【变式2-3】化学与生活密切相关，下列说法正确的是 A．墙体使用的砖瓦、水泥，是硅酸盐材料 B．使用的钢化玻璃，其主要成分只有 C．在食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋可防止食品因氧化而变质 D．正长石的化学式为，可表示为 【答案】A 【详解】A． 墙体使用的砖瓦、水泥主要成分是硅酸盐，是硅酸盐材料，故A正确； B． 使用的钢化玻璃，其主要成分有和硅酸盐，故B错误； C． 在食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋，硅胶具有吸水性，可防止食物受潮，可防止食品因吸湿而变质，故C错误； D． 正长石的化学式为，可表示为，故D错误； 故选A。 题型03 硅酸(H2SiO3)及硅酸钠(Na2SiO3) 1.硅酸(H2SiO3) (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。 2.硅酸钠（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。 【典例3】下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B．反应①：，反应②：，两反应是相互矛盾的，不可能都发生 C．石英玻璃、水泥均属于硅酸盐材料 D．虽然能分别与反应，但不是两性氧化物 【答案】D 【详解】A．硅酸钠具有粘结性，能将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起而打不开，所以硅酸钠不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中，故A错误 B．由方程式可知，反应①能发生的原因是碳酸的酸性强于硅酸，符合强酸制弱酸的反应原理，反应②能发生的原因是二氧化硅的沸点高于二氧化碳，符合高沸点物质制备挥发性物质的反应原理，所以两反应都能发生，故B错误； C．石英玻璃主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐材料，故C错误； D．两性氧化物是既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅只能与氢氟酸反应，但不能与其他的酸反应，所以二氧化硅不是两性氧化物，故D正确； 故选D。 【变式3-1】下列有关硅及其化合物的说法中不正确的是 A．非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4 B．SiO2制光导纤维是利用了SiO2可以对光进行全反射 C．硅胶可作瓶装药品的干燥剂及催化剂载体，是因为SiO2是酸性氧化物 D．SiO2Na2SiO3H2SiO3，两步反应均可一步进行 【答案】C 【详解】A．非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越强，非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4，A正确； B．SiO2制光导纤维是利用了SiO2可以对光进行全反射，B正确； C．硅胶无毒，可吸水，且具有疏松多孔结构，则硅胶可作干燥剂和催化剂的载体，但与SiO2是酸性氧化物无关，C错误； D．SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，Na2SiO3和CO2反应生成H2SiO3和Na2CO3，两步反应均可一步进行，D正确； 故选C。 【变式3-2】化学中广泛存在着哲学中“量变引起质变”的规律。下列变化过程不符合这一规律的是 A．气体与加热反应 B．与氢氧化钠溶液反应 C．溶液与反应 D．铁粉和硝酸反应 【答案】B 【详解】A．气体与少量加热反应得到硫，与过量加热反应得到二氧化硫，符合规律，A不符合题意； B．与氢氧化钠溶液反应只生成硅酸钠与水，与量无关，不符合规律，B符合题意； C．溶液与少量反应得到硅酸和碳酸钠，与过量反应得到硅酸和碳酸氢钠，符合规律，C不符合题意； D．铁粉和少量硝酸反应得到硝酸亚铁、NO和水，和过量硝酸反应得到硝酸铁、NO和水，符合规律，D不符合题意； 故选B。 【变式3-3】下列说法正确的是 A．高纯硅广泛应用于制造芯片和光导纤维 B．不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 C．硅酸可制备硅胶，硅胶可用作袋装食品、瓶装药品的干燥剂 D．均能一步转化 【答案】C 【详解】A．高纯硅用于制造芯片，光导纤维主要成分是SiO2，A错误； B．SiO2可与氢氟酸反应，因此不能用石英制造容器来耐HF，B错误； C．硅酸制备的硅胶无毒且吸水性好，可用作食品和药品干燥剂，C正确； D．SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3，需通过可溶性硅酸盐与酸反应，无法一步转化，D错误； 故选C。 题型04 单质硅的性质及其制备 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 3．用途 生产半导体材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 【典例4】工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。如图为制备高纯硅的流程图： 下列说法正确的是 A．消耗1mol焦炭时，该反应转移个电子 B．X可以为HCl气体 C．Y在反应中作氧化剂 D．该流程中不需要隔绝空气 【答案】B 【分析】石英砂主要成分为，在高温条件下与焦炭发生反应，制得粗硅，粗硅在300°C与HCl发生制得（粗），经过精馏得到（纯），在1100°C与氢气发生制得高纯硅，据此回答。 【详解】A．根据分析，消耗1mol焦炭时，该反应转移个电子，A错误； B．根据元素质量守恒、结合分析，则X可以为HCl气体，B正确； C．Y为氢气，在反应中作还原剂，C错误； D．高温下硅和氧气反应生成二氧化硅，该流程中需要隔绝空气，D错误； 故选B。 【变式4-1】下列关于硅的说法中，不正确的是 A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、碳等非金属单质反应 【答案】C 【详解】A．硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属，故A正确； B．硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故B正确； C．硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，故C错误； D．加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应，故D正确； 故选：C。 【变式4-2】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。 【变式4-3】用硅的氧化物可以制取硅单质，主要步骤及化学反应如下： ①粗硅制取：。 ②纯硅制取：、。 下列说法正确的是 A．步骤①的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 B．步骤②涉及的反应中硅元素均被还原 C．可用石英坩埚灼烧熔融固体 D．Si、都能与氢氟酸、NaOH溶液反应 【答案】D 【详解】A．步骤①的反应中，是氧化剂，C是还原剂，二者的物质的量之比为；故A错误； B．步骤②涉及两个反应，前者硅元素被氧化，后者硅元素被还原；故B错误； C．石英坩埚中含有，高温条件下会与反应生成；故C错误； D．硅、二氧化硅都能与氢氟酸反应生成，都能与NaOH溶液反应生成，故D正确。 答案选D。 题型05 二氧化硅的性质及其用途 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5】下列叙述正确的是 ①高温下用焦炭还原制取粗硅 ②与酸、碱均不反应 ③二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 ④是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 ⑤与化学式相似，物理性质也相同 A．①②③ B．②③ C．①④ D．①②③④⑤ 【答案】C 【详解】①高温条件下，焦炭与反应生成粗硅和CO，故正确； ②与氢氟酸、强碱NaOH能反应，故错误； ③二氧化硅能与氢氟酸反应，故错误； ④是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，故正确； ⑤常温下，是气体能溶于水，是固体难溶于水，物理性质不同，故错误； 故选：C。 【变式5-1】下列说法正确的是 A．CO2和SiO2都能跟水反应生成相应的酸 B．CO2和SiO2都不能与任何酸反应 C．CO2和SiO2都能与NaOH溶液反应 D．石英的主要成分都是SiO2，SiO2可作制太阳能电池的材料 【答案】C 【详解】A．CO2与水反应生成碳酸，SiO2不能与水反应，故A错误； B．CO2不能与任何酸反应，SiO2与氢氟酸反应，故B错误； C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应，故C正确； D．可作制太阳能电池的材料是Si，故D错误。 综上所述，答案为C。 【变式5-2】关于二氧化硅的叙述正确的是 ①二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 ②二氧化硅晶体中，1个硅原子与2个氧原子形成共价键 ③SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，是两性氧化物 ④将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强 A．②③ B．③④ C．①④ D．②④ 【答案】C 【详解】①二氧化硅能够使光线全反射，因此是制造光导纤维的重要原料，①正确； ②二氧化硅晶体中，1个硅原子与4个氧原子形成共价键，②错误； ③SiO2是酸性氧化物，但却能和氢氟酸反应产生SiF4和H2O，③错误； ④将CO2通入Na2SiO3溶液中有H2SiO3胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强，④正确； 综上所述可知，说法正确的是①④； 故答案为C。 【变式5-3】下列关于二氧化硅的说法中错误的是 A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的 B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体 C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐 D．SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中。 【答案】A 【详解】A．二氧化硅为共价晶体，是由硅原子与氧原子构成，不存在分子，A错误； B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体，B正确； C．二氧化硅为酸性氧化物，能够与碱性氧化物氧化钙反应生成硅酸钙，C正确； D．二氧化硅为原子晶体，不存在分子式，SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，该结构仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，D正确； 故答案为A。 题型06 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6】构成下列物品的主要材料属于新型无机非金属材料的是 A．高压输电线路使用的陶瓷绝缘材料 B．东汉马踏飞燕 C．耐高温的碳化硅陶瓷轴承 D．建造房屋用的火砖 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．陶瓷的成分主要是硅酸盐，是传统的无机非金属材料，A错误； B．东汉马踏飞燕是合金制造的，属于金属材料，不是新型无机非金属材料，B错误； C．碳化硅陶瓷有硬度高，耐磨性好，耐高温等优点，可制作轴承，属于新型无机非金属材料，C正确； D．火砖由黏土高温烧结而成，主要成分是硅酸盐，不是新型无机非金属材料，D错误； 故选C。 【变式6-1】化学材料促进了科技进步，生活水平的提高。下列说法错误的是 A．“浮梁巧烧瓷，颜色比琼玖”的“瓷”是硅酸盐产品 B．“神舟”十五号飞船航天员穿的航天服使用了多种合成纤维 C．生铁和钢是碳含量不同的两种铁碳合金，铁合金的硬度比单质铁低 D．“国产C919飞机”用到的氮化硅()陶瓷是新型无机非金属材料 【答案】C 【详解】A．瓷器属于传统硅酸盐材料，A正确； B．合成纤维具有高强度等特性，常用于航天服，B正确； C．合金的硬度通常高于纯金属，生铁和钢均为合金，硬度均比纯铁高，C错误； D．氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷，具有高强度、低密度、耐高温等性质，属于新型无机非金属材料，D正确； 故选C。 【变式6-2】2025年央视春晚节目精彩纷呈，好评如潮。下列说法正确的是 A．春晚直播间所选用的高清摄像头镜片的主要成分是单质硅 B．秧歌表演《秧BOT》中机器人使用的碳纳米纤维是一种胶体 C．《星汉耀江城》中的烟花是Fe、Ca、S等元素发生了焰色试验 D．李子柒舞台造型使用的中国牡丹瓷是一种无机非金属材料 【答案】D 【详解】A．高清摄像头镜片需要透光性好的材料，主要成分应为二氧化硅或树脂，而非单质硅，A错误； B．碳纳米纤维是一种碳基纳米材料，属于固体材料，而非胶体，胶体是一种分散体系（分散质粒子直径在1~100 nm），需有分散剂和分散质，碳纳米纤维本身不具备胶体特性，B错误； C．焰色试验是金属元素的特征性质，S是非金属元素，不会发生焰色试验；Fe的焰色反应不明显，通常不用在烟花中，C错误； D．中国牡丹瓷属于陶瓷制品，主要成分为硅酸盐，是一种典型的无机非金属材料，高中化学中，无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥等，瓷器符合此定义，D正确； 故选D。 【变式6-3】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。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $