第五章 第三节 无机非金属材料-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 多选）

本讲义聚焦无机非金属材料，系统梳理传统硅酸盐材料（陶瓷、玻璃、水泥的原料、成分及用途）与新型材料（单质硅制备、新型陶瓷、碳纳米材料）的核心知识，通过硅氧四面体结构、SiO₂性质及反应原理构建从结构到性质再到应用的学习支架。 资料以科学思维与探究实践为特色，如对比传统与新型材料培养分类思想，结合“氢氟酸刻蚀玻璃”“硅制备流程”等实例设计问题链，引导宏观辨识与微观探析。习题分层设计，课中辅助探究式教学，课后助力学生巩固性质辨析与反应原理，查漏补缺。

第三节　无机非金属材料 素养目标 1．能从材料分类的角度对无机非金属材料进行分类，并合理使用，培养证据推理与模型认知的学科素养。 2．掌握SiO2的结构、性质和用途及高纯硅的制备与应用，培养宏观辨识与微观探析的学科素养。 3．了解新型无机非金属材料的应用。 [对应学生用书P35] 知识点一　硅酸盐材料 1．无机非金属材料 (1)组成元素：含__硅、氧__元素。 (2)性能：一般具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 (3)应用：广泛应用于航空、航天、信息和新能源等领域。 2．传统无机非金属材料——硅酸盐材料 (1)硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了__硅氧四面体__，其结构如图所示。每个Si结合4个O，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，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。 (2)常见的硅酸盐材料(传统无机非金属材料) 产品 原料 生产的主要设备 主要成分 用途 陶瓷 __黏土__(主要成分为含水的铝硅酸盐) — 硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 玻璃 (普通) __纯碱、石灰石、石英砂__ 玻璃窑 __Na2SiO3、CaSiO3、SiO2__ 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等 水泥 __石灰石、黏土__、适量石膏 水泥回转窑 __硅酸盐__ 建筑和水利工程 生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)，而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生产过程中发生了怎样的反应？试写出反应的化学方程式。 提示　SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑、SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 1．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品，其主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 解析　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；陶瓷的主要原料是黏土，玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，水泥的主要原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是含水的铝硅酸盐，D项错误。 答案　C 2．硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐，硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，常用作黏合剂和防火剂。 (1)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式 ________________________________________________________________________。 (2)过量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ (2)SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO 知识点二　新型无机非金属材料 1．单质硅的存在与制备 (1)硅的原子结构与存在 ①原子结构 硅的原子结构示意图为____，在元素周期表中的位置是__第三周期、第ⅣA族__，正好处于金属与非金属的过渡位置，故其单质的导电性介于导体与绝缘体之间。 ②存在 硅在自然界主要以__硅酸盐__和__氧化物__的形式存在。 (2)单质硅的制备 2．新型陶瓷 (1)组成：不再限于传统的硅酸盐体系。 (2)特性和功能：在__光__学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (3)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构，可用作磨料，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料等。 (4)常见的类型：__高温结构__陶瓷、__压电__陶瓷、透明陶瓷、__超导__陶瓷。 3．碳纳米材料 富勒烯 由__碳原子__构成的一系列笼形分子的总称，其代表物为__C60__ 碳纳 米管 可以看成是由__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，有相当高的__强度__和优良的__电学__性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 __只有一个碳原子直径__厚度的单层石墨，电阻率__低__、热导率__高__，具有很高的强度 1．高纯度单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”。它可以按下列方法制备： 其中涉及的主要反应的化学方程式是什么？ 提示　①SiO2＋2CSi＋2CO↑；②Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2 Si＋3HCl。 2．阅读情景素材，回答下列问题： 素材1　SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，SiO2与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3。 素材2　氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和水，可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。 (1)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？ 提示　SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指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。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。 (2)能否用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸？若不能，写出化学方程式，简述理由。 提示　不能，玻璃中含有二氧化硅，能被氢氟酸腐蚀，发生反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)为什么不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛放氢氧化钠溶液？ 提示　NaOH能与磨口玻璃塞中的SiO2反应，生成具有黏性的Na2SiO3，把瓶塞与瓶口黏结在一起。 (4)SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3? 提示　不能，因为SiO2与水不反应。 (5)已知酸性：H2CO3＞H2SiO3，则在Na2SiO3溶液中通入CO2发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示　Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，Na2SiO3＋2CO2(足量)＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3。 1．SiO2的性质 2．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 1．(2025·湖南长沙期中)近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述正确的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型硅酸盐材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4 B．利用二氧化硅的半导体性能，可以制成太阳能电池 C．碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 D．富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于有机材料 解析　氮化硅陶瓷化学式为Si3N4，不属于硅酸盐，A错误；利用硅的半导体性能，可以制成太阳能电池，B错误；富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，是碳单质，不是有机材料，D错误；故选C。 答案　C 2．(2025·山东济南期中)下列说法不正确的是(　　) A．CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸 B．CO2与SiO2均能和氢氧化钠溶液反应 C．二氧化硅具有酸性氧化物的通性 D．SiO2是酸性氧化物，但能和氢氟酸反应 解析　CO2能与水反应生成碳酸，但SiO2不溶于水，也不能直接与水反应生成硅酸；生成硅酸通常需SiO2先与强碱(如NaOH)反应生成硅酸盐，再通过酸化得到，故选A。 答案　A 3．(2024·广西南宁高一段考)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：SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗)＋2CO↑。 ②纯硅制取：Si(粗)＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl。 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2∶1 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Na2CO3固体 D．Si、SiO2都能与氢氟酸、NaOH溶液反应 解析　步骤①的反应中，SiO2是氧化剂，C是还原剂，二者的物质的量之比为1∶2，A错误；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，B错误；石英坩埚中含有SiO2，高温条件下会与Na2CO3反应生成Na2SiO3，C错误；硅、二氧化硅都能与氢氟酸反应生成SiF4，都能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，D正确。 答案　D [对应学生用书P38] 1．(2024·宣城高一期末)我国的瓷器以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变而著称。下列关于陶瓷的说法正确的是(　　) A．瓷器中含有许多金属元素，因此陶瓷属于金属材料 B．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物 C．氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料 D．“窑变”是高温下釉料中某些金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化 解析　瓷器的主要成分为硅酸盐，则为无机非金属材料，A错误；瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，B错误；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C错误；不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，D正确。 答案　D 2．(2025·天津期中)文物承载灿烂文明，传承历史文化。下列文物的主要材质属于硅酸盐的是(　　) A．战国水晶杯 B．北朝彩绘菩萨石膏像 C．兽首玛瑙杯 D．三彩载乐骆驼俑 解析　A．水晶杯的主要材质为二氧化硅，B.石膏像的主要成分为CaSO4·2H2O，C.玛瑙杯的主要材质为SiO2，故选D。 答案　D 3．(2025·宁夏中卫期中)下列说法正确的是(　　) A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，常用作制作太阳能电池的材料 B．SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物 C．水晶、玛瑙、水泥、陶瓷、玻璃均为硅酸盐产品 D．用反应CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑制玻璃，由该反应得出硅酸的酸性比碳酸强 解析　SiO2只能与氢氟酸反应，不能与其他的酸反应，并且与HF反应生成的四氟化硅不是盐，所以SiO2不是两性氧化物，B错误；水晶、玛瑙的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，C错误；制玻璃的反应能够发生是因为SiO2的沸点高于CO2，生成的CO2脱离反应体系使反应得以继续进行，该反应不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，D错误；故选A。 答案　A 4．(2025·甘肃定西段考)下列有关硅及其化合物的说法错误的是(　　) A．在粗硅的制取中发生反应：2C＋SiO22CO↑＋Si，硅元素被还原 B．Si和SiO2均能与NaOH溶液反应生成硅酸钠 C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，再通入CO2 D．晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板、光导纤维 解析　晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，能制成光导纤维的是SiO2，故选D。 答案　D 5．(2025·四川眉山月考)硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： (1)传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括________、________和玻璃。 (2)写出SiO2与烧碱反应的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是________(填字母)。 A．SiO2能与水反应 B．SiO2在一定条件下能与氧化钙反应 C．SiO2是制作光导纤维的主要原料 D．SiO2能与稀硫酸反应 (4)硅单质可作硅半导体材料。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①写出制粗硅的化学方程式：_________________________________________________。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________； 在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是 ________________________________________________________________________。 解析　(3)A.SiO2与水不反应，而且不溶于水，错误；B.SiO2在高温条件下能与氧化钙反应生成硅酸钙，正确；C.SiO2对光能进行全反射，是制作光导纤维的主要原料，正确；D.SiO2只能溶于酸中的HF，不能溶于其他的强酸，错误；故选AD； (4)①高温下，碳和SiO2反应方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si；②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl，氢气遇氧气易爆炸，所以整个制备过程必须严格控制无水无氧。 答案　(1)陶瓷　水泥　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(3)AD　(4)①2C＋SiO22CO↑＋Si　②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl　高温下，H2遇O2发生爆炸 [对应知能达标训练P22] [基础训练] 1．(2024·山东聊城高一段考)世界瓷都－泉州德化盛产陶瓷，下列说法错误的是(　　) A．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 D．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物 解析　瓷器属于硅酸盐材料，由多种物质构成，属于混合物，故选D。 答案　D 2．(2025·海南三亚段考)下列有关材料的说法不正确的是(　　) A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点 B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维 C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料 D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有电阻率低的特点 解析　晶体硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，常用于制造光导纤维的是二氧化硅，而不是硅；故选B。 答案　B 3．下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是(　　) ①氢氟酸　②NaHSO4　③KNO3　④石灰水⑤CuSO4　⑥NaOH　⑦Na2CO3 A．④⑧⑦ B．①④⑥⑦ C．①③⑤ D．①④⑥ 解析　①氢氟酸、④石灰水、⑥NaOH、⑦Na2CO3溶液(水解显碱性)与SiO2反应，不能盛放在玻璃瓶或带有玻璃塞的玻璃瓶中；②③⑤与二氧化硅不反应，可以放置在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中，故选B。 答案　B 4．下列说法正确的是(　　) A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 B．下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si C．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 D．Si和SiO2都用于制造光导纤维 解析　HF与SiO2反应，SiO2＋HF===SiF4↑＋H2O，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，A正确；SiO2只溶于HF，不溶于盐酸，SiO2SiCl4的转化过程不能实现，B错误；HF与SiO2反应体现的是HF的特性，SiO2与其他的酸不反应，不是两性氧化物，C错误；Si单质是良好的半导体材料，用于制造晶体管，SiO2用于制造光导纤维，D错误。 答案　A 5．(2025·四川成都段考)高纯硅是现代信息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如图所示，下列说法正确的是(　　) A．硅元素位于周期表中第二周期第ⅣA族 B．电弧炉中的反应为SiO2＋CSi＋CO2↑ C．该工艺流程中被循环利用的物质有HCl和H2 D．制备所得的高纯硅可用于制造光导纤维，属于新型无机非金属材料 解析　硅是14号元素，位于元素周期表的第三周期第ⅣA族，A错误；电弧炉中SiO2与碳反应生成硅与CO，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，B错误；粗硅与HCl的反应为Si＋3HClSiHCl3＋H2，后续还原炉中反应为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，由此判断上述工艺生产中循环使用的物质为H2、HCl，C正确；高纯硅可用来做芯片，光导纤维是二氧化硅的用途，D错误。 答案　C 6．(2025·天津红桥期中)下列关于硅及其化合物的叙述错误的是(　　) A．晶体硅常用作半导体材料 B．纯净的SiO2是光导纤维的基本原料 C．硅在地壳中主要以单质形式存在 D．硅酸可通过硅酸钠溶液与盐酸反应制得 解析　硅在地壳中主要以化合态(氧化物及硅酸盐)形式存在，自然界中不存在游离态硅即硅单质，故选C。 答案　C 7．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述错误的是(　　) A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 解析　水玻璃为硅酸钠的水溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。 答案　D 8．(2024·江西南昌高一期中)硅及其化合物在现代高科技材料中占有重要位置，广泛应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。 (1)实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，请用离子方程式解释原因：________________________________________________________________________。 (2)高铁上的信息传输系统使用了光导纤维，其主要成分是__________(填化学式，下同)。 (3)“玉兔号”月球车帆板太阳能电池的材料是____________。 (4)氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途：__________(填字母)。 a．制作坩埚 b．用作建筑陶瓷 c．制作耐高温轴承 d．制作切削刀具 解析　(1)玻璃的主要成分SiO2能与NaOH溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3将瓶塞与瓶身黏在一起，从而使瓶塞难以打开，离子方程式表示为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 (4)氮化硅的熔点高、硬度大、电绝缘性好、化学性质稳定，可用于制作坩埚、耐高温轴承、切削刀具；氮化硅的生产成本较高，不适宜用作建筑陶瓷，否则在经济上不合算；故选acd。 答案　(1)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (2)SiO2　(3)Si　(4)acd [能力提升] 9．(双选)(2025·陕西西安段考)纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法错误的是(　　) A．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行 B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 解析　SiO2和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，X为Na2SiO3溶液；Na2SiO3与硫酸反应生成硅酸和硫酸钠；灼烧硅酸，硅酸分解得SiO2。步骤Ⅲ为灼烧固体分解，应该在坩埚中进行，A错误；Na2SiO3与稀硫酸反应生成硅酸，所以步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4，B正确；碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，能够与Na2SiO3溶液反应生成硅酸，C正确；SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，但与氢氟酸反应的生成物不是盐，所以SiO2不是两性氧化物，而是酸性氧化物，D错误。 答案　AD 10．(2025·四川资阳段考)用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含有少量Fe2O3和单质Cu)： 下列叙述正确的是(　　) A．“还原”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B．“操作X”是将原料气通过灼热的铜粉 C．“高温氮化”反应中N2是还原剂 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 解析　“还原”过程发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，SiO2是氧化剂，C是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2，A错误；“操作X”是将原料气通过灼热铜粉，O2与Cu反应生成CuO，从而除去O2，防止Si被O2氧化，B正确；“高温氮化”反应为3Si＋2N2Si3N4，N元素化合价从0价降低到－3价，N2是氧化剂，C错误；稀硫酸不与Cu反应，应选用稀硝酸除去杂质，稀硝酸可与Cu等反应，D错误。 答案　B 11．(2024·重庆高一期中)实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃，密度为1.34 g·cm-3)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是(　　) A．装置Ⅲ的烧杯中盛装的是冰水 B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C．该实验中滴加13.55 mL SiHCl3，制得高纯硅2.814 g，则SiHCl3的利用率为75% D．为鉴定高纯硅中是否含微量铁单质，需要用的试剂为盐酸、硫氰化钾溶液 解析　装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此在水浴中加热，A错误；实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；SiHCl3密度为1.34 g·cm-3，体积13.55 mL，根据SiHCl3＋H2Si＋3HCl，理论生成高纯硅质量：13.55 mL×1.34 g·cm-3× g，则SiHCl3的利用率：×100%＝75%，C正确；铁单质与盐酸反应生成亚铁离子，不能用硫氰化钾溶液检验，D错误。 答案　C 12．(双选)(2025·广西柳州段考)工业上以软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Al2O3、SiO2)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，工艺流程如图。已知MnCO3受热易分解。下列说法错误的是(　　) A．滤液中存在的只有Na2SiO3 B．还原步骤中还原剂是SO2，氧化产物是SO C．沉锰步骤反应原理是Mn2+＋HCO===MnCO3↓＋H＋ D．低温烘干是为了避免MnCO3在温度过高时分解 解析　“滤液”主要含有Na2SiO3和Na[Al(OH)4]，A错误；“还原”步骤中的反应原理为MnO2＋SO2===MnSO4，还原剂为SO2，氧化产物为SO，B正确；“沉锰”步骤发生的反应为Mn2+＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，C错误；由于MnCO3受热易分解，因此经过低温烘干后最终得到纯净的MnCO3，D正确。 答案　AC 13．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90%以上。 (1)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。 (2)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO制备硅单质，该反应中氧化剂是________。 (3)根据如图所示装置回答以下问题。 若要用此装置证明酸性：HNO3>H2CO3>H2SiO3，从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀HNO3　②稀盐酸　③碳酸钙　④Na2SiO3溶液　⑤SiO2。试剂A与C分别为__________、__________(填序号)；试管中发生反应的离子方程式为__________。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是______________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，SiO2能与HF反应，工业上常用氢氟酸来雕刻玻璃。 (2)2C＋SiO2Si＋2CO，该反应中C失电子化合价从0价升高到＋2价，Si得电子化合价从＋4价降低到0价，因此氧化剂为SiO2。 (3)稀硝酸可与碳酸钙反应生成二氧化碳气体，该反应可证明硝酸酸性强于碳酸，则试剂A为①稀HNO3，试剂B为③碳酸钙，生成的二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，可证明碳酸的酸性强于硅酸，则试剂C为④Na2SiO3。试管中二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸，离子方程式为CO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋CO。因为硝酸具有挥发性，可能是挥发出来的硝酸进入试管C与Na2SiO3反应生成了硅酸，故不能证明碳酸酸性强于硅酸。 答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(2)SiO2　(3)①　④　CO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋CO　HNO3有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸 14．(2025·山东聊城期中)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________(填序号)。 ①水泥　　②陶瓷　　③光导纤维　　④玻璃 (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若SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为67.6 ℃)，则可通过________方法来提纯SiHCl3。 (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操作A用到的玻璃仪器有_______________________________________________。 解析　(1)水泥、陶瓷、玻璃主要成分是硅酸盐，属于传统硅酸盐产品；光导纤维为二氧化硅，是氧化物不是硅酸盐；故选③； (2)氢氟酸与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； (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SiHCl3＋H2Si＋3HCl；②若SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为67.6 ℃)，因沸点不同，可通过蒸馏方法来提纯SiHCl3； (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操作A过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。 答案　(1)③　(2)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　(3)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl　②蒸馏　(4)①除去石英砂中NaCl杂质　②漏斗、烧杯、玻璃棒 15．(2024·湖南师大附中高一月考)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)装置B的作用是________。 (3)装置C、D中所盛试剂分别为________、________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (4)该装置的缺点是________。 (5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取36 g SiO2和16.8 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体26.88 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为________。 解析　(1)实验时要通入足够长时间的N2，排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰； (2)装置B的作用是作安全瓶，防止倒吸； (3)反应前后原子守恒，可推知气体产物可能是CO2或CO，C中为澄清石灰水用于检验CO2，D中为PdCl2溶液可用于检验CO，且经检测CO和CO2的物质的量相等，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si； (4)CO有毒，不能直接排到空气中，该装置没有尾气吸收装置，易造成空气污染； (5)已知焦炭过量时会生成副产物SiC，题中假设SiO2和C反应生成CO、Si和SiC，由题意知生成CO为＝1.2 mol，反应物SiO2为＝0.6 mol，C为＝1.4 mol，反应前后碳原子守恒，n(SiC)＝1.4 mol－1.2 mol＝0.2 mol，根据硅原子守恒，n(Si)＝0.6 mol－0.2 mol＝0.4 mol，则Si和SiC的物质的量之比为2∶1。 答案　(1)排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰 (2)作安全瓶，防止倒吸 (3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si (4)无尾气吸收装置 (5)2∶1 学科网（北京）股份有限公司 $