5.3 无机非金属材料（举一反三专项训练，黑吉辽蒙专用） 【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 常见的硅酸盐材料——陶瓷、玻璃、水泥 题型02 硅酸(H2SiO3)及硅酸钠(Na2SiO3) 题型03 单质硅的制备及用途 题型04 二氧化硅的性质及其用途 题型05 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．硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角。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。 2．无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种。 陶瓷 玻璃 水泥 原料 __黏土__ __纯碱、石灰石、石英砂__ __石灰石、黏土__ 及其他辅料 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 成分 普通玻璃： 　Na2SiO3、CaSiO3、SiO2　 性能 __硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点__ 应用 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿和卫生洁具等 生产建筑材料、光学仪器、和各种器皿，制造玻璃纤维、用于高强度复合材料等 大量用于建筑和水利工程 【典例1】（24-25高一下·吉林通化·阶段测试）下列关于无机非金属材料说法正确的是 A．用含铝的原料可以制作透光性好，折射率高的光学玻璃 B．硅酸盐中Si和O构成了硅氧平面三角形结构 C．使用石膏可以有效调节水泥的凝固速率，再磨成细粉就是普通水泥 D．硅元素在自然界大多以硅离子的形态存在，造就了许多物品 【变式1-1】（24-25高一下·黑龙江大庆·期中）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在。下列说法正确的是 A．国产大型飞机C919用到的氮化硅高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料 B．量子通信材料螺旋碳纳米管与石墨烯互为同位素 C．近日清华大学获芯片领域重要突破，相关成果在《科学》杂志发表，芯片的主要成分是二氧化硅 D．常温下Si的化学性质稳定，在自然界中硅主要以单质形式存在 【变式1-2】（24-25高一下·辽宁沈阳·阶段测试）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】（2025·辽宁丹东·二模）历史文物见证着人类文明的交流和发展。下列文物的主要成分不属于无机非金属材料的是 A．黑龙江铜坐龙 B．吉林殷商红衣陶壶 C．辽宁红山玉猪龙 D．内蒙古天蓝釉紫斑碗 A．A B．B C．C D．D 题型02 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)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 (2)硅酸受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 2.硅酸钠（Na2SiO3） (1)硅酸钠能溶于水，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2】（24-25高一下·内蒙古乌海·阶段测试）由粗SiO2 (含少量Fe2O3杂质)制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法错误的是 A．SiO2是酸性氧化物，因此不和任何酸反应 B．步骤Ⅱ中的主要反应是 C．X可用作木材防火剂 D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行 【变式2-1】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·阶段测试）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 【变式2-2】（24-25高一下·吉林辽源·阶段测试）下图装置用于收集气体并验证其性质，相关选项正确的是 气体 试剂 现象 结论 A NH3 酚酞溶液 溶液变红色 氨气显碱性 B SO2 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2具有漂白性 C HCl 硅酸钠溶液 生成白色沉淀 Cl的非金属性比Si强 D Cl2 KI-淀粉溶液 溶液变蓝 Cl2具有氧化性 A．A B．B C．C D．D 【变式2-3】（24-25高一下·吉林·阶段测试）不能正确表示下列变化的离子方程式是 A．Al与NaOH溶液反应： B．酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水： C．硅酸钠溶液和盐酸反应： D．硫酸铜溶液中加少量的铁粉： 题型03 单质硅的制备及用途 1．存在及制备 (1)存在：硅是一种亲氧元素，主要以硅酸盐和氧化物(如水晶、玛瑙)等形式存在，没有游离态的单质硅。 (2)高纯硅的制备 (1)制取粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑。 (2)粗硅提纯：①Si+3HClSiHCl3+ H2；②SiHCl3+ H2Si+3HCl。 2．用途 生产半导体材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 【典例3】（24-25高一下·辽宁大连·阶段测试）由制备高纯硅的工业流程如图所示： 下列说法错误的是 A．与纯硅都是硬度大，熔、沸点高的物质 B．X为气体 C．反应②产生的与反应③产生的HCl可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应 【变式3-1】（24-25高一下·辽宁锦州·阶段测试）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3-2】（24-25高一下·吉林长春·阶段测试）多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3的沸点31.8℃，SiCl4的沸点57.6℃；SiHCl3遇水剧烈反应。下列说法错误的是 A．Y、Z分别为H2、Cl2 B．制取粗硅过程发生的反应为SiO2+2CSi+2CO↑ C．“提纯”步骤所用到的操作方法为蒸发结晶 D．“还原”步骤需在无水、无氧的条件下进行 【变式3-3】（25-26高三上·辽宁沈阳·期中）物质的制备与转化具有重要的应用，在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是 A．工业制取高纯硅： B．工业制硝酸： C．工业制硫酸：黄铁矿的浓硫酸吸收 D．实验室制二氧化硫并检验：浓 题型04 二氧化硅的性质及其用途 1．存在 SiO2有结晶形和无定形，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．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．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】（2026·辽宁沈阳·一模）生活中蕴含着丰富的化学知识，下列相关解释中错误的是 A．ClO2作自来水消毒剂：ClO2有强氧化性 B．SiO2制作光导纤维：SiO2具有半导体性能 C．红酒中添加SO2：SO2起到抗氧化、杀菌的作用 D．钠钾合金作核反应传热介质：钠钾合金熔点低、导热性良好 【变式4-1】（24-25高一下·内蒙古锡林浩特·阶段测试）X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素。X与Z同族，Z的核电荷数是X的2倍，Y原子K层电子数与M层电子数的乘积等于其L层的电子数，下列说法不正确的是 A．非金属性：X＞Z＞Y B．Y的氧化物、W的单质均可与NaOH溶液反应 C．W的单质具有漂白性 D．化合物中各原子最外层均满足8电子稳定结构 【变式4-2】（24-25高一下·内蒙古包头·阶段测试）以高硫铝土矿(主要成分为、、，少量和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得的部分工艺流程如下： (1)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图1所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃；硫去除率。 ①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于 。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是 。 (2)“过滤”得到的滤液中主要阴离子有 。 (3)“过滤”得到的滤渣中含大量的，与混合后在缺氧条件下焙烧生成和，理论上完全反应消耗的 。 (4)焙烧生成的用石灰乳吸收得到浆料，以浆料制备溶液的实验方案为 。已知：；难溶于水；溶液中能大量存在。实验中可选用：，，。 【变式4-3】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·阶段测试）某工厂以矿石(主要成分为，还含、、等不溶性杂质)为原料制备绿矾，其生产工艺如图： 回答下列问题： (1)碱浸时发生反应的离子方程式：和 。 (2)滤渣2的主要成分是 (填化学式)。 (3)设计实验检验滤液2中主要存在的金属阳离子 。 (4)配制溶液时，通常在溶液中加入少量的铁粉，请用离子方程式说明原因： 。 (5)“操作2”的正确操作为 (按序排列)。 A．过滤    B．洗涤    C．冷却结晶    D．一定温度下蒸发浓缩    E．干燥 题型05 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)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，与金刚石结构类似，硬度大，可用作耐高温材料。 (2)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，比表面积大，高强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是单层石墨，电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 【典例5】（24-25高一下·吉林通化·阶段测试）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列说法正确的是 A．“北斗导航”系统应用一体化芯片手机，芯片成分为 B．“天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能 C．C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅，氮化硅属于硅酸盐 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【变式5-1】（24-25高一下·辽宁大连·阶段测试）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列说法正确的 A．“北斗导航”系统应用一体化芯片手机，芯片成分为 B．“天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能 C．C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅，氮化硅属于硅酸盐 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【变式5-2】（24-25高一下·内蒙古鄂尔多斯·阶段测试）下列有关说法正确的是 A．二氧化硅广泛应用于太阳能电池、计算机芯片 B．大量含硫化石燃料燃烧是形成酸雨的主要原因 C．碳纳米材料是一类有机高分子材料，主要包括富勒烯、碳纳米管等 D．“火树银花合，星桥铁锁开”中涉及的焰色反应是化学变化 【变式5-3】（24-25高一下·黑龙江七台河·阶段测试）下列关于硅及其化合物的说法中，不正确的是 A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制作芯片 B．二氧化硅可用于制造光导纤维，是因为二氧化硅能导电 C．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 D．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料 / 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 常见的硅酸盐材料——陶瓷、玻璃、水泥 题型02 硅酸(H2SiO3)及硅酸钠(Na2SiO3) 题型03 单质硅的制备及用途 题型04 二氧化硅的性质及其用途 题型05 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．硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角。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。 2．无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种。 陶瓷 玻璃 水泥 原料 __黏土__ __纯碱、石灰石、石英砂__ __石灰石、黏土__ 及其他辅料 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 成分 普通玻璃： 　Na2SiO3、CaSiO3、SiO2　 性能 __硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点__ 应用 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿和卫生洁具等 生产建筑材料、光学仪器、和各种器皿，制造玻璃纤维、用于高强度复合材料等 大量用于建筑和水利工程 【典例1】（24-25高一下·吉林通化·阶段测试）下列关于无机非金属材料说法正确的是 A．用含铝的原料可以制作透光性好，折射率高的光学玻璃 B．硅酸盐中Si和O构成了硅氧平面三角形结构 C．使用石膏可以有效调节水泥的凝固速率，再磨成细粉就是普通水泥 D．硅元素在自然界大多以硅离子的形态存在，造就了许多物品 【答案】C 【详解】A．含铝原料可用于制作光学玻璃，但铝硅酸盐玻璃的折射率通常不高（约1.5-1.6），而高折射率光学玻璃多含铅、钡等元素，并非主要依赖铝，因此“折射率高”的说法不准确，A错误； B．硅酸盐中Si和O形成硅氧四面体结构，而非平面三角形；平面三角形结构常见于硼酸盐，B错误； C．在水泥熟料中加入适量石膏共同磨细，可以制成普通水泥并调节其凝固速率，C正确； D．硅元素在自然界主要以二氧化硅（SiO2）和硅酸盐形式存在，硅离子（Si4+）不稳定且不存在于自然界，D错误； 故选C。 【变式1-1】（24-25高一下·黑龙江大庆·期中）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在。下列说法正确的是 A．国产大型飞机C919用到的氮化硅高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料 B．量子通信材料螺旋碳纳米管与石墨烯互为同位素 C．近日清华大学获芯片领域重要突破，相关成果在《科学》杂志发表，芯片的主要成分是二氧化硅 D．常温下Si的化学性质稳定，在自然界中硅主要以单质形式存在 【答案】A 【详解】A．氮化硅高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，A正确； B．螺旋碳纳米管和石墨烯都是碳元素形成的单质，两者属于同素异形体，B错误； C．芯片的主要成分为单质硅，C错误； D．常温下Si的化学性质稳定，但是在自然界中硅主要以化合态的形式存在，D错误； 故答案选A。 【变式1-2】（24-25高一下·辽宁沈阳·阶段测试）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】（2025·辽宁丹东·二模）历史文物见证着人类文明的交流和发展。下列文物的主要成分不属于无机非金属材料的是 A．黑龙江铜坐龙 B．吉林殷商红衣陶壶 C．辽宁红山玉猪龙 D．内蒙古天蓝釉紫斑碗 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．黑龙江铜坐龙的主要成分是铜，属于金属材料，A正确； B．吉林殷商红衣陶壶的主要成分是陶瓷，陶瓷属于无机非金属材料，B错误； C．辽宁红山玉猪龙的主要成分是玉石，玉石属于无机非金属材料，C错误； D．内蒙古天蓝釉紫斑碗的主要成分是陶瓷，陶瓷属于无机非金属材料，D错误； 故选A。 题型02 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)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 (2)硅酸受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 2.硅酸钠（Na2SiO3） (1)硅酸钠能溶于水，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2】（24-25高一下·内蒙古乌海·阶段测试）由粗SiO2 (含少量Fe2O3杂质)制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法错误的是 A．SiO2是酸性氧化物，因此不和任何酸反应 B．步骤Ⅱ中的主要反应是 C．X可用作木材防火剂 D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行 【答案】A 【分析】二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠(X)，硅酸钠溶液与稀硫酸反应生成硅酸沉淀(Y)，硅酸灼烧分解生成二氧化硅，结合硅及其化合物的性质分析判断。 【详解】A．SiO2是酸性氧化物，但二氧化硅能与HF反应生成四氟化硅和水，A错误； B．步骤Ⅱ是硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，反应的化学方程式为：，B正确； C．硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂， C正确； D．步骤Ⅲ为灼烧固体分解，灼烧固体应在坩埚中进行，D正确； 答案选A。 【变式2-1】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·阶段测试）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不溶于水且不和水反应，不能实现，A选； B．SiO2与NaOH反应的方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，能实现，B不选； C．H2SiO3可以与NaOH反应，反应的方程式为：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O，能实现，C不选； D．Na2SiO3与CO2反应的方程式为：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，能实现，D不选； 故选A。 【变式2-2】（24-25高一下·吉林辽源·阶段测试）下图装置用于收集气体并验证其性质，相关选项正确的是 气体 试剂 现象 结论 A NH3 酚酞溶液 溶液变红色 氨气显碱性 B SO2 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 SO2具有漂白性 C HCl 硅酸钠溶液 生成白色沉淀 Cl的非金属性比Si强 D Cl2 KI-淀粉溶液 溶液变蓝 Cl2具有氧化性 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．NH3溶于水后，所得溶液能使酚酞试液变红色，表明氨水显碱性，但不能说明NH3显碱性，A不正确； B．KMnO4属于无机物，SO2使酸性KMnO4溶液褪色，说明SO2具有还原性，但不能说明SO2具有漂白性，B不正确； C．HCl通入硅酸钠溶液中，有硅酸沉淀生成，盐酸不是含氧酸，只能说明盐酸的酸性强于硅酸，不能确定Cl与Si非金属性的相对强弱，C不正确； D．Cl2使KI-淀粉溶液变蓝色，表明发生反应有I2生成，从而说明Cl2的氧化性大于I2，D正确； 故选D。 【变式2-3】（24-25高一下·吉林·阶段测试）不能正确表示下列变化的离子方程式是 A．Al与NaOH溶液反应： B．酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水： C．硅酸钠溶液和盐酸反应： D．硫酸铜溶液中加少量的铁粉： 【答案】D 【详解】A．铝与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸根和氢气，方程式正确，A不符合题意； B．酸性条件下双氧水氧化I−生成I2，电荷和原子守恒均正确，B不符合题意； C．硅酸钠与盐酸反应生成硅酸沉淀，离子方程式正确，C不符合题意； D．铜离子只能氧化Fe生成Fe2+，离子方程式为Cu2++Fe=Fe2++Cu，选项所给离子方程式错误，D符合题意； 故选D。 题型03 单质硅的制备及用途 1．存在及制备 (1)存在：硅是一种亲氧元素，主要以硅酸盐和氧化物(如水晶、玛瑙)等形式存在，没有游离态的单质硅。 (2)高纯硅的制备 (1)制取粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑。 (2)粗硅提纯：①Si+3HClSiHCl3+ H2；②SiHCl3+ H2Si+3HCl。 2．用途 生产半导体材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 【典例3】（24-25高一下·辽宁大连·阶段测试）由制备高纯硅的工业流程如图所示： 下列说法错误的是 A．与纯硅都是硬度大，熔、沸点高的物质 B．X为气体 C．反应②产生的与反应③产生的HCl可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应 【答案】B 【分析】该流程以为原料制备高纯硅：首先在高温下，与焦炭反应生成粗硅和；接着粗硅与在下反应生成和；最后与在左右反应生成纯硅和，其中和可循环使用。 【详解】A．（石英晶体）和纯硅（晶体硅）均为原子晶体，都具有硬度大、熔点高和沸点高的特点，A 正确； B．在高温下，与焦炭反应生成的是气体，而非（因过量焦炭会与进一步反应生成），所以 X 为，B 错误； C．反应②产生的可作为反应③的反应物，反应③产生的可作为反应②的反应物，二者均可循环使用，C 正确； D．反应①（）、反应②（）、反应③（）均有元素化合价发生变化，且都在高温或较高温度下进行，属于氧化还原反应，D 正确； 故答案选B。 【变式3-1】（24-25高一下·辽宁锦州·阶段测试）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3-2】（24-25高一下·吉林长春·阶段测试）多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3的沸点31.8℃，SiCl4的沸点57.6℃；SiHCl3遇水剧烈反应。下列说法错误的是 A．Y、Z分别为H2、Cl2 B．制取粗硅过程发生的反应为SiO2+2CSi+2CO↑ C．“提纯”步骤所用到的操作方法为蒸发结晶 D．“还原”步骤需在无水、无氧的条件下进行 【答案】C 【分析】电解饱和NaCl溶液，反应产生NaOH、H2、Cl2。X是NaOH，H2、Cl2反应产生HCl，焦炭与石英在高温下反应产生粗Si，HCl与粗硅反应生成SiHCl3和少量SiCl4。SiHCl3和SiCl4是沸点不同的混合物，经分馏分离提纯得到SiHCl3，SiHCl3和H2在高温条件下反应生成多晶硅和HCl，所以Y是H2，Z是Cl2，据此作答。 【详解】A．根据上述分析可知X是NaOH，Y是H2，Z是Cl2，A正确； B．焦炭与SiO2在高温条件下发生反应高温制取粗Si，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，B正确； C．SiHCl3和SiCl4是沸点不同的互溶的液体混合物，可以采用分馏方法进行分离，而不是采用蒸发结晶的方法，C错误； D．已知：SiHCl3遇水剧烈水解，且H2是可燃性气体，与O2混合可能会发生爆炸，因此为防止SiHCl3水解而损失及氢气爆炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行，D正确； 故选C。 【变式3-3】（25-26高三上·辽宁沈阳·期中）物质的制备与转化具有重要的应用，在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是 A．工业制取高纯硅： B．工业制硝酸： C．工业制硫酸：黄铁矿的浓硫酸吸收 D．实验室制二氧化硫并检验：浓 【答案】A 【详解】A．工业制高纯硅的流程正确：SiO2与焦炭高温生成粗硅，粗硅与HCl生成SiHCl3，再与H2还原得纯硅，各步骤均符合实际，A正确； B．NH3催化氧化生成NO正确，但NO与NaOH不反应，B错误； C．黄铁矿燃烧应生成SO2而非S，且硫和氧气反应生成二氧化硫，C错误； D．浓H2SO4与Na2SO3反应生成SO2，但SO2与BaCl2溶液不反应，D错误； 故选A。 题型04 二氧化硅的性质及其用途 1．存在 SiO2有结晶形和无定形，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．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．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】（2026·辽宁沈阳·一模）生活中蕴含着丰富的化学知识，下列相关解释中错误的是 A．ClO2作自来水消毒剂：ClO2有强氧化性 B．SiO2制作光导纤维：SiO2具有半导体性能 C．红酒中添加SO2：SO2起到抗氧化、杀菌的作用 D．钠钾合金作核反应传热介质：钠钾合金熔点低、导热性良好 【答案】B 【详解】A． ClO2具有强氧化性，能有效杀灭水中的细菌和病毒，因此可用作自来水消毒剂，A解释正确； B． SiO2用于制作光导纤维是因为其高透明度和优异的光学性能（如全反射），而非半导体性能，SiO2是绝缘体，不具有半导体特性，B解释错误； C． SO2在红酒中能抑制氧化和微生物生长，起到抗氧化和杀菌的作用，C解释正确； D．钠钾合金在室温下呈液态（熔点低），且导热性良好，适合作为核反应堆的传热介质，D解释正确； 故答案选B。 【变式4-1】（24-25高一下·内蒙古锡林浩特·阶段测试）X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素。X与Z同族，Z的核电荷数是X的2倍，Y原子K层电子数与M层电子数的乘积等于其L层的电子数，下列说法不正确的是 A．非金属性：X＞Z＞Y B．Y的氧化物、W的单质均可与NaOH溶液反应 C．W的单质具有漂白性 D．化合物中各原子最外层均满足8电子稳定结构 【答案】C 【分析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素，Y原子K层的电子数与M层的电子数的乘积等于其L层的电子数，所以Y为Si，X与Z同族，Z的核电荷数是X的2倍，所以X为O、Z为S，W为Cl，综上所述，X、Y、Z、W分别为O、Si、S、Cl。 【详解】A． X、Y、Z分别为O、Si、S，O和S同主族，同一主族从上到下，非金属性递减，Si和S同周期，同一周期从左到右，非金属性递增，所以非金属性：O>S>Si，A正确； B．SiO2、Cl2均可与NaOH溶液反应，SiO2+2NaOH =Na2SiO3+H2O、Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，B正确； C．W的单质即Cl2，氯气无漂白性，氯气与水反应生成的次氯酸有漂白性，C错误； D．Z2W2为S2Cl2，其结构为Cl-S-S-Cl，S形成2个共价键，Cl形成1个共价键，各原子均满足8电子稳定结构，故D正确； 故答案为：C。 【变式4-2】（24-25高一下·内蒙古包头·阶段测试）以高硫铝土矿(主要成分为、、，少量和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得的部分工艺流程如下： (1)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图1所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃；硫去除率。 ①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于 。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是 。 (2)“过滤”得到的滤液中主要阴离子有 。 (3)“过滤”得到的滤渣中含大量的，与混合后在缺氧条件下焙烧生成和，理论上完全反应消耗的 。 (4)焙烧生成的用石灰乳吸收得到浆料，以浆料制备溶液的实验方案为 。已知：；难溶于水；溶液中能大量存在。实验中可选用：，，。 【答案】(1) FeS2 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 (2)，，OH- (3)1:16 (4)向浆料中加入一定量的溶液，边搅拌边滴加总量与 溶液相同的溶液，测定反应液的pH，再用或调节溶液之间，过滤从而得到溶液 【分析】高硫铝土矿矿粉焙烧通入空气和CaO，FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，在空气中CaO可将SO2转化为CaSO4；后在“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的、Na2SiO3；过滤后滤渣含有大量Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，再经过磁选得到Fe3O4，据此解答。 【详解】（1）高硫铝土矿含少量和金属硫酸盐，多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，在低于500℃焙烧时，能与空气中的O2反应生成Fe2O3和SO2，发生的反应为，故不添加的矿粉在焙烧时去除的硫元素主要来源于FeS2；②焙烧时添加CaO后，CaO可吸收SO2转化为CaSO3，被空气中氧气氧化为CaSO4，根据金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，可知CaSO4可能部分分解或未分解，导致硫元素留在矿粉中，使矿粉硫去除率降低； （2）在“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的、Na2SiO3 ，则“过滤”得到的滤液中主要阴离子有，，OH-； （3）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，分析反应前后元素化合价的变化，利用得失电子守恒和元素守恒知反应为：FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2↑，即理论上完全反应消耗的 n(FeS2):n(Fe2O3)=1：16，故答案为：1:16； （4）焙烧生成的用石灰乳吸收得到浆料，以浆料制备，根据题目已知可得与，反应可得和难溶性，溶液中能大量存在，则答案为向浆料中加入一定量的溶液，边搅拌边滴加总量与 溶液相同的溶液，测定反应液的pH，再用或调节溶液之间，过滤从而得到。 【变式4-3】（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·阶段测试）某工厂以矿石(主要成分为，还含、、等不溶性杂质)为原料制备绿矾，其生产工艺如图： 回答下列问题： (1)碱浸时发生反应的离子方程式：和 。 (2)滤渣2的主要成分是 (填化学式)。 (3)设计实验检验滤液2中主要存在的金属阳离子 。 (4)配制溶液时，通常在溶液中加入少量的铁粉，请用离子方程式说明原因： 。 (5)“操作2”的正确操作为 (按序排列)。 A．过滤    B．洗涤    C．冷却结晶    D．一定温度下蒸发浓缩    E．干燥 【答案】(1) (2)Fe、Cu (3)取少量滤液2于试管中，加入溶液无明显现象，再滴入氯水，若溶液变成红色，则证明含有 (4) (5)ABE 【分析】向矿粉(主要成分为，还含、、等不溶性杂质)中加入氢氧化钠溶液碱浸，将、分别转化为溶于水的四羟基合铝酸钠、硅酸钠，、与氢氧化钠溶液不反应，过滤得到主要含有四羟基合铝酸钠、硅酸钠的滤液1和主要含有、的滤渣1，向滤渣1中加入稀硫酸酸浸，将、转化为可溶性硫酸盐，向反应后的溶液中加入过量的铁粉，将转化为、转化为Cu，过滤得到含有Fe、Cu的滤渣2和含有的滤液2，最后滤液2经一定温度下蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾，据此解答。 【详解】（1）由分析可知，碱浸时加入氢氧化钠溶液的目的是将、分别转化为溶于水的四羟基合铝酸钠、硅酸钠，反应的离子方程式为：、； （2）由分析可知，滤渣2的主要成分是Fe、Cu； （3）由分析可知，滤液2为溶液，主要存在的金属阳离子为，检验可用溶液和氯水，设计实验为：取少量滤液2于试管中，加入溶液无明显现象，再滴入氯水，若溶液变成红色，则证明含有； （4）配制溶液时，通常在溶液中加入少量的铁粉，其目的是防止亚铁离子被氧化，将溶液中铁离子还原为亚铁离子，反应的离子方程式为：； （5）由分析可知，“操作2”的正确操作为一定温度下蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故选ABE。 题型05 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)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，与金刚石结构类似，硬度大，可用作耐高温材料。 (2)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，比表面积大，高强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是单层石墨，电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 【典例5】（24-25高一下·吉林通化·阶段测试）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列说法正确的是 A．“北斗导航”系统应用一体化芯片手机，芯片成分为 B．“天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能 C．C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅，氮化硅属于硅酸盐 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【答案】B 【详解】A．硅是良好的半导体，芯片主要成分为Si，A项错误； B．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能直接转换为电能，B项正确； C．氮化硅具有耐高温，硬度大等特点，属于新型无机非金属材料，不属于硅酸盐，C项错误； D．石墨烯为碳单质，不属于化合物，D项错误； 答案选B。 【变式5-1】（24-25高一下·辽宁大连·阶段测试）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列说法正确的 A．“北斗导航”系统应用一体化芯片手机，芯片成分为 B．“天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能 C．C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅，氮化硅属于硅酸盐 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【答案】B 【详解】A．硅是良好的半导体，芯片主要成分为Si，A项错误； B．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能直接转换为电能，B项正确； C．氮化硅具有耐高温，硬度大等特点，属于新型无机非金属材料，不属于硅酸盐，C项错误； D．石墨烯为碳单质，不属于化合物，D项错误； 答案选B。 【变式5-2】（24-25高一下·内蒙古鄂尔多斯·阶段测试）下列有关说法正确的是 A．二氧化硅广泛应用于太阳能电池、计算机芯片 B．大量含硫化石燃料燃烧是形成酸雨的主要原因 C．碳纳米材料是一类有机高分子材料，主要包括富勒烯、碳纳米管等 D．“火树银花合，星桥铁锁开”中涉及的焰色反应是化学变化 【答案】B 【详解】A．用于太阳能电池、计算机芯片的材料是硅单质，A错误； B．化石燃料如燃煤，大量燃烧生成硫的氧化物，溶于雨水形成酸雨，B正确； C．碳纳米材料碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，C错误； D．焰色反应体现的是金属元素的物理性质，属于物理变化，D错误； 答案选B。 【变式5-3】（24-25高一下·黑龙江七台河·阶段测试）下列关于硅及其化合物的说法中，不正确的是 A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制作芯片 B．二氧化硅可用于制造光导纤维，是因为二氧化硅能导电 C．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 D．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料 【答案】B 【详解】A．晶体硅是半导体材料，导电性介于导体和绝缘体之间，广泛用于芯片制造，A正确； B．二氧化硅本身不导电，二氧化硅用于光导纤维是因为其导光性能，B错误； C．水玻璃（硅酸钠溶液）具有黏合性和阻燃性，可用于黏合剂和防火剂，C正确； D．碳化硅硬度高，结构与金刚石类似，常用作磨料，D正确； 故选B。 / 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 $