9.3 金属材料的性能及应用（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学苏教版必修第二册

第三单元 金属材料性能级应用 题型01 金属材料的性能及应用 题型02 合金及其应用 题型03 无机非金属材料 题型04 硅的性质、制备及其用途 题型05 二氧化硅的性质及其用途 题型01 金属材料的性能及应用 一、金属材料的性能及应用 金属材料的性能 从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。 使用要求 材料性能 体现出一些力学性能 延展性、硬度、塑性等 起到导热和导电的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作 金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关 在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品 具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能 从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少 可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能 【典例1】（25-26高一上·江苏南京·期中）我国古人曾用反应制铜，并最早发明了青铜器的铸造技术。下列说法不正确的是 A．青铜是铜的一种合金 B．可以导电，所以是电解质 C．该反应属于置换反应 D．每有生成，反应转移电子 【变式1-1】（25-26高一上·江苏苏州·月考）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料属于金属材料的是 A．国产大飞机中隔音隔热的“飞机棉”：超细玻璃纤维 B．“梦想”号大洋钻探船使用的钻头表面涂层：金刚石薄膜 C．嫦娥六号携带的月面国旗的纺织材料：超细玄武岩纤维 D．核聚变实验装置中的低温结构部件：高强韧无磁不锈钢 故选D。 【变式1-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）我国为人类科技发展作出巨大贡献。下列物品的主材属于金属材料制造的是 A．宣纸 B．后母戊鼎 C．人面鱼纹彩陶 D．光导纤维 故答案选B。 【变式1-3】（24-25高一下·江苏盐城·期中）新材料的蓬勃发展彰显化学学科的魅力。下列说法不正确的是 A．太阳能电池光电转换半导体材料的主要成分是二氧化硅 B．火星车的热控材料纳米气凝胶能发生丁达尔效应 C．运载火箭加注的液氢燃料是高能清洁燃料 D．深海载人潜水器外壳使用的钛合金属于金属材料 题型02 合金及其应用 1．合金及其应用 ①合金的概念：合金是将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，制备出的金属材料。 ②合金的性能 a．硬度一般比组成它的纯金属大。 b．多数合金的熔点低于组分金属。 c．导电性和导热性一般低于组分金属。 ③常见的合金 名称 主要组成元素 用途或性能 硬铝 制造飞机和门窗 武德合金 熔点低，作保险丝 铝锂合金 制造航空飞行器 不锈钢 抗氧化、耐腐蚀 钛合金 与其他元素 强度高、密度小、耐热性好、易于加工、抗腐蚀性强 【易错提醒】 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，不是化合物。 (3)合金具有金属特性，如导电、导热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属低，而硬度、机械强度一般比各成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 【典例2】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列有关材料的说法不正确的是 A．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐腐蚀，耐高压 B．武德合金熔点低，用于做电器、火灾报警等装置中的保险丝 C．北斗卫星导航系统由中国自主研发、独立运行，其所用芯片的主要成分为SiO2 D．“神舟13号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料 【变式2-1】（25-26高一上·江苏扬州·阶段练习）把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，得到6.72 L(标准状况下)下面说法错误的是(已知 A．该合金中铝的质量分数为52.9% B．参加反应的氢氧化钠为0.1 mol C．该合金中镁与铝的物质的量之比为1：1 D．该合金溶于足量的盐酸中。产生的体积(标准状况下)为11.2 L 故选B。 【变式2-2】（24-25高一上·江苏南通·期末）2024年6月，中国自主研发、制造的机器狗在日本举办的国际顶级赛事中大放异彩。下列说法不正确的是 A．机器狗内部集成电路板芯片主要成分为二氧化硅 B．机器狗的关节所采用的不锈钢材料属于金属材料 C．摄像头镜片使用的铝硅玻璃属于无机非金属材料 D．机身所用铝合金材料具有硬度高、密度小等特点 【变式2-3】（24-25高一下·江苏连云港·期中）化学与生活、生产密切相关，下列说法错误的是 A．使用太阳能等代替化石燃料，可减少温室气体的排放 B．将氢气作为燃料使用的优点之一是成本低 C．“绿色化学”的核心内容之一是使原料尽可能全部转化为目标产物 D．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金具有耐腐蚀，耐高压的特点 故选B。 题型03 无机非金属材料 知识积累 一、常见的无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料，又称硅酸盐材料，包括陶瓷、水泥、玻璃。 (2)硅材料 ①硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。 ②光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。 (3)新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。 结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。 功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 【特别提示】 【典例3】（24-25高一下·江苏南京·期中）现代社会的发展与进步离不开材料，下列说法错误的是 A．神舟飞船使用的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 B．从“沙子”中制造的高纯硅可用于制作光导纤维 C．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产电池 D．“中国制造”港珠澳大桥所用水泥属于无机非金属材料 【变式3-1】（24-25高一下·江苏南通·期中）2025年4月24日是第十个“中国航天日”，主题是“海上生明月，九天揽星河”。下列有关中国空间站材料的说法不正确的是 A．太阳能电池中的单晶硅-半导体材料 B．外壳的铝合金-金属材料 C．外层的热控保温材料石墨烯-无机材料 D．外表面的高温结构碳化硅陶瓷-硅酸盐材料 【变式3-2】（25-26高三上·江苏无锡·期中）氮化镓(GaN)用于制造电子器件。氮化镓属于 A．金属材料 B．非金属材料 C．合成材料 D．复合材料 【变式3-3】（24-25高二上·江苏南京·阶段练习）2024年4月24日是第九个“中国航天日”，主题是“极目楚天共襄星汉”。下列有关中国空间站说法不正确的是 A．太阳能电池中的单晶硅——半导体材料 B．外表面的高温结构碳化硅陶瓷——硅酸盐材料 C．外层的热控保温材料石墨烯——无机非金属材料 D．太空机械臂的主要成分铝合金——金属材料 题型04 硅的性质、制备及其用途 一、硅的存在形式及其物理性质 （1）元素周期表中的位置：硅在元素周期表第三周期第ⅣA族，处于金属与非金属的过渡区域，是应用最广泛的半导体材料； （2）存在形式：硅在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物形式存在； （3）物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体；熔沸点高、硬度大； 二、硅的化学性质 （1）与部分非金属单质：； （2）与部分酸反应：； （3）与碱反应：； 三、硅的制备 工业上用焦炭还原石英砂可以制备粗硅，化学方程式为：；粗硅在经过提纯得到高纯硅，流程为： ① ② ③ 四、硅的用途 （1）半导体材料； （2）硅芯片； （3）太阳能电池； 【典例4】（24-25高一下·江苏苏州·期末）中国持续加大自主研发计算机芯片力度。下列物质常用作计算机芯片中半导体材料的是 A．石墨 B．聚乙烯 C．二氧化硅 D．晶体硅 故选D。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏镇江·期中）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十六号载人飞行任务取得圆满成功。下列有关说法中错误的是 A．飞船使用的推进剂具有还原性 B．飞船的主体使用的是铁合金，铁合金的熔点比纯铁的高 C．飞船返回舱侧壁壳体用的是铝合金属于金属晶体 D．神舟飞船芯片的主要成分是Si，Si可用于制造半导体材料 【变式4-2】（24-25高一下·江苏南京·期中）下列物质的转化过程，在给定条件下不能实现的是 A．石英砂粗硅高纯硅 B．黄铁矿 C． D． 答案选C。 【变式4-3】（24-25高三上·江苏南京·阶段练习）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化不可以实现的是 A．侯氏制碱法：饱和 B．工业制硝酸： C．工业制硫酸：黄铁矿 D．工业制高纯硅：(粗) 故选B。 题型05 二氧化硅的性质及其用途 一、二氧化硅的性质 （1）物理性质：白色或无色、熔沸点高、 硬度大、不溶于水； （2）化学性质： ①酸性氧化物通性： a.能与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO=CaSiO3 b.能与碱反应：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（装NaOH的溶液试剂瓶瓶塞用橡胶塞，因为二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠） c.能与氢氟酸反应（特性）：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O （用HF刻蚀玻璃） 二、二氧化硅的用途 光导纤维、装饰品、石英坩埚； 【典例5】（24-25高一下·江苏无锡·期末）工业上制备高纯硅的流程如图。下列说法正确的是 A．自然界中既存在游离态硅，又存在化合态硅 B．步骤①中的反应会直接生成一种温室气体 C．SiO2属于酸性氧化物，能与水反应生成H2SiO3 D．以高纯二氧化硅制成的光导纤维内窥镜可直接窥视有关器官部位的变化 【变式5-1】（24-25高一下·江苏常州·期中）化学与生产、生活、科技等密切相关。下列说法正确的是 A．近年来的材料新宠——石墨烯，与金刚石互为同位素 B．“神舟十七号”发动机耐高温结构材料中属于离子化合物 C．地空导弹武器系统红旗-19导弹弹头用到的新型陶瓷材料属于无机非金属材料 D．量子通讯领域使用的光导纤维主要成分是高纯度的硅 【变式5-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）化学与生活、生产密切相关，下列说法不正确的是 A．低碳生活就是节能减排，使用太阳能等代替化石燃料，可减少温室气体的排放 B．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐腐蚀，耐高压 C．“绿色化学”的核心内容之一是使原料尽可能全部转化为目标产物 D．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 故答案为：D。 【变式5-3】（24-25高一下·江苏无锡·阶段练习）下列说法中正确的有 ①碳化硅的硬度高，可用作砂纸和砂轮的磨料 ②二氧化硅与氢氧化钠溶液、氢氟酸均反应，属两性氧化物 ③富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料都属于新型无机非金属材料 ④加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，可确定有存在 ⑤单质硫易溶于CS2，实验室可用CS2清洗沾有硫单质的试管 ⑥pH在5.6~7.0之间的降水通常称为酸雨； ⑦二氧化硫具有抗氧化性，可用作葡萄酒的食品添加剂 ⑧液氨汽化时吸热，可用作制冷剂 ⑨陶瓷、普通玻璃、水泥、金刚砂(SiC)都属于硅酸盐材料 ⑩SO2通入紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色 ⑪制粗硅的反应说明非金属性：C＞Si A．3个 B．4个 C．5个 D．6个 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三单元 金属材料性能级应用 题型01 金属材料的性能及应用 题型02 合金及其应用 题型03 无机非金属材料 题型04 硅的性质、制备及其用途 题型05 二氧化硅的性质及其用途 题型01 金属材料的性能及应用 一、金属材料的性能及应用 金属材料的性能 从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。 使用要求 材料性能 体现出一些力学性能 延展性、硬度、塑性等 起到导热和导电的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作 金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关 在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品 具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能 从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少 可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能 【典例1】（25-26高一上·江苏南京·期中）我国古人曾用反应制铜，并最早发明了青铜器的铸造技术。下列说法不正确的是 A．青铜是铜的一种合金 B．可以导电，所以是电解质 C．该反应属于置换反应 D．每有生成，反应转移电子 【答案】B 【详解】A．青铜是铜与锡的合金，属于合金的一种，A正确； B．电解质是化合物，而Cu是金属单质，虽然导电但不是电解质，B错误； C．反应中O2（单质）与Cu2S（化合物）生成Cu（单质）和SO2（化合物），符合置换反应的定义，C正确； D．2mol Cu的化合价从+1→0，共得到2mol电子，1mol O2中O的化合价从0→-2，共得到4mol电子，同时S的化合价从-2→+4，失去6mol电子，总电子转移为6mol，故每1mol Cu转移3mol电子，D正确； 故选B。 【变式1-1】（25-26高一上·江苏苏州·月考）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料属于金属材料的是 A．国产大飞机中隔音隔热的“飞机棉”：超细玻璃纤维 B．“梦想”号大洋钻探船使用的钻头表面涂层：金刚石薄膜 C．嫦娥六号携带的月面国旗的纺织材料：超细玄武岩纤维 D．核聚变实验装置中的低温结构部件：高强韧无磁不锈钢 【答案】D 【详解】A．超细玻璃纤维属于无机非金属材料，不属于金属材料，A错误； B．金刚石薄膜是碳单质，属于无机非金属材料，B错误； C．超细玄武岩纤维由硅酸盐矿物制成，属于无机非金属材料，C错误； D．高强韧无磁不锈钢是铁基合金，属于金属材料，D正确； 故选D。 【变式1-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）我国为人类科技发展作出巨大贡献。下列物品的主材属于金属材料制造的是 A．宣纸 B．后母戊鼎 C．人面鱼纹彩陶 D．光导纤维 【答案】B 【详解】A．宣纸主要成分是纤维素，不是金属材料，A错误； B．后母戊鼎是青铜器，属于金属材料，B正确； C．人面鱼纹彩陶盆属于陶瓷，是硅酸盐制品，不是金属材料，C错误； D．光导纤维主要成分为二氧化硅，不是金属材料，D错误； 故答案选B。 【变式1-3】（24-25高一下·江苏盐城·期中）新材料的蓬勃发展彰显化学学科的魅力。下列说法不正确的是 A．太阳能电池光电转换半导体材料的主要成分是二氧化硅 B．火星车的热控材料纳米气凝胶能发生丁达尔效应 C．运载火箭加注的液氢燃料是高能清洁燃料 D．深海载人潜水器外壳使用的钛合金属于金属材料 【答案】A 【详解】A．太阳能电池光电转换材料的主要成分为硅，而非二氧化硅，A错误； B．纳米气凝胶属于胶体，胶体可产生丁达尔效应，B正确； C．液氢燃烧产物为水，无污染且能量高，属于高能清洁燃料，C正确； D．钛合金是金属与其他元素组成的合金，属于金属材料，D正确； 故选A。 题型02 合金及其应用 1．合金及其应用 ①合金的概念：合金是将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，制备出的金属材料。 ②合金的性能 a．硬度一般比组成它的纯金属大。 b．多数合金的熔点低于组分金属。 c．导电性和导热性一般低于组分金属。 ③常见的合金 名称 主要组成元素 用途或性能 硬铝 制造飞机和门窗 武德合金 熔点低，作保险丝 铝锂合金 制造航空飞行器 不锈钢 抗氧化、耐腐蚀 钛合金 与其他元素 强度高、密度小、耐热性好、易于加工、抗腐蚀性强 【易错提醒】 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，不是化合物。 (3)合金具有金属特性，如导电、导热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属低，而硬度、机械强度一般比各成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 【典例2】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列有关材料的说法不正确的是 A．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐腐蚀，耐高压 B．武德合金熔点低，用于做电器、火灾报警等装置中的保险丝 C．北斗卫星导航系统由中国自主研发、独立运行，其所用芯片的主要成分为SiO2 D．“神舟13号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料 【答案】C 【详解】A．钛合金具有高强度、耐腐蚀和耐高压的特性，适合用于深海潜水器外壳，A正确； B．武德合金是低熔点合金，用于保险丝可在电流过大时熔断以保护电路，B正确； C．芯片的主要成分是高纯度硅，而非二氧化硅。常用于光导纤维，C错误； D．高温结构陶瓷（如碳化硅）属于新型无机非金属材料，D正确； 故选C。 【变式2-1】（25-26高一上·江苏扬州·阶段练习）把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，得到6.72 L(标准状况下)下面说法错误的是(已知 A．该合金中铝的质量分数为52.9% B．参加反应的氢氧化钠为0.1 mol C．该合金中镁与铝的物质的量之比为1：1 D．该合金溶于足量的盐酸中。产生的体积(标准状况下)为11.2 L 【答案】B 【详解】A．镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，镁不反应，只有Al能与NaOH反应，，生成氢气，则消耗铝=0.2 mol，m(Al)==5.4g，铝的质量分数为= 52.9%，A正确； B．由方程式可知，，则参加反应的氢氧化钠为0.2 mol，B错误； C．铝质量为5.4g，则m(Mg)=10.2g-5.4g=4.8g，n(Mg)==0.2mol，该合金中镁与铝的物质的量之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1，C正确； D．，，相同质量的铝和盐酸或氢氧化钠反应生成相同量的氢气，则铝和盐酸生成标准状况下的 6.72 L，，0.2mol镁生成氢气0.2mol，标准状况下体积，共产生氢气4.48 L+6.72 L=11.2 L，D正确； 故选B。 【变式2-2】（24-25高一上·江苏南通·期末）2024年6月，中国自主研发、制造的机器狗在日本举办的国际顶级赛事中大放异彩。下列说法不正确的是 A．机器狗内部集成电路板芯片主要成分为二氧化硅 B．机器狗的关节所采用的不锈钢材料属于金属材料 C．摄像头镜片使用的铝硅玻璃属于无机非金属材料 D．机身所用铝合金材料具有硬度高、密度小等特点 【答案】A 【详解】A．集成电路板芯片主要成分为晶体硅，A错误； B．不锈钢材料是铁的合金属于金属材料，B正确； C．铝硅玻璃是硅酸盐，属于无机非金属材料，C正确； D．铝合金材料由铝与其他金属元素组成，具有硬度高、密度小等特点，D正确； 故答案选A。 【变式2-3】（24-25高一下·江苏连云港·期中）化学与生活、生产密切相关，下列说法错误的是 A．使用太阳能等代替化石燃料，可减少温室气体的排放 B．将氢气作为燃料使用的优点之一是成本低 C．“绿色化学”的核心内容之一是使原料尽可能全部转化为目标产物 D．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金具有耐腐蚀，耐高压的特点 【答案】B 【详解】A．太阳能是清洁能源，替代化石燃料可减少温室气体排放，A正确； B．氢气作为燃料目前制备和储存成本较高，B错误； C．绿色化学强调原料高效转化为产物，减少副产物的产生就能减少污染，C正确； D．钛合金是一种新型合金耐腐蚀、耐高压，广泛应用于航空、航天等领域，D正确； 故选B。 题型03 无机非金属材料 知识积累 一、常见的无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料，又称硅酸盐材料，包括陶瓷、水泥、玻璃。 (2)硅材料 ①硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。 ②光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。 (3)新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。 结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。 功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 【特别提示】 【典例3】（24-25高一下·江苏南京·期中）现代社会的发展与进步离不开材料，下列说法错误的是 A．神舟飞船使用的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 B．从“沙子”中制造的高纯硅可用于制作光导纤维 C．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产电池 D．“中国制造”港珠澳大桥所用水泥属于无机非金属材料 【答案】B 【详解】A．氮化硅陶瓷具有耐高温、耐磨等特性，属于新型无机非金属材料，A正确； B．光导纤维的主要成分是二氧化硅（SiO2），而高纯硅用于半导体（如芯片、太阳能电池），B错误； C．碳纳米管导电性优异，可用于电池电极材料，C正确； D．水泥是传统硅酸盐材料，属于无机非金属材料，D正确； 故选B。 【变式3-1】（24-25高一下·江苏南通·期中）2025年4月24日是第十个“中国航天日”，主题是“海上生明月，九天揽星河”。下列有关中国空间站材料的说法不正确的是 A．太阳能电池中的单晶硅-半导体材料 B．外壳的铝合金-金属材料 C．外层的热控保温材料石墨烯-无机材料 D．外表面的高温结构碳化硅陶瓷-硅酸盐材料 【答案】D 【详解】A．单晶硅是半导体材料，可用于太阳能电池，A正确； B．铝合金属于金属材料中的合金，B正确； C．石墨烯是碳单质，属于无机非金属材料，C正确； D．碳化硅陶瓷（SiC）是新型无机非金属材料，而非硅酸盐材料，D错误； 故答案选D。 【变式3-2】（25-26高三上·江苏无锡·期中）氮化镓(GaN)用于制造电子器件。氮化镓属于 A．金属材料 B．非金属材料 C．合成材料 D．复合材料 【答案】B 【详解】氮化镓（GaN）是金属镓（Ga）和非金属氮（N）形成的化合物，属于无机非金属材料（类似陶瓷、氮化硅等）；金属材料为金属单质或合金（如钢），合成材料为有机高分子（如塑料），复合材料需多种材料复合（如玻璃钢）； 故答案选B。 【变式3-3】（24-25高二上·江苏南京·阶段练习）2024年4月24日是第九个“中国航天日”，主题是“极目楚天共襄星汉”。下列有关中国空间站说法不正确的是 A．太阳能电池中的单晶硅——半导体材料 B．外表面的高温结构碳化硅陶瓷——硅酸盐材料 C．外层的热控保温材料石墨烯——无机非金属材料 D．太空机械臂的主要成分铝合金——金属材料 【答案】B 【详解】A．太阳能电池中的单晶硅导电性介于导体和半导体之间，属于半导体材料，故A正确； B．外表面的高温结构陶瓷碳化硅属于无机非金属材料，不属于硅酸盐材料，故B错误； C．外层的热控保温材料石墨烯主要成分是碳单质，属于无机非金属材料，故C正确； D．太空机械臂的主要成分铝合金，属于金属材料，故D正确； 答案选B。 题型04 硅的性质、制备及其用途 一、硅的存在形式及其物理性质 （1）元素周期表中的位置：硅在元素周期表第三周期第ⅣA族，处于金属与非金属的过渡区域，是应用最广泛的半导体材料； （2）存在形式：硅在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物形式存在； （3）物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体；熔沸点高、硬度大； 二、硅的化学性质 （1）与部分非金属单质：； （2）与部分酸反应：； （3）与碱反应：； 三、硅的制备 工业上用焦炭还原石英砂可以制备粗硅，化学方程式为：；粗硅在经过提纯得到高纯硅，流程为： ① ② ③ 四、硅的用途 （1）半导体材料； （2）硅芯片； （3）太阳能电池； 【典例4】（24-25高一下·江苏苏州·期末）中国持续加大自主研发计算机芯片力度。下列物质常用作计算机芯片中半导体材料的是 A．石墨 B．聚乙烯 C．二氧化硅 D．晶体硅 【答案】D 【详解】A．计算机芯片的核心材料需具备半导体特性，石墨导电性过强，属于导体，A不符合题意； B．聚乙烯是绝缘体，B不符合题意； C．二氧化硅也属绝缘体，常用于制造光导纤维，C不符合题意； D．晶体硅是主要半导体材料，通过掺杂控制导电性，符合芯片需求，D符合题意； 故选D。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏镇江·期中）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十六号载人飞行任务取得圆满成功。下列有关说法中错误的是 A．飞船使用的推进剂具有还原性 B．飞船的主体使用的是铁合金，铁合金的熔点比纯铁的高 C．飞船返回舱侧壁壳体用的是铝合金属于金属晶体 D．神舟飞船芯片的主要成分是Si，Si可用于制造半导体材料 【答案】B 【详解】A．中N元素的化合价为-2价，在反应中N元素化合价可以升高，具有还原性，A正确； B．合金的熔点一般比成分金属的熔点低，B错误； C．飞船返回舱侧壁金属壳体用的铝合金材料，铝合属于金属晶体，C正确； D．单质硅可以运用到计算机芯片，也可以制造半导体材料，D正确； 答案选B。 【变式4-2】（24-25高一下·江苏南京·期中）下列物质的转化过程，在给定条件下不能实现的是 A．石英砂粗硅高纯硅 B．黄铁矿 C． D． 【答案】C 【详解】A．石英砂与焦炭高温下生成粗硅，粗硅与HCl加热生成SiHCl3，再与H2高温生成高纯硅，各步均可行，A正确； B．黄铁矿高温煅烧生成SO2，SO2催化氧化为SO3，SO3用浓硫酸吸收制硫酸，过程符合工业流程，B正确； C．Na[Al(OH)4]与过量HCl反应时，过量酸会溶解Al(OH)3生成Al3⁺，无法得到Al(OH) 3沉淀，C错误； D．NH3催化氧化生成NO，NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，各步均可行，D正确； 答案选C。 【变式4-3】（24-25高三上·江苏南京·阶段练习）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化不可以实现的是 A．侯氏制碱法：饱和 B．工业制硝酸： C．工业制硫酸：黄铁矿 D．工业制高纯硅：(粗) 【答案】B 【详解】A．向饱和食盐水中先通入NH3，然后通入CO2气体，发生反应产生NaHCO3晶体，然后煅烧NaHCO3，NaHCO3分解反应制取得到纯碱Na2CO3，涉及的反应主要为：，，A正确； B．催化剂作用下氨气与氧气共热发生催化氧化反应制得一氧化氮，一氧化氮与氧气反应制得二氧化氮，二氧化氮与水反应制得硝酸，涉及的反应主要为，，，工业制硝酸需要先将氨气催化氧化生成一氧化氮，B错误； C．煅烧黄铁矿反应产生SO2，SO2与O2在催化剂存在条件下加热，发生氧化反应产生SO3，SO3被98.3%的浓硫酸吸收得到H2SO4，涉及反应主要为：，，，C正确； D．高温下二氧化硅与C反应生成粗硅和CO，粗硅与氯化氢在加热条件下反应制得三氯硅烷，三氯硅烷高温下与氢气反应制得高纯硅，主要反应为：，，，D正确； 故选B。 题型05 二氧化硅的性质及其用途 一、二氧化硅的性质 （1）物理性质：白色或无色、熔沸点高、 硬度大、不溶于水； （2）化学性质： ①酸性氧化物通性： a.能与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO=CaSiO3 b.能与碱反应：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（装NaOH的溶液试剂瓶瓶塞用橡胶塞，因为二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠） c.能与氢氟酸反应（特性）：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O （用HF刻蚀玻璃） 二、二氧化硅的用途 光导纤维、装饰品、石英坩埚； 【典例5】（24-25高一下·江苏无锡·期末）工业上制备高纯硅的流程如图。下列说法正确的是 A．自然界中既存在游离态硅，又存在化合态硅 B．步骤①中的反应会直接生成一种温室气体 C．SiO2属于酸性氧化物，能与水反应生成H2SiO3 D．以高纯二氧化硅制成的光导纤维内窥镜可直接窥视有关器官部位的变化 【答案】D 【详解】A．硅是亲氧元素，自然界中不存在游离态硅，只能以化合态形式存在，A错误； B．在高温下焦炭还原SiO2生成CO，不会直接生成温室气体，B错误; C．SiO2不溶于水，不能与水反应生成硅酸，C错误； D．二氧化硅具有优异的光学特性、物理性能，可用于制作光导纤维，D正确； 故选D。 【变式5-1】（24-25高一下·江苏常州·期中）化学与生产、生活、科技等密切相关。下列说法正确的是 A．近年来的材料新宠——石墨烯，与金刚石互为同位素 B．“神舟十七号”发动机耐高温结构材料中属于离子化合物 C．地空导弹武器系统红旗-19导弹弹头用到的新型陶瓷材料属于无机非金属材料 D．量子通讯领域使用的光导纤维主要成分是高纯度的硅 【答案】C 【详解】A．石墨烯与金刚石均为碳元素的同素异形体，同位素是质子数相同、中子数不同的原子，A错误； B．Si3N4中Si和N通过共价键结合，属于共价化合物，B错误； C．新型陶瓷材料如碳化硅、氮化硅等属于无机非金属材料，C正确； D．光导纤维的主要成分是二氧化硅，D错误； 故选C。 【变式5-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）化学与生活、生产密切相关，下列说法不正确的是 A．低碳生活就是节能减排，使用太阳能等代替化石燃料，可减少温室气体的排放 B．“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐腐蚀，耐高压 C．“绿色化学”的核心内容之一是使原料尽可能全部转化为目标产物 D．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 【答案】D 【详解】A．传统化石燃料的使用会导致二氧化碳排放、低碳生活就是节能减排，使用太阳能等代替化石燃料，可减少温室气体的排放，A正确； B．钛合金是一种新型合金，钛合金耐腐蚀，耐高压，广泛应用于航空航天等领域，B正确； C．“绿色化学”的核心内容之一是源头上控制污染物的产生——使原料尽可能全部转化为目标产物、原料利用率达100%，则不会产生污染，C正确； D．制作光导纤维的原料为高纯度的二氧化硅，而高纯度的硅单质主要用于制作芯片，D错误； 故答案为：D。 【变式5-3】（24-25高一下·江苏无锡·阶段练习）下列说法中正确的有 ①碳化硅的硬度高，可用作砂纸和砂轮的磨料 ②二氧化硅与氢氧化钠溶液、氢氟酸均反应，属两性氧化物 ③富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料都属于新型无机非金属材料 ④加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，可确定有存在 ⑤单质硫易溶于CS2，实验室可用CS2清洗沾有硫单质的试管 ⑥pH在5.6~7.0之间的降水通常称为酸雨； ⑦二氧化硫具有抗氧化性，可用作葡萄酒的食品添加剂 ⑧液氨汽化时吸热，可用作制冷剂 ⑨陶瓷、普通玻璃、水泥、金刚砂(SiC)都属于硅酸盐材料 ⑩SO2通入紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色 ⑪制粗硅的反应说明非金属性：C＞Si A．3个 B．4个 C．5个 D．6个 【答案】C 【详解】①碳化硅硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料，①正确；②二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，且与其他酸不反应，不是两性氧化物，②错误；③碳纳米材料包含富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，为新型无机非金属材料，③正确；④因为加入的是硝酸钡和盐酸，就相当于存在了硝酸，将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，与钡离子形成不可溶的硫酸钡沉淀，也可能含有亚硫酸离子，④错误；⑤硫与二硫化碳都是非极性分子，依据相似相溶原理，单质硫易溶于CS2，则实验室可用CS2清洗沾有硫单质的试管，⑤正确；⑥pH＜5.6的雨水为酸雨，⑥错误；⑦二氧化硫具有抗氧化性，二氧化硫可用作葡萄酒酿制的食品添加剂，起到杀菌和防止色素被氧化的作用，⑦正确； ⑧氨气易液化成液氨，液氨在汽化过程中吸收热量使温度降低，可做制冷剂，⑧正确；⑨金刚砂（SiC）属于新型无机非金属材料，不属于硅酸盐，瓷陶、普通玻璃、水泥都属于硅酸盐材料，⑨错误；⑩SO2具有漂白性，但不能漂白石蕊溶液，则SO2通入紫色石蕊溶液中，溶液只变红不褪色，⑩错误；⑪制粗硅的反应原理是中，反应中C为还原剂，Si为还原产物，说明还原性：C＞Si，不能用于比较二者的非金属性的强弱，⑪错误；综上分析可知，一共有①③⑤⑦⑧五个正确，故答案为：C。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $