5.3 无机非金属材料 -2025-2026学年高一下学期化学必修第二册复习清单与专项突破

第5章 化工生产中的重要非金属元素 第3讲 无机非金属材料 【复习目标】 1.了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 2.了解并掌握硅、二氧化硅的结构及性质，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。 【教材追踪】 1、 无机非金属材料 目标一：了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 任务1：阅读教材P19内容，思考并完成下列问题。 （1）用途广泛的无机非金属材料组成中多数含有哪些元素？它们具有哪些性能？能应用在哪些方面？ 【参考答案】无机非金属材料多含有硅、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。应用在航空航天、信息、新能源等高技术领域。 （2）硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。传统硅酸盐材料有哪些？硅酸盐的结构具有哪些特点，从而导致哪些特性？ 【参考答案】 陶瓷、普通玻璃、水泥。 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；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。 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、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 任务2：阅读教材P20至P21第一段内容，思考并完成下列问题。 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱、石灰石、石英砂 主要原料:石灰石、黏土 辅助原料:石膏（调节硬化速度） 设备 / 玻璃窑 水泥回转窑 主要 成分 成分复杂 硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅 / 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 根据制备普通玻璃的原料及普通玻璃的主要成分，试着写出涉及的反应方程式。 【参考答案】 Na2CO3+ SiO2 Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 目标二：了解并掌握硅、二氧化硅的结构及性质，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用 任务1：因为半导体工业的出现，单质硅也进入了普通人的生活。天然的单质硅不存在，硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。通常通过去除硅的氧化物中的氧可以得到单质硅，但这不是半导体工业所需要的硅。半导体工业使用的硅，通常是极高纯度的单晶硅。 （1）画出硅原子的原子结构示意图，说出硅元素在元素周期表中的具体位置？ 【参考答案】 第三周期第ⅣA族， （2）工业使用的高纯硅是由其氧化物制得的，主要分粗硅的制备和纯硅的制备两个阶段，制备流程如下图，试着写出其中涉及的主要化学方程式。 【参考答案】 SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 任务2：（1）为什么CO2和SiO2在化学性质上具有一定的相似性而物理性质差异很大？SiO2的结构有什么特点。 【参考答案】 SiO2和CO2均属于酸性氧化物，故化学性质相似。CO2是由分子构成的，而SiO2是空间立体网状结构，故二者物理性质差异大。 SiO2的结构是每个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。实际上，SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构。 （2）SiO2既能与氢氟酸反应生成SiF4和H2O，也能与NaOH溶液反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？ 【参考答案】 SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O，但并不生成盐和水。 （3）2018年11月5日至7日，世界光纤光缆大会在杭州举行。本次大会以“一个光纤连接的智能世界”为主题，围绕“全球光纤光缆供需走势”、“5G和物联网带来的需求展望”、“一带一路”倡议和“智能制造”等热点议题展开深入讨论与交流。 其中提到的光缆的主要制作成分是什么？该成分属于什么物质类别？写出代表其通性的化学方程式。 【参考答案】 SiO2。属于酸性氧化物。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 任务3：阅读教材p23-24内容，结合情境材料思考并完成问题。 从陶瓷材料发展的历史来看，经历了三次飞跃。由陶器进入瓷器这是第一次飞跃；由传统陶瓷发展到精细陶瓷是第二次飞跃；精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级(10－6m)，用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷具有延展性，有的甚至出现超塑性。纳米陶瓷被称为21世纪陶瓷。 新型陶瓷有哪些，情境中涉及传统陶瓷与新型陶瓷的优缺点是什么？碳纳米材料主要包括哪些，在哪些领域应用广泛？ 【参考答案】 新型陶瓷：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等 传统陶瓷具有抗腐蚀性、耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。新型陶瓷除了具有传统陶瓷的优点外还有强度高，具有光学、电学特性和生物功能等。 碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。 【能力进阶】 一、 无机非金属材料 【跟进训练】 A卷 1.光导纤维已成为信息社会必不可少的高技术材料。下列物质用于制造光导纤维的是(    ) A. 金刚石 B. 大理石 C. 铝合金 D. 二氧化硅 【答案】D  【解析】制造光导纤维的主要原料是二氧化硅，故A、、C错误，D正确。 故选：。 2.新材料的新秀石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题，其结构模型如图所示。下列有关说法正确的是(    ) A. 石墨烯是一种新型化合物 B. 氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C. 二者和石墨都是碳的同素异形体 D. 氧化石墨烯具有一定的亲水性 【答案】D  【解析】A. 石墨烯是碳的单质，A错误； B. 氧化石墨烯含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，B错误； C. 氧化石墨烯含有氢元素，不是碳的同素异形体，C错误； D. 由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确； 故选D。 3.现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是(    ) A. 碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温、耐磨蚀的特点 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，具有高电导率的特点 【答案】B  【解析】A.碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，属于新型无机非金属材料，故A正确； B.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B错误； C.硬铝是铝和其他金属或非金属形成的一种铝合金，具有密度小，强度大，是制造飞机和飞船的理想材料，故C正确； D.石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨是良好的导体，石墨烯有独特的结构，具有优良的导电、导热性能，故D正确； 故选：。 4.天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火浇水转釉主要为青色与造砖同法”。下列说法错误的是(    ) A. 沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 B. “燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化 C. 烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D. 黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 【答案】A  【解析】沙子的主要成分为， A错误；硅酸盐的煅烧过程中发生一系列复杂的物理、化学变化，B正确；自然冷却的红瓦中主要含价的铁元素，浇水过程中，和生成还原性气体，被还原为，变成青瓦， C正确；砖瓦和陶瓷的主要原料为黏土，D正确。 5.据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是(    ) A. 它耐高温、抗氧化 B. 它比钢铁轻，但质地较脆 C. 它没有固定熔点 D. 它是一种新型无机非金属材料 【答案】B  【解析】由题目信息中“连续纤维增韧”可知，该航空材料的韧性很好，质地并不是很脆，B错误。 6.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(    ) 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 碳纳米管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料 A. 石墨烯具有良好的导电性 B. 上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C. 石墨炔的孔径略大于分子的直径，可用作的提纯薄膜 D. 上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 【答案】D  【解析】项，石墨烯是只有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，具有良好的导电性；项，同种元素的不同单质互称为同素异形体；项，碳原子的半径大于氢原子的半径，则石墨炔的孔径大于分子的直径，可以允许分子通过，达到提纯的作用；项，碳单质与浓硫酸反应的产物均为二氧化碳、二氧化硫和水。 7.下面关于硅及其化合物的叙述错误的是 (    ) A. 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料在玻璃窑中熔融制成 B. 玻璃、陶瓷、水泥、碳化硅都属于传统的硅酸盐产品 C. 因为玻璃中含有，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液 D. 太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能 【答案】B  【解析】玻璃、陶瓷、水泥属于传统的硅酸盐产品，碳化硅属于新型无机非金属材料。 8.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述不正确的是 (    ) 选项 物质 用途 原理 晶体硅 电脑芯片 熔点高、硬度大 二氧化硅 光导纤维 具有特殊的光学性能 硅酸钠 玻璃黏合剂 浓度高时是一种黏稠液体 硅胶 吸水剂 具有疏松多孔的结构 【答案】A  【解析】利用晶体硅的半导体性能，可制造电脑芯片，而不是利用其熔点高、硬度大，A错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅具有特殊的光学性能，可用来生产光导纤维，B正确；较高浓度的硅酸钠溶液是黏稠液体，可用作玻璃黏合剂，C正确；硅胶疏松多孔具有吸附性，日常生活中可用硅胶作吸水剂，D正确。 9.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 B. 制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C. 硅酸盐制品的性质稳定 D. 沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 【答案】C  【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A错误；制普通玻璃的原料为纯碱、石灰石和石英砂，制水泥的原料为黏土和石灰石，B错误；硅酸盐制品具有较高的耐腐蚀性，性质稳定，C正确；沙子的主要成分是二氧化硅，黏土的主要成分为硅酸盐，D错误。 10.硅是极为常见的一种元素，下列关于硅及其化合物的说法中不正确的是(    ) A. 芯片与太阳能电池感光板所用材料均为晶体硅 B. 碳化硅俗称金刚砂，可用作耐高温半导体材料 C. 石英砂可用于生产玻璃 D. 硅元素在自然界主要以单质硅和二氧化硅形式存在 【答案】D  【解析】A.芯片与太阳能电池感光板所用材料均为晶体硅，故A正确； B.碳化硅俗称金刚砂，熔点高、硬度大，具有优良的热力学和电化学性能，可用作耐高温半导体材料，故B正确； C.石英砂的成分是二氧化硅，可用于生产玻璃，故C正确； D.自然界中没有单质硅，硅主要以二氧化硅、硅酸盐的形式存在，故D错误； 选D。 11.下面关于硅及其化合物的叙述错误的是 A. 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料在玻璃窑中熔融制成 B. 玻璃、陶瓷、水泥、碳化硅都属于传统的硅酸盐材料 C. 因为玻璃中含有，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液 D. 太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能 【答案】B  【解析】略 12.下列说法不正确的是 A. 和均能和水反应生成相应的酸 B. 与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. 是酸性氧化物，但能和氢氟酸反应 【答案】A  【解析】能与水反应生成碳酸，但不溶于水，也不能直接与水反应生成硅酸，生成硅酸通常需先与强碱如反应生成硅酸盐，再通过酸化得到，故选A。 13.下面有关含有元素的物质，说法正确的是 A. 和都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似 B. 制作玻璃时会发生反应，由此可知酸性比强 C. 由反应可知的非金属性比强 D. 和都能与碳反应，且都作氧化剂 【答案】D  【解析】是由分子构成的化合物，是由原子构成的化合物，二者物理性质不同，A错误；反应能够发生，是因为是气体，脱离体系使反应进行，不能直接判断两种酸的相对强弱，B错误；该反应中碳作还原剂将还原成硅单质，碳表现还原性，不能说明非金属性强弱，C错误。 14.下列物质分类正确的是(    ) A. 、、、均为酸性氧化物，也为非金属氧化物 B. 干冰、氨气、冰水混合物、胆矾均为纯净物，也为化合物 C. 稀盐酸、熔融氯化钠均能导电，它们均为电解质 D. 纯碱、烧碱、氢氧化钙均为碱 【答案】B  【解析】解：它们均为非金属氧化物，、、均能与反应只生成盐和水，但不能与反应，是不成盐氧化物，故A错误； B.干冰、氨气、冰水混合物、胆矾均由一种物质组成，均为纯净物，并且均由多种元素组成的纯净物，均为化合物，故B正确； C.熔融氯化钠能导电，为电解质，稀盐酸是氯化氢气体水溶液为混合物，既不是电解质也不是非电解质，故C错误； D.纯碱是碳酸钠属于盐，故D错误； 故选：。 15.纯二氧化硅可用下列流程制得。相关说法不正确的是(    ) A. 中的某种溶质是普通玻璃的主要成分之一 B. 步骤Ⅰ的反应是 C. 步骤Ⅱ中的稀硫酸可用来代替 D. 步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行 【答案】D  【解析】反应Ⅰ为与反应产生，反应Ⅱ为转化为，反应Ⅲ为分解为。是普通玻璃的主要成分之一，项正确；与反应产生和，反应是，项正确；反应Ⅱ利用较强酸制较弱酸，酸性强于，可以替换稀硫酸，项正确；固体灼烧应在坩埚中进行，项错误。 B卷 1.中国在航天、天文等领域的发展受到世界瞩目。下列说法错误的是 (    ) A. “中国天眼”的镜片材料为，属于新型无机非金属材料 B. 彩色玻璃是制玻璃过程中加入一些金属氧化物或盐制得的，可用于建筑和装饰 C. 天宫二号空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 D. 神舟十一号宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 【答案】C  【解析】“中国天眼”的镜片材料为，属于新型无机非金属材料，A正确；在玻璃中加入一些金属氧化物或盐可以得到不同颜色的玻璃，如加入氧化亚铜可以得到红色玻璃，可用于建筑和装饰，B正确；晶体硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的原料，二氧化硅为绝缘体，不具有此用途，C错误；高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，D正确。 2.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 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 【答案】C  【解析】氮化硅陶瓷化学式为，不属于硅酸盐材料，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。 3.下面有关含有元素的物质，说法正确的是 A. 和都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似 B. 制作玻璃时会发生反应，由此可知酸性比强 C. 由反应可知的非金属性比强 D. 和都能与碳反应，且都作氧化剂 【答案】D  【解析】是由分子构成的化合物，是由原子构成的化合物，二者物理性质不同，A错误；反应能够发生，是因为是气体，脱离体系使反应进行，不能直接判断两种酸的相对强弱，B错误；该反应中碳作还原剂将还原成硅单质，碳表现还原性，不能说明非金属性强弱，C错误。 4.化学在生产和日常生活中有着重要的应用，下列各项的物质用途与性质或原理对应关系正确的个数是 碳化硅的熔点高，可用作砂纸和砂轮的磨料 富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料都属于新型无机非金属材料 制备玻璃和水泥都用到石灰石 工业上用氢氟酸溶液腐蚀玻璃生产磨砂玻璃 A. 个 B. 个 C. 个 D. 个 【答案】C  【解析】碳化硅硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，错误。 5.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法错误的是 A. 二氧化硅和焦炭反应生成粗硅的化学方程式为 B. 步骤Ⅱ的反应是 C. 步骤Ⅱ中的稀硫酸可用来代替 D. 既能与溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以是两性氧化物 【答案】D  【解析】和反应生成硅酸钠和水，为溶液；与稀硫酸反应生成硅酸和硫酸钠；灼烧硅酸，硅酸分解得。与稀硫酸反应生成硅酸，所以步骤Ⅱ的反应是，B正确；碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，能够与溶液反应生成硅酸，C正确；既能和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，所以不是两性氧化物，而是酸性氧化物，D错误。 6.实验室用还原沸点：，密度为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 C. 该实验中滴加，制得高纯硅，则的利用率为 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 【答案】C  【解析】装置Ⅰ制备氢气，氢气中含有水蒸气，会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的作用是提供气体，应在水浴中加热，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；的密度为，体积为，则的质量为，根据，实际消耗的质量为，则的利用率为， 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。 7.用石英砂和原料气含和少量制备的操作流程如下粗硅中含有少量和单质： 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 B. “操作”是将原料气通过灼热的铜粉 C. “高温氮化”反应中是还原剂 D. “稀酸”选用稀硫酸除去产物中的杂质 【答案】B  【解析】“还原”过程发生反应：，是氧化剂，是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为，A错误；“操作”是将原料气通过灼热铜粉，与反应生成，从而除去，防止被氧化，B正确；“高温氮化”反应为，元素化合价从价降低到价，是氧化剂，C错误；稀硫酸不与反应，应选用稀硝酸除去杂质，稀硝酸可与等反应，D错误。 8.水泥和普通玻璃都是常见的硅酸盐产品。下列说法中错误的是 (    ) A. 生产水泥和普通玻璃的每一种原料中都含有硅元素 B. 水泥、普通玻璃都是混合物 C. 生产水泥和玻璃都必须用石灰石 D. 用纯净的石英制成石英玻璃，它的膨胀系数小，常用来制造耐高温的化学仪器 【答案】A  【解析】生产水泥和普通玻璃所用原料有硅酸盐、二氧化硅、石灰石、纯碱等，不是每一种原料中都含有硅元素，A错误。 9.由制备高纯硅的工业流程如图所示。 下列说法错误的是  (    ) A. 硅元素在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 B. 反应中为 C. 反应产生的与反应产生的可以循环使用 D. 反应均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应 【答案】B  【解析】硅元素在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，A正确；反应为 ，为，B错误；反应生成的可用于反应，反应生成的可用于反应，从而实现循环使用，C正确；由题给流程可知，反应的温度均较高，且反应中硅元素的化合价由价变为价，反应中硅元素的化合价由价转化为价，反应中硅元素的化合价由价又变为价，均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应，D正确。 10.青釉瓷器是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现：主要成分是石英，还有一定量的莫来石及少量的、和。下列说法正确的是  (    ) A. 石英晶体中存在硅氧四面体顶角相连的螺旋长链结构 B. 陶瓷是由氧化物组成的传统无机非金属材料 C. 遇水会生成，所以青釉瓷器不可盛水 D. 青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有 【答案】A  【解析】石英晶体以硅氧四面体为基本结构单元，顶角相连形成螺旋长链结构，A正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，只是可表示成氧化物的形式，B错误；微量的与硅酸盐在高温下熔合，不能与水反应，陶瓷可以盛水，C错误；是红棕色粉末状固体，青釉瓷器的青色与无关，D错误。 11.水玻璃的水溶液广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰：、：制取水玻璃的工艺流程。 下列说法不正确的是  (    ) A. 原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B. 操作与操作不相同 C. 该流程中硅元素的化合价没有发生改变 D. 反应器中发生的复分解反应为 【答案】D  【解析】项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；项，操作为过滤，操作为蒸发浓缩，是两种不同的操作，正确；项，中硅元素的化合价是价，中硅元素的化合价是价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，正确；项，不属于复分解反应，错误。 12.实验室用还原沸点：，密度为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 C. 该实验中滴加，制得高纯硅，则的利用率为 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 【答案】C  【解析】装置Ⅰ制备氢气，氢气中含有水蒸气，会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的作用是提供气体，应在水浴中加热， 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；的密度为，体积，则的质量为，根据，实际消耗的质量为，则的利用率为， 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。 13.某实验小组设计了如图装置探究焦炭还原二氧化硅。 已知：溶液可用于检验，反应的化学方程式为产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊。 实验时要通入足够长时间的，其原因是          。 装置的作用是          。 装置、中所盛试剂分别为          、          ，若装置、中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则焦炭还原二氧化硅的化学方程式为          。 该装置的缺点是          。 设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：          。 【答案】排尽装置中的空气，避免空气中的、、水蒸气对实验产生干扰 作安全瓶，防止倒吸 澄清石灰水 溶液 无尾气吸收装置 向溶液中通入气体，溶液变浑浊 【解析】根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以装置用来检验有没有二氧化碳，装置用来检验一氧化碳，所以装置、中所盛试剂分别为澄清石灰水、溶液。一氧化碳有毒，不能排放到空气中。验证碳酸、硅酸的酸性强弱，先将产生的气体通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应：，说明酸性：。 14.某实验小组设计了如图装置探究焦炭还原二氧化硅。 已知：溶液可用于检验，反应的化学方程式为产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊。 实验时要通入足够长时间的，其原因是          。 装置的作用是          。 装置、中所盛试剂分别为          ，若装置、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          。 该装置的缺点是          。 设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：          。 【答案】排尽装置中的、、水蒸气，避免其对实验产生干扰 作安全瓶，防止倒吸 澄清石灰水、溶液 无尾气处理装置 向溶液中通入气体，溶液变浑浊 【解析】根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以装置用来检验有没有二氧化碳，装置用来检验一氧化碳，所以装置、中所盛试剂分别为澄清石灰水、溶液。一氧化碳有毒，不能排放到空气中。 15.硅是无机非金属材料的主角。请根据所学知识回答下列问题： Ⅰ高纯的制备 高温下，石英砂和焦炭反应生成粗硅的化学方程式为          ，每生成，生成的气体的体积为           标准状况下。 中含有的共价键类型为          ；由显价制备高纯的反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为          。 Ⅱ含硅物质的转化如图所示，其中、、、、均为纯净物，、均为酸，的水溶液俗称水玻璃。 上述物质转化中，存在          个氧化还原反应；转化为的离子方程式为          。 下列说法正确的是          填字母。 A.溶液能保存在玻璃瓶中           的焰色为紫色 C.的水溶液可用作黏合剂和灭火剂  可以是稀硫酸或稀盐酸 【答案】粗硅  极性共价键 【解析】根据化学方程式为粗硅，每生成，，生成的气体的体积为标准状况下。由显价制备高纯的反应为，在反应中，中的由价降低到价、由价升高到价，中的由价升高到价，则既是氧化剂又是还原剂，是还原剂，氧化产物为，还原产物为，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为。的水溶液俗称水玻璃，则为；与焦炭反应可制得，、都能与溶液反应生成，则为、为；、都能与酸反应，则为氢氟酸，为；与酸反应可生成，则为。另外，时，发生反应：。 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5章 化工生产中的重要非金属元素 第3讲 无机非金属材料 【复习目标】 1.了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 2.了解并掌握硅、二氧化硅的结构及性质，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。 【教材追踪】 1、 无机非金属材料 目标一：了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 任务1：阅读教材P19内容，思考并完成下列问题。 （1）用途广泛的无机非金属材料组成中多数含有哪些元素？它们具有哪些性能？能应用在哪些方面？ （2）硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。传统硅酸盐材料有哪些？硅酸盐的结构具有哪些特点，从而导致哪些特性？ 任务2：阅读教材P20至P21第一段内容，思考并完成下列问题。 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 主要原料: 辅助原料:石膏（调节硬化速度） 设备 / 主要 成分 成分复杂 / 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 根据制备普通玻璃的原料及普通玻璃的主要成分，试着写出涉及的反应方程式。 目标二：了解并掌握硅、二氧化硅的结构及性质，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用 任务1：因为半导体工业的出现，单质硅也进入了普通人的生活。天然的单质硅不存在，硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。通常通过去除硅的氧化物中的氧可以得到单质硅，但这不是半导体工业所需要的硅。半导体工业使用的硅，通常是极高纯度的单晶硅。 （1）画出硅原子的原子结构示意图，说出硅元素在元素周期表中的具体位置？ （2）工业使用的高纯硅是由其氧化物制得的，主要分粗硅的制备和纯硅的制备两个阶段，制备流程如下图，试着写出其中涉及的主要化学方程式。 任务2：（1）为什么CO2和SiO2在化学性质上具有一定的相似性而物理性质差异很大？SiO2的结构有什么特点。 （2）SiO2既能与氢氟酸反应生成SiF4和H2O，也能与NaOH溶液反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？ （3）2018年11月5日至7日，世界光纤光缆大会在杭州举行。本次大会以“一个光纤连接的智能世界”为主题，围绕“全球光纤光缆供需走势”、“5G和物联网带来的需求展望”、“一带一路”倡议和“智能制造”等热点议题展开深入讨论与交流。 其中提到的光缆的主要制作成分是什么？该成分属于什么物质类别？写出代表其通性的化学方程式。 任务3：阅读教材p23-24内容，结合情境材料思考并完成问题。 从陶瓷材料发展的历史来看，经历了三次飞跃。由陶器进入瓷器这是第一次飞跃；由传统陶瓷发展到精细陶瓷是第二次飞跃；精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级(10－6m)，用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷具有延展性，有的甚至出现超塑性。纳米陶瓷被称为21世纪陶瓷。 新型陶瓷有哪些，情境中涉及传统陶瓷与新型陶瓷的优缺点是什么？碳纳米材料主要包括哪些，在哪些领域应用广泛？ 【能力进阶】 一、 无机非金属材料 【跟进训练】 A卷 1.光导纤维已成为信息社会必不可少的高技术材料。下列物质用于制造光导纤维的是(    ) A. 金刚石 B. 大理石 C. 铝合金 D. 二氧化硅 2.新材料的新秀石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题，其结构模型如图所示。下列有关说法正确的是(    ) A. 石墨烯是一种新型化合物 B. 氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C. 二者和石墨都是碳的同素异形体 D. 氧化石墨烯具有一定的亲水性 3.现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是(    ) A. 碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温、耐磨蚀的特点 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，具有高电导率的特点 4.天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火浇水转釉主要为青色与造砖同法”。下列说法错误的是(    ) A. 沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 B. “燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化 C. 烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D. 黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 5.据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述错误的是(    ) A. 它耐高温、抗氧化 B. 它比钢铁轻，但质地较脆 C. 它没有固定熔点 D. 它是一种新型无机非金属材料 6.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(    ) 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 碳纳米管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料 A. 石墨烯具有良好的导电性 B. 上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C. 石墨炔的孔径略大于分子的直径，可用作的提纯薄膜 D. 上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 7.下面关于硅及其化合物的叙述错误的是 (    ) A. 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料在玻璃窑中熔融制成 B. 玻璃、陶瓷、水泥、碳化硅都属于传统的硅酸盐产品 C. 因为玻璃中含有，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液 D. 太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能 8.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述不正确的是 (    ) 选项 物质 用途 原理 晶体硅 电脑芯片 熔点高、硬度大 二氧化硅 光导纤维 具有特殊的光学性能 硅酸钠 玻璃黏合剂 浓度高时是一种黏稠液体 硅胶 吸水剂 具有疏松多孔的结构 A. B. C. D. 9.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 B. 制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C. 硅酸盐制品的性质稳定 D. 沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 10.硅是极为常见的一种元素，下列关于硅及其化合物的说法中不正确的是(    ) A. 芯片与太阳能电池感光板所用材料均为晶体硅 B. 碳化硅俗称金刚砂，可用作耐高温半导体材料 C. 石英砂可用于生产玻璃 D. 硅元素在自然界主要以单质硅和二氧化硅形式存在 11.下面关于硅及其化合物的叙述错误的是 A. 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料在玻璃窑中熔融制成 B. 玻璃、陶瓷、水泥、碳化硅都属于传统的硅酸盐材料 C. 因为玻璃中含有，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液 D. 太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能 12.下列说法不正确的是 A. 和均能和水反应生成相应的酸 B. 与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. 是酸性氧化物，但能和氢氟酸反应 13.下面有关含有元素的物质，说法正确的是 A. 和都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似 B. 制作玻璃时会发生反应，由此可知酸性比强 C. 由反应可知的非金属性比强 D. 和都能与碳反应，且都作氧化剂 14.下列物质分类正确的是(    ) A. 、、、均为酸性氧化物，也为非金属氧化物 B. 干冰、氨气、冰水混合物、胆矾均为纯净物，也为化合物 C. 稀盐酸、熔融氯化钠均能导电，它们均为电解质 D. 纯碱、烧碱、氢氧化钙均为碱 15.纯二氧化硅可用下列流程制得。相关说法不正确的是(    ) A. 中的某种溶质是普通玻璃的主要成分之一 B. 步骤Ⅰ的反应是 C. 步骤Ⅱ中的稀硫酸可用来代替 D. 步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行 B卷 1.中国在航天、天文等领域的发展受到世界瞩目。下列说法错误的是 (    ) A. “中国天眼”的镜片材料为，属于新型无机非金属材料 B. 彩色玻璃是制玻璃过程中加入一些金属氧化物或盐制得的，可用于建筑和装饰 C. 天宫二号空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 D. 神舟十一号宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 2.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 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 3.下面有关含有元素的物质，说法正确的是 A. 和都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似 B. 制作玻璃时会发生反应，由此可知酸性比强 C. 由反应可知的非金属性比强 D. 和都能与碳反应，且都作氧化剂 4.化学在生产和日常生活中有着重要的应用，下列各项的物质用途与性质或原理对应关系正确的个数是 碳化硅的熔点高，可用作砂纸和砂轮的磨料 富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料都属于新型无机非金属材料 制备玻璃和水泥都用到石灰石 工业上用氢氟酸溶液腐蚀玻璃生产磨砂玻璃 A. 个 B. 个 C. 个 D. 个 5.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法错误的是 A. 二氧化硅和焦炭反应生成粗硅的化学方程式为 B. 步骤Ⅱ的反应是 C. 步骤Ⅱ中的稀硫酸可用来代替 D. 既能与溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以是两性氧化物 6.实验室用还原沸点：，密度为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 C. 该实验中滴加，制得高纯硅，则的利用率为 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 7.用石英砂和原料气含和少量制备的操作流程如下粗硅中含有少量和单质： 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 B. “操作”是将原料气通过灼热的铜粉 C. “高温氮化”反应中是还原剂 D. “稀酸”选用稀硫酸除去产物中的杂质 8.水泥和普通玻璃都是常见的硅酸盐产品。下列说法中错误的是 (    ) A. 生产水泥和普通玻璃的每一种原料中都含有硅元素 B. 水泥、普通玻璃都是混合物 C. 生产水泥和玻璃都必须用石灰石 D. 用纯净的石英制成石英玻璃，它的膨胀系数小，常用来制造耐高温的化学仪器 9.由制备高纯硅的工业流程如图所示。 下列说法错误的是  (    ) A. 硅元素在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 B. 反应中为 C. 反应产生的与反应产生的可以循环使用 D. 反应均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应 10.青釉瓷器是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现：主要成分是石英，还有一定量的莫来石及少量的、和。下列说法正确的是  (    ) A. 石英晶体中存在硅氧四面体顶角相连的螺旋长链结构 B. 陶瓷是由氧化物组成的传统无机非金属材料 C. 遇水会生成，所以青釉瓷器不可盛水 D. 青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有 11.水玻璃的水溶液广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰：、：制取水玻璃的工艺流程。 下列说法不正确的是  (    ) A. 原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B. 操作与操作不相同 C. 该流程中硅元素的化合价没有发生改变 D. 反应器中发生的复分解反应为 12.实验室用还原沸点：，密度为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 C. 该实验中滴加，制得高纯硅，则的利用率为 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 13.某实验小组设计了如图装置探究焦炭还原二氧化硅。 已知：溶液可用于检验，反应的化学方程式为产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊。 实验时要通入足够长时间的，其原因是          。 装置的作用是          。 装置、中所盛试剂分别为          、          ，若装置、中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则焦炭还原二氧化硅的化学方程式为          。 该装置的缺点是          。 设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：          。 14.某实验小组设计了如图装置探究焦炭还原二氧化硅。 已知：溶液可用于检验，反应的化学方程式为产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊。 实验时要通入足够长时间的，其原因是          。 装置的作用是          。 装置、中所盛试剂分别为          ，若装置、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          。 该装置的缺点是          。 设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：          。 15.硅是无机非金属材料的主角。请根据所学知识回答下列问题： Ⅰ高纯的制备 高温下，石英砂和焦炭反应生成粗硅的化学方程式为          ，每生成，生成的气体的体积为           标准状况下。 中含有的共价键类型为          ；由显价制备高纯的反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为          。 Ⅱ含硅物质的转化如图所示，其中、、、、均为纯净物，、均为酸，的水溶液俗称水玻璃。 上述物质转化中，存在          个氧化还原反应；转化为的离子方程式为          。 下列说法正确的是          填字母。 A.溶液能保存在玻璃瓶中           的焰色为紫色 C.的水溶液可用作黏合剂和灭火剂  可以是稀硫酸或稀盐酸 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 $