第5章 第3节 无机非金属材料-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册教用课件（人教版）

该高中化学课件聚焦无机非金属材料，系统讲解硅酸盐材料（陶瓷、玻璃、水泥）和新型材料（硅、二氧化硅、碳纳米材料）的组成、性能与应用，通过实例分析建立性质与用途的联系，搭建从传统到新型材料的学习支架。 其亮点在于融合化学观念（结构决定性质）与科学思维（证据推理），结合文物、工业生产等真实情境，设计实验探究（如高纯硅制备流程）和问题辨析（如硅酸盐与氧化物的区别）。学生能深化对材料科学的理解，教师可依托结构化资源提升教学效率。

第三节　无机非金属材料 1.结合实例认识无机非金属材料的组成、性能与应用之间的联系。 2.结合真实情境中的应用实例，了解硅酸盐、硅和二氧化硅的主要性质。 3.通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。 学习目标 目 录 知识点一　硅酸盐材料 知识点二 新型无机非金属材料 随堂演练 课时作业 知识点一　 硅酸盐材料 目 录 1. 无机非金属材料 （1）组成元素 多含有 、 等元素。 （2）分类 无机非金属材料、新型无机非金属材料。 （3）性能 具有耐高温、抗腐蚀、硬度 等特点，以及特殊的光学、电学等 性能。 （4）应用领域 日常生活应用、航空、航天、 和 等领域。 硅　 氧　 传统　 高　 信息　 新能源　 化学·必修第二册 目 录 2. 传统无机非金属材料的主要分支——硅酸盐材料 （1）硅酸盐 ①硅酸盐的概念 硅酸盐是由硅、氧和金属等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。 ②硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧 ，其结构如图所 示。每个Si结合 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 相互连接， 每个 为两个四面体所共有，与2个Si相结合。 四面体　 4　 O　 O　 化学·必修第二册 目 录 ③硅酸盐材料的性质 多数具有硬度 、难溶于水、耐 、耐腐蚀等特点。 高　 高温　 化学·必修第二册 目 录 （2）常见的硅酸盐材料 材料 陶瓷 玻璃 水泥 主要 成分 成分复杂 、 ⁠ 和 ⁠ 硅酸三钙（3CaO·SiO2）、 硅酸二钙（2CaO·SiO2）、 铝酸三钙（3CaO·Al2O3） 生产 原料 （含水 的铝硅酸盐） ⁠ ⁠ 主要原料： ⁠ ⁠ 辅助原料：适量的石膏 Na2SiO3　 CaSi O3　 SiO2　 黏土　 纯碱、石灰石、石 英砂　 石灰 石、黏土　 化学·必修第二册 目 录 材料 陶瓷 玻璃 水泥 主要设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 用途 生产建筑材料、绝 缘材料、日用器 皿、卫生洁具等 生产建筑材料、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 化学·必修第二册 目 录 【教材挖掘】 普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔 融，发生复杂的物理和化学变化而制得。你能写出其中发生反应的化学方 程式吗？ 提示：Na2CO3＋SiO2 CO2↑＋Na2SiO3、CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋ CO2↑。 化学·必修第二册 目 录 3. 易溶硅酸盐 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 是 ⁠。 （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 ⁠ ⁠ Si ＋2H＋ H2SiO3↓　 Si ＋ 2CO2＋2H2O H2SiO3↓＋2HC 。　 化学·必修第二册 目 录 1. 正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）汉代烧制出的“明如镜、声如磬”的陶瓷，其主要原料是黏土。 （　√　） （2）传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸盐。 （　√　） （3）玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化。 （　√　） （4）陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行。 （　√　） √ √ √ √ 化学·必修第二册 目 录 2. “九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色瓷的诗句，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、耐高温 D. 沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 √ 化学·必修第二册 目 录 解析：　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A错误；纯碱、石灰石和石 英砂是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B错误；硅酸盐 制品性质稳定、耐高温，C正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成 分是硅酸盐，D错误。 化学·必修第二册 目 录 3. 《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为 之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉（主要为 青色），与造砖同法”。下列说法错误的是（　　） A. “燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理和化学变化 B. 黏土的主要成分为含水的铝硅酸盐 C. 烧制后自然冷却成青瓦，浇水冷却成红瓦 D. 黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 解析：　由题意，烧制后浇水冷却成青瓦，C项错误。 √ 化学·必修第二册 目 录 归纳拓展 硅酸（H2SiO3）的性质 （1）难溶于水的弱酸，其酸性不能使石蕊溶液变红。 （2）与碱反应：H2SiO3＋2NaOH Na2SiO3＋2H2O。 （3）不稳定，受热易分解：H2SiO3 H2O＋SiO2。 化学·必修第二册 目 录 知识点二 新型无机非金属材料 目 录 1. 高纯度含硅元素的材料——硅和二氧化硅 （1）硅元素的存在与其“位、构、性” 存 在 含量 地壳中居第 ⁠位 存在形态 ⁠ 周期表中位置 第 周期第 ⁠族 原子结构示意图 性质 既不易得电子，也不易失电子，主要形成＋4价化合物 二　 氧化物和硅酸盐 三　 ⅣA　 化学·必修第二册 目 录 （2）高纯硅的制备 ①制备流程及反应 其中涉及的主要化学反应为 a. ⁠ b. ⁠ c. ⁠ SiO2＋2C　 Si＋2CO↑　 Si＋3HCl　 SiHCl3＋H2　 SiHCl3＋H2　 Si＋3HCl　 化学·必修第二册 目 录 ②问题探究 工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性 强于硅？ 提示：不能。因为比较物质氧化性、还原性的强弱，必须是在通常情况下 发生的反应，题述反应是在高温条件下发生的，所以不能比较碳和硅的还 原性强弱。 （3）硅和二氧化硅的用途 ①单质硅是应用最为广泛的 材料。 高纯硅广泛用于信息技术（如硅晶片是生产 的基础材料）和新能 源技术（如 能电池）等领域。 ②SiO2用于生产 ⁠。 半导体 芯片　 硅太阳　 光导纤维　 化学·必修第二册 目 录 【教材挖掘】 （1）SiO2能与强碱溶液反应生成Na2SiO3，也能与氢氟酸（HF的水溶液） 发生反应生成SiF4气体和水，能认为SiO2属于两性氧化物吗？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：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。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。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。 化学·必修第二册 目 录 （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。 化学·必修第二册 目 录 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 、 、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 ，具有类似金刚石的结构，可用作磨料，还具有优异的高 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。 （4）常见的类型 高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。 光学　 热学　 金刚砂　 化学·必修第二册 目 录 3. 碳纳米材料 （1）富勒烯 由 构成的一系列笼形分子的总称，如 ，可以制碳纳 米材料。 （2）碳纳米管 可以看成是由 卷成的管状物，具有纳米尺度的直径，比表面 积大，有相当高的 和优良的 性能，可用于生产复合材 料、电池和传感器等。 碳原子　 C60　 石墨片层　 强度　 电学　 化学·必修第二册 目 录 （3）石墨烯 厚度的单层石墨，其电阻率 、热导 率 ，具有很高的强度，在光电器件、超级电容器、电池和复合材料 等方面的应用研究在不断深入。 只有一个碳原子直径　 低　 高　 化学·必修第二册 目 录 1. 正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）晶体硅熔点高、硬度大，故可用作半导体材料。 （　×　） （2）二氧化硅是酸性氧化物，所以能溶于水且可与水反应生成硅酸。 （　×　） （3）硅晶片是生产芯片的基础材料。 （　√　） （4）二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应。 （　×　） （5）富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳。 （　√　） × × √ × √ 化学·必修第二册 目 录 2. 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. 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 解析：　螺旋碳纳米管和石墨烯都是碳元素形成的单质，两者互为同素 异形体，B错误；芯片的主要成分为单质硅，C错误；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。 √ 化学·必修第二册 目 录 3. 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）用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作 ⁠ 。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时 下列坩埚可选用的是 （填字母）。 A. 普通玻璃坩埚 B. 石英玻璃坩埚 C. 氧化铝坩埚 D. 铁坩埚 （2）工业上常利用反应2C＋SiO2 Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所 含元素化合价升高的物质是 （填化学式，下同），氧化剂 是 ⁠。 防火 剂　 D　 C　 SiO2　 化学·必修第二册 目 录 归纳总结 SiO2的性质 化学·必修第二册 目 录 随堂演练 目 录 1. 自然界中硅元素主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于地壳中。下列有 关硅元素的说法正确的是（　　） A. 水泥、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品 B. 制造太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 C. 芯片的主要材料是单晶硅 D. 陶瓷和玻璃都使用共同的原料石灰石 解析：　水晶、玛瑙主要成分为二氧化硅，是氧化物，不是硅酸盐，A错 误；太阳能电池板的主要材料是硅，不是二氧化硅，B错误；晶体硅为良 好的半导体材料，可用于制造芯片，C正确；石灰石是制备玻璃、水泥等 物质的工业原料之一，陶瓷原料主要是黏土，D错误。 √ 化学·必修第二册 目 录 2. 文物是传承文化的重要载体，下列主要成分不是硅酸盐的文物是（　　） 简牍 陶彩绘女舞俑 清雍正款霁红釉 瓷碗 萧何月下追韩信 图梅瓶 A B C D √ 化学·必修第二册 目 录 解析：　A项，简牍主要成分为植物纤维；B项，陶彩绘女舞俑，陶制品 为硅酸盐材料；C项，瓷碗为瓷器，瓷器主要成分为硅酸盐；D项，梅瓶也 是瓷器，为硅酸盐材料。 化学·必修第二册 目 录 3. “中国芯”的发展离不开高纯单 晶硅。由石英砂（主要成分为SiO2） 制取高纯硅涉及的主要反应用流程 图表示如下： 下列说法错误的是（　　） A. 反应①②③均为置换反应 B. SiO2能溶于烧碱溶液和氢氟酸，故为两性氧化物 C. X为CO D. 流程中HCl和H2可以循环利用 √ 化学·必修第二册 目 录 解析：　石英砂与焦炭在高温下发生置换反应，生成CO和粗硅；粗硅与 HCl在300 ℃时发生置换反应生成SiHCl3和H2；SiHCl3与H2在高温下发生置 换反应，可制得高纯硅和HCl，反应①②③均为置换反应，A、C正确； SiO2是酸性氧化物，B错误；流程中HCl和H2都是既在反应中使用，又在反 应中生成，所以二者都可以循环利用，D正确。 化学·必修第二册 目 录 4. 制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是 当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： （1）写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式： ⁠ ⁠。 SiHCl3＋ H2　 Si＋3HCl 解析：根据给定的反应物和生成物写出化学方程式，注明反应条件并配平。 化学·必修第二册 目 录 （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和另一种物质，写出配平的化学反应方程式： ⁠ ⁠； H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是 ⁠ ⁠。 SiHCl3＋ 3H2O H2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑ 氧气与氢气混合，可 能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3 解析：写出反应物和给出的生成物H2SiO3和HCl，用原子守恒法找出另一种生成物为H2，并配平。 化学·必修第二册 目 录 （3）下列有关硅材料的说法正确的是 （填字母）。 A. 碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B. 氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C. 高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维 D. 盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 BC　 解析： A项，水泥是硅酸盐材料；B、C项，根据硅的化合物的用途可知， 两项说法都正确；D项，盐酸和硅不反应。 化学·必修第二册 目 录 课时作业 目 录 题组一　硅酸盐材料 1. 苏颂《本草图经》有关不灰木（火浣布）有如下描述：“不灰木，出上 党，今泽、潞山中皆有之，盖石类也。其色青白如烂木，烧之不燃，以此 得名。或云滑石之根也，出滑石[Mg3（Si4O10）（OH）2]处皆有”。“不 灰木”成分可能是（　　） A. 纤维素 B. 硅酸盐 C. 氧化铁 D. 动物毛皮 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 解析：　不灰木，烧之不燃，而纤维素、动物毛皮能燃烧，A、D不符合 题意；不灰木，盖石类也，云滑石之根也，出滑石[Mg3（Si4O10）（OH） 2]处皆有，则与滑石同类，都属于硅酸盐，B符合题意；不灰木，其色青 白如烂木，而氧化铁呈红色，C不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 2. 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. 闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 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。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 3. 我国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al2Si2O5（OH） 4]等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品。下列有关说法错误的是（　　） A. 黏土也是制备玻璃的原料之一 B. 黏土的主要成分可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O C. 陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料 D. 瓷器耐酸碱腐蚀，可用作日用器皿、装饰用品等 解析：　制备玻璃的原料为石灰石、纯碱、石英。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 4. 馆藏文物是历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是（　　） 文物 选项 A. 南宋鎏金饰品 B. 蒜头纹银盒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 文物 选项 C. 广彩瓷咖啡杯 D. 铜镀金钟座 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 解析：　鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面， A错误； 蒜头纹银盒的主要成分为金属银， B错误；广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸 盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐， C正确；铜镀金钟座主要成分是 合金， D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 5. 下列关于硅酸盐的叙述中正确的是（　　） ①大部分硅酸盐难溶于水　②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分　③硅酸 盐是由氧化物组成的一类盐，能够稳定存在 A. ① B. ①② C. ②③ D. ③ 解析：　除硅酸钠、硅酸钾等易溶于水外，大部分硅酸盐难溶于水；硅 元素在地壳中含量居第二位，主要以硅酸盐和氧化物的形式稳定存在，是 构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 题组二　新型无机非金属材料 6. 硅及其化合物是重要的新型无机非金属材料。下列说法错误的是 （　　） A. 高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅 B. SiO2与水反应生成硅酸 C. SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一 D. “水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得 解析：　SiO2不与水反应，可以通过硅酸钠与盐酸反应制备硅酸。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 7. 碳纳米管是由石墨烯卷曲成的单层或多层的直径为2～20 nm的中空管状 结构。下列说法错误的是（　　） A. 碳纳米管是一种胶体 B. 石墨烯卷成管状结构发生了化学变化 C. 石墨烯和碳纳米管互为同素异形体 D. 根据碳纳米管的形状可推测它可以用作催化剂的载体 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 解析：　胶体是分散系，是混合物，而碳纳米管是纯净物，不是胶体，A 错误；石墨烯和碳纳米管是碳元素的两种不同的单质，两者互为同素异形 体，C正确；碳纳米管有较大的表面积，可以用作催化剂的载体，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 8. 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SiO2，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 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。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 9. 科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得SiC纳米棒，该反应的化学方 程式为8Na＋CCl4＋SiCl4 SiC＋8NaCl。下列说法错误的是（　　） A. SiC和SiO2中Si元素的化合价相同 B. 生成1 mol SiC，转移的电子数为8NA C. SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应 D. 上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物 解析：　SiC和SiO2中Si元素的化合价都是＋4价，A正确； C元素由＋4 价降低到－4价，因此生成1 mol SiC，转移的电子数为8NA，B正确； SiO2 制备单质Si、单质Si制备SiCl4中Si元素的化合价发生了变化，均涉及氧化 还原反应，C正确；该反应中SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 10. 下列关于无机非金属材料的说法错误的是（　　） A. 传统无机非金属材料主要是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B. 新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大的强 度 C. 高温结构陶瓷材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小 等优点 D. 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 解析：　新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等， D项错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 11. 从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质，可制 成电阻率最小的纳米材料，其结构如图所示。下列关于石墨烯的说法错误 的是（　　） A. 具有良好的导电性和透光性 B. 石墨烯属于化合物，熔、沸点较高 C. 石墨烯、金刚石互为同素异形体 D. 在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 解析：　石墨烯可制成电阻率最小的纳米材料，说明石墨烯具有良好的 导电性，由于最薄且透明，故也具有良好的透光性，A正确；石墨烯属于 碳的单质，不是化合物，B错误；石墨烯、金刚石是同种元素形成的不同 单质，互为同素异形体，C正确；石墨烯属于碳的单质，碳能在氧气中燃 烧，且完全燃烧时生成CO2，不完全燃烧时生成CO，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 12. 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 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SiHCl3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； SiHCl3的密度为1.34 g·cm－3，体积为13.55 mL，则SiHCl3的质量为18.157 g，根据SiHCl3＋H2 Si＋3HCl，实际消耗SiHCl3的质量为 ×135.5 g·mol－1＝13.617 75 g，则SiHCl3的利用率为 ×100％＝ 75％，C正确；铁单质与盐酸反应生成氯化亚铁，Fe2＋不能用硫氰化钾溶 液检验，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 13. 氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定 性，越来越多地被应用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及 高温轴承、涡轮叶片等。 （1）下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是 （填字母）。 A. 硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应 B. 氮化硅陶瓷属于硅酸盐 C. 氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料 D. 太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅 AC　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 解析：Si与N2反应前后，N、Si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 （2）在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比 3∶6∶2反应生成两种化合物。 ①该反应的化学方程式为 ⁠。 ②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为 ⁠。 3SiO2＋2N2＋6C　 Si3N4＋6CO 7∶9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 解析：①硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显＋4价，氮显－3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si3N4。烧结Si3N4的反应物为SiO2、N2、C，生成物为Si3N4和另一种化合物，则有3SiO2＋2N2＋6C Si3N4＋另一种化合物，根据原子守恒可得，另一种化合物为CO，故反应的化学方程式为3SiO2＋2N2＋6C Si3N4＋6CO。②根据反应3SiO2＋2N2＋6C Si3N4＋6CO，氮元素价态降低，N2为氧化剂，碳元素价态升高，C单质为还原剂，其质量比为（2 mol×28 g·mol－1）∶（6 mol×12 g·mol－1）＝7∶9。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 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：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 ⁠ ⁠。 排尽装置中的O2、CO2、 水蒸气，避免其对实验产生干扰 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 （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 ⁠。 解析：根据元素守恒，焦炭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C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液。 作安全瓶，防止倒吸 澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2＋4C　 2CO2↑＋2CO↑＋3Si 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 （4）该装置的缺点是 ⁠。 （5）设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强： ⁠ ⁠。 无尾气吸收装置 向Na2SiO3溶液中通入CO2 气体，溶液变浑浊 解析：一氧化碳有毒，不能排放到空气中。 解析：验证碳酸、硅酸的酸性强弱，先将产生的CO2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：CO2＋H2O ＋Na2SiO3 Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性：H2CO3＞H2SiO3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学·必修第二册 目 录 $