暑假作业03 无机非金属材料（巩固培优）高一化学人教版

**基本信息** 高中化学暑假专项训练，以“基础巩固-综合拔高-创新拓展”为框架，系统梳理无机非金属材料核心知识，通过阶梯式题型培养化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实战补给站·基础巩固|4考点20题|选择（概念辨析、性质判断）|从传统硅酸盐材料（陶瓷/玻璃/水泥）到单质硅制备与性质，再到二氧化硅结构与应用，形成“组成-性质-制备-用途”逻辑链| |高手进阶营·综合拔高|约10题|工艺流程（物质转化、提纯）|围绕硅的工业制备流程，整合原料处理、反应原理与产物分离，强化科学思维中的证据推理| |脑洞实验室·创新拓展|约5题|实验探究（装置分析、方案设计）|结合新型材料（碳化硅/碳纳米材料），通过实验设计与分析，体现科学探究与实践素养|

暑假作业03 无机非金属材料 内容抢先看 一、实战补给站·基础巩固（4大考点） 考点01 常见的硅酸盐材料 考点02 单质硅的性质及其制备 考点03 二氧化硅的性质及其用途 考点04 新型无机非金属材料 二、高手进阶营·综合拔高 三、脑洞实验室·创新拓展 考点01 常见的硅酸盐材料 ⭐知识复盘卡 1．陶瓷 主要原料为黏土，经高温烧结而成。用于建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。 2．玻璃和水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等 水泥 主料：石灰石、黏土 辅料：石膏（作用是调节水泥的硬化速率） 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 3．硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，书写方法为： (1)顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 (2)原则：各元素原子总个数比符合原来的组成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。 (3)各元素的化合价不能改变。 4．硅酸钠（Na2SiO3） (1)硅酸钠是一种白色固体，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。 1．A 2．B 3．D 4．C 5．D 考点02 单质硅的性质及其制备 ⭐知识复盘卡 1．硅单质的化学性质 (1)常温下 与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)加热或高温条件下 与O2反应：Si＋O2SiO2 与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 与C反应：Si＋CSiC 2．高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 3．用途 生产半导体材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 6．D 7．D 8．C 9．C 10．A 考点03 二氧化硅的性质及其用途 ⭐知识复盘卡 1．存在 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，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．SiO2的结构和物理性质 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．SiO2的化学性质 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。 11．D 12．B 13．A 14．C 15．B 考点04 新型无机非金属材料 ⭐知识复盘卡 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)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (2)碳化硅(SiC) 碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度很大，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。 (3)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，具有纳米尺度的直径（1nm-100nm）。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是只有一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，具有很高的强度。 16．C 17．A 18．D 19．C 20．D 1．A 2．B 3．A 4．D 5．D 6．D 7．A 8．B 9．A 10．B 1．C 2．C 3．D 4．B 5．(1)① (2) (3)① SiO2 半导体 (4)除去石英砂中的NaCl杂质 增大反应物之间的接触面积 否 因为二氧化硅能与NaOH溶液反应 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假作业03 无机非金属材料 内容抢先看 一、实战补给站·基础巩固（4大考点） 考点01 常见的硅酸盐材料 考点02 单质硅的性质及其制备 考点03 二氧化硅的性质及其用途 考点04 新型无机非金属材料 二、高手进阶营·综合拔高 三、脑洞实验室·创新拓展 考点01 常见的硅酸盐材料 ⭐知识复盘卡 1．陶瓷 主要原料为 ，经高温烧结而成。用于建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。 2．玻璃和水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等 水泥 主料：石灰石、黏土 辅料：石膏（作用是调节水泥的硬化速率） 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 3．硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，书写方法为： (1)顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 (2)原则：各元素原子总个数比符合原来的组成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。 (3)各元素的化合价不能改变。 4．硅酸钠（Na2SiO3） (1)硅酸钠是一种白色固体，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=== 。 (3)硅酸钠是制备黏合剂和木材防火剂等的原料。 1．2025年4月24日是第十个“中国航天日”，主题为“海上生明月，九天揽星河”。下列中国空间站有关材料属于硅酸盐的是 A．航天员饮水所用玻璃杯 B．太阳能电池中的单晶硅 C．外表的高温结构碳化硅陶瓷 D．外层热控保温材料石墨烯 2．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C．唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于二氧化硅 D．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 3．“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。陶瓷的主要成分是 A．硅单质 B．二氧化硅 C．硅酸 D．硅酸盐 4．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 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 5．月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石()、斜长石()和橄榄石[(或]等，下列说法或分析不正确的是 A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿物 B．橄榄石中铁为价 C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气 D．斜长石的氧化物形式可表示为 考点02 单质硅的性质及其制备 ⭐知识复盘卡 1．硅单质的化学性质 (1)常温下 与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应： (2)加热或高温条件下 与O2反应：Si＋O2SiO2 与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 与C反应：Si＋CSiC 2．高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 3．用途 生产 材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 6．(25-26高一下·安徽六安第一中学·期中)“龙芯一号”的问世填补了我国电脑芯片制造史上的一项空白。用硝酸与氢氟酸的混合液制作芯片的刻蚀液，发生的反应为。下列有关叙述正确的是 A．工业制粗硅反应：SiO2+C=Si+CO2 B．实验室中可用玻璃仪器密封保存氢氟酸 C．该反应转移电子时，生成 D．在该反应中，作还原剂，被氧化为 7．(25-26高一·河南洛阳·期中)稻壳制备纳米Si的流程图如下。 下列说法正确的是 A．纳米硅是新型胶体 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯可用于制造硅太阳能电池 D．纳米与金属镁反应的化学方程式为 8．下列关于硅的说法中，错误的是 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．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 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、氧气等非金属反应 9．(24-25高一下·江西景德镇·期末)高纯硅是半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有一种工艺流程示意图如图。下列说法正确的是 A．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅主要以游离态的形式存在 B．二氧化硅能与氢氟酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，所以是两性氧化物 C．生成粗硅的化学方程式为，杂质主要有和等 D．已知C与在同一主族，由于，用类比法得知 10．(25-26高一下·重庆第四十九中学校等校·期中)高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料。工业上可以按下列方法制备： 下列说法不正确的是 A．步骤①的化学方程式为，说明非金属性： B．步骤②和步骤③的反应不互为可逆反应 C．步骤①生成的粗硅中可能存在金刚砂()杂质 D．该流程中可循环的物质为和 考点03 二氧化硅的性质及其用途 1．⭐知识复盘卡 1．存在 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，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．SiO2的结构和物理性质 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．SiO2的化学性质 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。 11．(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 12．牙膏是常见的日用化学品，牙膏中常添加摩擦剂CaCO3和SiO2，下列说法错误的是 A．CaCO3和SiO2均难溶于水 B．SiO2不能与任何酸反应 C．SiO2为酸性氧化物 D．CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2是制玻璃的原理之一 13．下列关于二氧化硅的说法中错误的是 A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的 B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体 C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐 D．SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中。 14．下列关于二氧化硅的说法中，正确的是 A．SiO2晶体易溶于水，水溶液呈酸性 B．二氧化硅熔点低，硬度小 C．不能用二氧化硅跟水直接反应制取硅酸 D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与氢氧化钠反应，所以它是两性氧化物 15．(25-26高一下·河南新乡·月考)对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与SiO2的比较中正确的是 A．CO2和SiO2均能与H2O反应生成相应的含氧酸 B．CO2和SiO2均能与NaOH溶液发生反应 C．CO2和SiO2常温下都是气体 D．CO2和SiO2均可以与焦炭发生置换反应 考点04 新型无机非金属材料 ⭐知识复盘卡 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)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (2)碳化硅(SiC) 碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度很大，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。 (3)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，具有纳米尺度的直径（1nm-100nm）。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是只有一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，具有很高的强度。 16．(25-26高一下·河北衡水第十三中学等校·期中)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料的性质与用途的说法错误的是 A．石墨烯因电阻率低，用于生产超级电容器 B．碳化硅因具有高温抗氧化、导电性介于导体和绝缘体之间的性能，用于生产耐高温半导体材料 C．碳纳米管因光学性能优良，用于生产电池和传感器 D．高纯硅因具有半导体性质，用于生产家用电器的芯片 17．近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是 A．富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B．俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C．“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D．二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 18．近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列说法错误的是 A．氮化硅熔点高、硬度大，可用于制作耐高温轴承 B．碳化硅具有高温抗氧化性能，可作耐高温结构材料 C．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产电池和传感器 D．利用二氧化硅的半导体性能，可以制成光伏电站的太阳能电池 19．碳纳米材料是指分散质尺寸至少有一维小于100nm的碳材料。碳纳米材料属于 A．金属材料 B．有机高分子材料 C．新型无机非金属材料 D．传统无机非金属材料 20．(25-26高一·北京第一七一中学·期中)我国航空航天事业取得显著成果。下列成果所涉及的材料不属于无机非金属材料的是 A．神舟二十一号载人飞船使用的轻质高强度的碳纤维材料 B．5G通信光导纤维传输线材料 C．中国第一艘航空母舰“辽宁号”的发动机使用的氮化硅材料 D．北斗导航卫星热控制系统使用的钛合金填充材料 1．(25-26高一·广州协和学校·期中)下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是 A．可用反应，制取硅酸 B．光导纤维的主要成分为单质硅 C．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 D．既能与反应又能与强碱反应，所以是两性氧化物 2．用石英砂（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。下列说法不正确的是 A．用水洗涤的目的是除去氯化钠杂质 B．溶解步骤可以用氢氧化钠溶液代替盐酸除去氧化铝杂质 C．操作A是过滤、洗涤、干燥 D．用焦炭还原石英砂制硅的反应为 3．(25-26高一下·河南郑州第一中学·期中)工业制备高纯硅的主要过程如下： 下列说法错误的是 A．反应Ⅰ说明非金属性C＞Si B．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 C．反应Ⅰ的副产物可作燃料，反应Ⅱ和Ⅲ的副产物可循环利用 D．反应Ⅰ和Ⅲ中硅元素均被还原 4．高纯硅是现代信息产业的基础材料，工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中不正确的是 已知：①粗(沸点33.0℃)中含有少量的(沸点57.6℃)和HCl(沸点)。②键中，H对共用电子对引力更大；常温下，遇剧烈反应，在空气中易自燃。 A．步骤①的原理为：，该反应不能说明非金属性： B．步骤③的方法为蒸馏 C．能与NaOH溶液反应，得到、NaCl和 D．已知步骤⑤产生氮化硅时的另一种产物为CO，则该反应中为氧化剂 5．(25-26高一·河北石家庄精英中学·调研)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。由石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下： 下列说法正确的是 A．X为 B．与氢氧化钠溶液和氢氟酸均能反应，为两性氧化物 C．反应①②③中硅元素均被还原 D．流程中HCl和H2可以循环利用 6．制造硅半导体材料首先要制备纯硅，工业上常用石英砂(主要成分：)按照如下流程来制备纯硅。下列说法正确的是 A．步骤Ⅰ中，焦炭作燃料 B．步骤Ⅱ是非氧化还原反应 C．整个流程中只有可以循环使用 D．(沸点为33.0℃)中含有少量的(沸点为67.6℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯 7．(25-26高一下·河北衡水中学·期中)普通石英砂含有少量、、杂质，工业上以普通石英砂为原料制备高纯硅的工艺流程如下： 合成：、发生反应有：；下列叙述错误的是 A．“提纯石英砂”所用溶液可以选硫酸或盐酸 B．“制取粗硅”的化学方程式为 C．“合成”的反应中体现了的氧化性 D．上述流程中和均可循环利用 8．(25-26高一·江苏锡山高级中学·期中)工业制备高纯硅的原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．硅在自然界中主要以单质、氧化物和硅酸盐形式存在 B．上述流程中能循环利用的物质有、HCl C．反应①的化学方程式主要为 D．反应③中的可用焦炭代替 9．(25-26高一下·湖北孝感第一高级中学等校·期中)碳化物衍生碳以其独特的性能被广泛应用在超级电容器、催化剂载体等方面。某兴趣小组用氯气刻蚀法在SiC表面制备碳涂层，装置如图(夹持装置略)，已知：SiCl4沸点59℃，极易与水反应。下列说法错误的是 A．仪器C中所盛物质为碱石灰 B．实验开始前，应先通入氩气排尽装置内的空气，再加热管式炉 C．管式炉中反应方程式为 D．装置F中盛有NaOH溶液，可用于除去Cl2和SiCl4 10．(25-26高一下·四川成都树德中学·期中)含钛高炉渣富含、、MgO、CaO、、等氧化物，其用于提取金属钛的流程如下。已知：不溶于水、稀酸和碱溶液。 下列说法错误的是 A．“研磨、磁选”时可除去高炉渣中的铁元素 B．“酸浸”“碱浸”均发生氧化还原反应 C．若将酸浸区域与碱浸区域互换顺序，滤渣2的主要成分仍相同 D．若将酸浸区域与碱浸区域互换顺序，理论上氢氧化钠用量增大 1．用下列装置不能达到有关实验目的的是 (已知：) A．用甲图装置证明：(煤油)(钠)(水) B．用乙图装置制备 C．用丙图装置验证酸性： D．用丁图装置比较和的热稳定性 2．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 3．用石英砂和原料气(含和少量)制备的操作流程如图所示(粗硅中含有少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述不正确的是 A．“还原”时，发生反应的化学方程式为 B．“高温氮化”合成反应中N2是氧化剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 4．固体可用于治疗胃酸过多。为探究X的具体组成，取固体X样品溶解于足量稀盐酸中，过滤，产生沉淀，向滤液中加入足量溶液，过滤后得到沉淀，向剩余滤液中通入足量气体可再次产生沉淀。下列说法不正确的是 A．固体X样品中 B．固体X样品中 C． D．固体X的化学式可表示为 5．(25-26高一下·重庆第四十九中学校·月考)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___________(填标号)。 ①光导纤维    ②水泥    ③玻璃    ④陶瓷 (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整个过程中必须严格控制无水无氧。在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质(填化学式)___________。 ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种___________(填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)。 (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将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是___________。 ③在以上流程中，___________(填“能”或者“否”)将盐酸改为NaOH溶液，请说明选择的理由：___________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假作业03 无机非金属材料 内容抢先看 一、实战补给站·基础巩固（4大考点） 考点01 常见的硅酸盐材料 考点02 单质硅的性质及其制备 考点03 二氧化硅的性质及其用途 考点04 新型无机非金属材料 二、高手进阶营·综合拔高 三、脑洞实验室·创新拓展 考点01 常见的硅酸盐材料 ⭐知识复盘卡 1．陶瓷 主要原料为黏土，经高温烧结而成。用于建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。 2．玻璃和水泥 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 普通玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，高强度复合材料等 水泥 主料：石灰石、黏土 辅料：石膏（作用是调节水泥的硬化速率） 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 3．硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，书写方法为： (1)顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 (2)原则：各元素原子总个数比符合原来的组成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。 (3)各元素的化合价不能改变。 4．硅酸钠（Na2SiO3） (1)硅酸钠是一种白色固体，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。 1．2025年4月24日是第十个“中国航天日”，主题为“海上生明月，九天揽星河”。下列中国空间站有关材料属于硅酸盐的是 A．航天员饮水所用玻璃杯 B．太阳能电池中的单晶硅 C．外表的高温结构碳化硅陶瓷 D．外层热控保温材料石墨烯 【答案】A 【详解】A．玻璃杯的主要成分是硅酸盐（如、等），属于硅酸盐材料，A符合题意； B．单晶硅是纯净的硅单质，属于无机非金属材料，但不属于硅酸盐，B不符合题意； C．碳化硅陶瓷（）属于新型陶瓷材料，不含硅酸盐结构，C不符合题意； D．石墨烯是碳的单质，与硅酸盐无关，D不符合题意； 故选A。 2．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是 A．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 B．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 C．唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于二氧化硅 D．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 【答案】B 【详解】A．普通玻璃、水泥、陶瓷等均属于硅酸盐材料，但石英玻璃的主要成分是 SiO2，不属于硅酸盐材料，A错误； B．制造陶瓷的主要原料是黏土，是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐，B正确； C．唐三彩、秦兵马俑制品属于陶瓷，主要材料在成分上属于硅酸盐，C错误； D．硅酸钠是一种矿物胶，可以把磨口玻璃塞和试剂瓶粘合在一起，所以不可以保存在磨口的玻璃塞瓶，D错误； 故选B。 3．“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。陶瓷的主要成分是 A．硅单质 B．二氧化硅 C．硅酸 D．硅酸盐 【答案】D 【详解】陶瓷的主要成分是硅酸盐，故选D。 4．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 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 【答案】C 【详解】A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A错误； B．水泥的原料是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，B错误； C．硅酸盐制品的化学性质稳定，熔点较高，C正确； D．沙子主要成分为二氧化硅，不是硅酸盐，D错误； 故答案选C。 5．月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石()、斜长石()和橄榄石[(或]等，下列说法或分析不正确的是 A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿物 B．橄榄石中铁为价 C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气 D．斜长石的氧化物形式可表示为 【答案】D 【详解】A． 辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]均含有硅氧四面体结构，属于硅酸盐矿物类别，A正确； B．橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]中，硅为+4价，氧为-2价，根据化合价代数和为零，Fe或Mg为+2价，B正确； C． 游离态铁（单质铁）在月球表层沙土中存在，是因为月球缺乏氧气，铁无法被氧化，而地球上氧气丰富导致铁易氧化，C正确； D． 硅酸盐的氧化物表示方法：先写活泼金属氧化物，然后是不活泼金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水，斜长石(KAlSi3O8)的氧化物形式应表示为K2O·Al2O3·6SiO2，D错误； 故选D。 考点02 单质硅的性质及其制备 ⭐知识复盘卡 1．硅单质的化学性质 (1)常温下 与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)加热或高温条件下 与O2反应：Si＋O2SiO2 与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 与C反应：Si＋CSiC 2．高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 3．用途 生产半导体材料，如硅芯片、硅太阳能电池等。 6．(25-26高一下·安徽六安第一中学·期中)“龙芯一号”的问世填补了我国电脑芯片制造史上的一项空白。用硝酸与氢氟酸的混合液制作芯片的刻蚀液，发生的反应为。下列有关叙述正确的是 A．工业制粗硅反应：SiO2+C=Si+CO2 B．实验室中可用玻璃仪器密封保存氢氟酸 C．该反应转移电子时，生成 D．在该反应中，作还原剂，被氧化为 【答案】D 【详解】 A．工业制粗硅的方程式为，A错误； B．氢氟酸会腐蚀玻璃（反应：），不能用玻璃容器保存，应使用塑料瓶，B错误； C．反应中N由+5价变为+4价，则转移电子时生成，但未说明标准状况且标况下NO2不是气体，体积无法确定，C错误； D．Si的化合价从0升至中的价，被氧化，作还原剂，D正确； 故选D。 7．(25-26高一·河南洛阳·期中)稻壳制备纳米Si的流程图如下。 下列说法正确的是 A．纳米硅是新型胶体 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯可用于制造硅太阳能电池 D．纳米与金属镁反应的化学方程式为 【答案】D 【分析】由题给流程可知，稻壳在一定条件下制得纳米二氧化硅；纳米二氧化硅与金属镁在650℃条件下发生置换反应生成氧化镁和纳米硅；向反应得到的固体中加入盐酸溶解、过滤得到氯化镁溶液和纳米硅。 【详解】A．胶体属于混合物，而纳米硅是纯净物，所以纳米硅不可能是新型胶体，A错误； B．由分析可知，盐酸在该工艺中的作用是与氧化镁反应生成氯化镁和水，反应时没有元素发生化合价变化，该反应属于非氧化还原反应，盐酸不可能体现还原性，B错误； C．硅太阳能电池的主要成分是单晶硅，不是二氧化硅，C错误； D．由分析可知，纳米二氧化硅与金属镁在650℃条件下发生置换反应生成氧化镁和纳米硅，反应的化学方程式为：，D正确； 故选D。 8．下列关于硅的说法中，错误的是 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．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 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、氧气等非金属反应 【答案】C 【详解】A．硅是非金属元素，其晶体单质呈灰黑色，具有金属光泽，描述正确，A不符合题意。 B．单质硅与金刚石均为原子晶体，结构相似，但因硅原子半径更大、键能较弱，故硬度、熔点低于金刚石，描述正确，B不符合题意。 C．硅常温下化学性质较稳定，但并非与任何物质都不反应。例如，硅可与氢氟酸（HF）反应生成SiF4和H2，也可与强碱（如NaOH）反应，故该说法错误，C符合题意。 D．硅在高温下能与氯气、氧气等非金属发生反应，如生成SiCl4或SiO2，描述正确，D不符合题意。 故选C。 9．(24-25高一下·江西景德镇·期末)高纯硅是半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有一种工艺流程示意图如图。下列说法正确的是 A．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅主要以游离态的形式存在 B．二氧化硅能与氢氟酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，所以是两性氧化物 C．生成粗硅的化学方程式为，杂质主要有和等 D．已知C与在同一主族，由于，用类比法得知 【答案】C 【分析】工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅，在流化床反应器中粗硅与HCl反应生成SiHCl3等，还原炉中氢气还原SiHCl3得到高纯硅。 【详解】A．硅原子最外层有4个电子，不易得失电子，常温下硅的化学性质相对稳定，但硅是亲氧元素，自然界中以化合态存在，主要以硅酸盐和氧化物形式存在，A错误； B．二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，四氟化硅不是盐，所以二氧化硅不是两性氧化物，B错误； C．电弧炉中生成粗硅的化学方程式为，副反应为，故杂质主要有SiO2、SiC等，C正确； D．SiO2化学性质稳定，不溶于水、不与水反应，无法类比CO2生成H2SiO3，D错误； 故选C。 10．(25-26高一下·重庆第四十九中学校等校·期中)高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料。工业上可以按下列方法制备： 下列说法不正确的是 A．步骤①的化学方程式为，说明非金属性： B．步骤②和步骤③的反应不互为可逆反应 C．步骤①生成的粗硅中可能存在金刚砂()杂质 D．该流程中可循环的物质为和 【答案】A 【分析】工业制取粗硅的三步反应方程式为：、、，据此分析： 【详解】A．工业制粗硅时，步骤①的正确化学方程式为，产物是CO而非；且该反应能发生是因为高温下CO作为气体逸出，推动反应正向进行，不能据此证明非金属性，A错误； B．可逆反应要求反应条件完全相同，步骤②反应温度为，步骤③反应温度为，温度不同，因此二者不互为可逆反应，B正确； C．高温下碳过量时，与C可以发生反应生成金刚砂SiC，因此粗硅中可能混有SiC杂质，C正确； D． 步骤②粗硅和HCl反应生成，同时得到副产物，可作为步骤③的反应物；步骤③和反应得到纯硅，副产物HCl可作为步骤②的反应物，因此和HCl都可以循环使用，D正确； 故选A。 考点03 二氧化硅的性质及其用途 ⭐知识复盘卡 1．存在 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，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．SiO2的结构和物理性质 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．SiO2的化学性质 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。 11．(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。 12．牙膏是常见的日用化学品，牙膏中常添加摩擦剂CaCO3和SiO2，下列说法错误的是 A．CaCO3和SiO2均难溶于水 B．SiO2不能与任何酸反应 C．SiO2为酸性氧化物 D．CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2是制玻璃的原理之一 【答案】B 【详解】A．CaCO3和SiO2均难溶于水，故A正确； B．二氧化硅常温下能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水，故B错误； C．二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，属于酸性氧化物，故C正确； D．制造玻璃的反应有：碳酸钙与二氧化硅反应生成硅酸钙和二氧化碳，碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2是制玻璃的原理之一，故D正确； 故选：B。 13．下列关于二氧化硅的说法中错误的是 A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的 B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体 C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐 D．SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中。 【答案】A 【详解】A．二氧化硅为共价晶体，是由硅原子与氧原子构成，不存在分子，A错误； B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体，B正确； C．二氧化硅为酸性氧化物，能够与碱性氧化物氧化钙反应生成硅酸钙，C正确； D．二氧化硅为原子晶体，不存在分子式，SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，该结构仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，D正确； 故答案为A。 14．下列关于二氧化硅的说法中，正确的是 A．SiO2晶体易溶于水，水溶液呈酸性 B．二氧化硅熔点低，硬度小 C．不能用二氧化硅跟水直接反应制取硅酸 D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与氢氧化钠反应，所以它是两性氧化物 【答案】C 【详解】A．SiO2晶体属于共价晶体，原子之间以共价键结合形成立体网状结构，难溶于水，A错误； B．SiO2晶体属于共价晶体，原子之间以共价键结合形成立体网状结构，断裂需消耗很多能量，因此其熔点高，硬度大，B错误； C．SiO2难溶于水，因此不能用二氧化硅跟水直接反应制取硅酸，C正确； D．二氧化硅能与氢氧化钠反应产生硅酸钠和水；二氧化硅虽然能与氢氟酸反应产生SiF4和水，但SiF4不是盐，所以二氧化硅不是两性氧化物，D错误； 故合理选项是C。 15．(25-26高一下·河南新乡·月考)对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与SiO2的比较中正确的是 A．CO2和SiO2均能与H2O反应生成相应的含氧酸 B．CO2和SiO2均能与NaOH溶液发生反应 C．CO2和SiO2常温下都是气体 D．CO2和SiO2均可以与焦炭发生置换反应 【答案】B 【详解】A．能与水反应生成碳酸，但不溶于水也不与水反应，无法生成硅酸，A错误； B．和均属于酸性氧化物，都能与溶液反应，分别生成对应的钠盐和水，B正确； C．常温下是气体，是固体（如沙子的主要成分为，常温下为固态），C错误； D．与焦炭高温反应生成，属于化合反应，不属于置换反应，只有能与焦炭发生置换反应，因此二者并非均能发生置换反应，D错误； 故选B。 考点04 新型无机非金属材料 ⭐知识复盘卡 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)新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 (2)碳化硅(SiC) 碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度很大，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。 (3)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，具有纳米尺度的直径（1nm-100nm）。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的强度和优良的电学性能。 (3)石墨烯是只有一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，具有很高的强度。 16．(25-26高一下·河北衡水第十三中学等校·期中)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料的性质与用途的说法错误的是 A．石墨烯因电阻率低，用于生产超级电容器 B．碳化硅因具有高温抗氧化、导电性介于导体和绝缘体之间的性能，用于生产耐高温半导体材料 C．碳纳米管因光学性能优良，用于生产电池和传感器 D．高纯硅因具有半导体性质，用于生产家用电器的芯片 【答案】C 【详解】A．石墨烯电阻率低，可用于生产超级电容器，A正确； B．碳化硅具有高温抗氧化性能，且其导电性能介于导体和绝缘体之间，可用于生产耐高温半导体材料，B正确； C．碳纳米管比表面积大、强度高、电学性能优良，可用于生产传感器，用于生产电池是利用其导电性能好等特点，C错误； D．高纯硅具有半导体性质，用于生产家用电器的芯片，D正确。 故答案选C。 17．近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是 A．富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B．俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C．“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D．二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 【答案】A 【详解】A．富勒烯、石墨烯和碳纳米管均为碳的同素异形体，属于新型无机非金属材料，A符合题意； B．金刚砂特指碳化硅（SiC），氮化硅（Si3N4）是另一种高性能陶瓷，选项混淆了二者，B不符合题意； C．航天器使用的高温结构陶瓷主要成分为氮化硅或碳化硅（新型无机非金属材料），传统硅酸盐陶瓷耐高温性能不足，C不符合题意； D．二氧化硅用于制造光导纤维，是因为其对光的全反射性能好，而非导电能力强，D不符合题意； 故选A。 18．近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列说法错误的是 A．氮化硅熔点高、硬度大，可用于制作耐高温轴承 B．碳化硅具有高温抗氧化性能，可作耐高温结构材料 C．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产电池和传感器 D．利用二氧化硅的半导体性能，可以制成光伏电站的太阳能电池 【答案】D 【详解】A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，耐高温、硬度大，可用于制造发动机部件，A正确； B．碳化硅具有高温抗氧化性能，且硬度大、熔点高，可作耐高温结构材料，B正确； C．碳纳米管比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生成复合材料、电池和传感器等，C正确； D．利用硅的半导体性能，可以制成太阳能电池，D错误； 故选D。 19．碳纳米材料是指分散质尺寸至少有一维小于100nm的碳材料。碳纳米材料属于 A．金属材料 B．有机高分子材料 C．新型无机非金属材料 D．传统无机非金属材料 【答案】C 【详解】碳纳米材料是碳的一种单质，属于新型无机非金属材料，故答案为：C。 20．(25-26高一·北京第一七一中学·期中)我国航空航天事业取得显著成果。下列成果所涉及的材料不属于无机非金属材料的是 A．神舟二十一号载人飞船使用的轻质高强度的碳纤维材料 B．5G通信光导纤维传输线材料 C．中国第一艘航空母舰“辽宁号”的发动机使用的氮化硅材料 D．北斗导航卫星热控制系统使用的钛合金填充材料 【答案】D 【详解】A．碳纤维是碳单质组成的高强度无机非金属材料，属于无机非金属材料，A不符合题意； B．光导纤维的主要成分为，属于无机非金属材料，B不符合题意； C．氮化硅是新型陶瓷类无机非金属材料，C不符合题意； D．钛合金属于金属合金，归为金属材料，不属于无机非金属材料，D符合题意； 故选D。 1．(25-26高一·广州协和学校·期中)下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是 A．可用反应，制取硅酸 B．光导纤维的主要成分为单质硅 C．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 D．既能与反应又能与强碱反应，所以是两性氧化物 【答案】A 【详解】A．盐酸酸性强于硅酸，依据强酸制弱酸的原理，可用反应，制取硅酸，A正确； B．光导纤维的主要成分为，单质硅是常用的半导体材料，B错误； C．水泥、玻璃属于硅酸盐制品，水晶的主要成分为，不属于硅酸盐，C错误； D．属于酸性氧化物，不是两性氧化物，D错误； 故答案选A。 2．用石英砂（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。下列说法不正确的是 A．用水洗涤的目的是除去氯化钠杂质 B．溶解步骤可以用氢氧化钠溶液代替盐酸除去氧化铝杂质 C．操作A是过滤、洗涤、干燥 D．用焦炭还原石英砂制硅的反应为 【答案】B 【详解】A．石英砂中含有的NaCl易溶于水，而主要成分SiO2及杂质Al2O3均不溶于水，第一步“水洗”的目的正是为了溶解并分离出NaCl，A正确； B．Al2O3是两性氧化物，能与NaOH溶液反应，但目标产物SiO2属于酸性氧化物，同样会与NaOH溶液发生反应，如果用 NaOH溶液代替盐酸，会导致主要产品SiO2被溶解而造成严重损耗，而用盐酸处理时，只有Al2O3被溶解除去，SiO2不与盐酸反应，B错误； C．经过盐酸溶解后，体系为含有AlCl3溶液和SiO2固体的固液混合物，要从该混合物中提取纯净的固体产品，标准的实验操作步骤依次为：过滤（分离固液）、洗涤（除去固体表面残留的Al3+、Cl-等杂质离子）、干燥（去除水分），C正确； D．工业上制备粗硅的方法是用焦炭在高温电炉中还原二氧化硅，碳被氧化为一氧化碳气体，其反应方程式书写正确，D正确； 故答案选B。 3．(25-26高一下·河南郑州第一中学·期中)工业制备高纯硅的主要过程如下： 下列说法错误的是 A．反应Ⅰ说明非金属性C＞Si B．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 C．反应Ⅰ的副产物可作燃料，反应Ⅱ和Ⅲ的副产物可循环利用 D．反应Ⅰ和Ⅲ中硅元素均被还原 【答案】A 【详解】A．反应Ⅰ为，反应中C表现还原性，该反应能发生是因为生成CO气体逸出推动反应正向进行，不能用于比较C和Si的非金属性，A错误； B．高温下Si会与反应，易水解，且与混合高温可能爆炸，因此原料气HCl和应充分去除水和氧气，B正确； C．反应Ⅰ的副产物CO具有可燃性可作燃料；反应Ⅱ的副产物为可用于反应Ⅲ，反应Ⅲ的副产物为HCl可用于反应Ⅱ，二者均可循环利用，C正确； D．反应Ⅰ中Si元素从+4价降低为0价被还原，反应Ⅲ中里Si元素为+2价，降低为0价被还原，两个反应中硅元素均被还原，D正确； 故答案选A。 4．高纯硅是现代信息产业的基础材料，工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中不正确的是 已知：①粗(沸点33.0℃)中含有少量的(沸点57.6℃)和HCl(沸点)。②键中，H对共用电子对引力更大；常温下，遇剧烈反应，在空气中易自燃。 A．步骤①的原理为：，该反应不能说明非金属性： B．步骤③的方法为蒸馏 C．能与NaOH溶液反应，得到、NaCl和 D．已知步骤⑤产生氮化硅时的另一种产物为CO，则该反应中为氧化剂 【答案】D 【分析】该工艺起始原料为石英砂，主要成分为，分为两条转化路径，一是与焦炭反应生成粗硅，粗硅与反应得到粗，利用与杂质、的沸点差异提纯得到纯，再与反应得到高纯硅；二是与焦炭、反应生成氮化硅，结合反应价态变化、物质分离方法即可分析选项。 【详解】A．步骤①反应为，该反应中C表现还原性，非金属性比较需依据最高价氧化物对应水化物酸性、单质与氢气化合难易等规律，该反应不能说明非金属性，A正确； B．粗中、、的沸点差异较大，可通过蒸馏分离提纯得到纯，B正确； C．中键的H对共用电子对吸引力更大，H为-1价，与溶液反应时，-1价H与水中+1价H发生归中反应生成，同时生成和，C正确； D．步骤⑤反应配平为，反应中N元素化合价降低，为氧化剂，C元素化合价升高，C为还原剂，中各元素化合价均未发生变化，不作氧化剂，D错误； 故选 D。 5．(25-26高一·河北石家庄精英中学·调研)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。由石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下： 下列说法正确的是 A．X为 B．与氢氧化钠溶液和氢氟酸均能反应，为两性氧化物 C．反应①②③中硅元素均被还原 D．流程中HCl和H2可以循环利用 【答案】D 【详解】A．石英砂与焦炭在高温下发生置换反应，生成CO和粗硅，A错误； B．SiO2是酸性氧化物，不是两性氧化物，它与氢氟酸反应并未生成盐和水，B错误； C．反应①③中硅元素化合价降低，被还原，反应②中硅元素化合价升高，被氧化，C错误； D．流程中HCl和H2都是既在反应中使用，又在另一个反应中生成，所以二者都可以循环利用，D正确； 故选D。 6．制造硅半导体材料首先要制备纯硅，工业上常用石英砂(主要成分：)按照如下流程来制备纯硅。下列说法正确的是 A．步骤Ⅰ中，焦炭作燃料 B．步骤Ⅱ是非氧化还原反应 C．整个流程中只有可以循环使用 D．(沸点为33.0℃)中含有少量的(沸点为67.6℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯 【答案】D 【分析】步骤I中与过量焦炭反应生成粗硅与。步骤II中粗硅与反应生成。步骤III中与过量反应生成纯硅与，产物可返回步骤II循环利用，过量可回收返回步骤III循环利用。 【详解】A．步骤I中焦炭作还原剂，不是燃料，A错误； B．步骤II中Si与HCl反应生成和，元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，B错误； C．整个流程中和HCl都可以循环使用，C错误； D．与的沸点相差较大，可通过蒸馏或分馏提纯，D正确； 故选D。 7．(25-26高一下·河北衡水中学·期中)普通石英砂含有少量、、杂质，工业上以普通石英砂为原料制备高纯硅的工艺流程如下： 合成：、发生反应有：；下列叙述错误的是 A．“提纯石英砂”所用溶液可以选硫酸或盐酸 B．“制取粗硅”的化学方程式为 C．“合成”的反应中体现了的氧化性 D．上述流程中和均可循环利用 【答案】A 【分析】普通石英砂主要成分为SiO2，含杂质CaCO3、Al2O3、Fe2O3​，加酸溶解杂质→过滤洗涤得到纯石英砂→焦炭高温还原制粗硅→粗硅与HCl合成SiHCl3→分离提纯得到高纯SiHCl3​→H2还原得到高纯硅，由此作答； 【详解】A．三种杂质均可与酸反应，SiO2不与一般酸反应。但若使用硫酸，CaCO3与硫酸反应会生成微溶的CaSO4​，CaSO4​会附着在杂质表面阻止反应持续进行，无法完全除去CaCO3，因此X不能选硫酸，仅可选择盐酸，A错误； B．工业制取粗硅的反应为二氧化硅与焦炭高温反应生成粗硅和CO，化学方程式书写正确，B正确； C．合成SiHCl3的反应中，HCl中H为+1价，反应后生成0价的H2，H元素化合价降低，HCl作氧化剂，体现氧化性，C正确； D．从流程可知，提纯SiHCl3步骤分离出HCl、H2​，还原SiHCl3步骤生成HCl，二者都可返回合成步骤重新使用，均可循环利用，D正确； 故选A。 8．(25-26高一·江苏锡山高级中学·期中)工业制备高纯硅的原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．硅在自然界中主要以单质、氧化物和硅酸盐形式存在 B．上述流程中能循环利用的物质有、HCl C．反应①的化学方程式主要为 D．反应③中的可用焦炭代替 【答案】B 【分析】石英砂主要成分是二氧化硅，与焦炭反应生成硅和CO，粗硅和HCl在高温下反应生成SiHCl3和氢气，SiHCl3和氢气再反应生成纯硅和HCl； 【详解】A．自然界中不存在单质硅，硅为亲氧元素，硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在，故A错误； B．流程②、③中分别会有H2、HCl生成，所以整个流程中能循环利用的物质有H2和HCl，故B正确； C．根据原理图，反应①为二氧化硅和焦炭在高温下反应生成硅和CO，反应方程式为，故C错误； D．反应③中的H2用焦炭代替会，焦炭会与生成的Si反应生成SiC，从而产生杂质，故D错误； 答案选B。 9．(25-26高一下·湖北孝感第一高级中学等校·期中)碳化物衍生碳以其独特的性能被广泛应用在超级电容器、催化剂载体等方面。某兴趣小组用氯气刻蚀法在SiC表面制备碳涂层，装置如图(夹持装置略)，已知：SiCl4沸点59℃，极易与水反应。下列说法错误的是 A．仪器C中所盛物质为碱石灰 B．实验开始前，应先通入氩气排尽装置内的空气，再加热管式炉 C．管式炉中反应方程式为 D．装置F中盛有NaOH溶液，可用于除去Cl2和SiCl4 【答案】A 【分析】由实验装置图可知，分液漏斗中盛有的试剂为浓盐酸，圆底烧瓶A中氯酸钾（或高锰酸钾）与浓盐酸反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有五氧化二磷或硅胶用于干燥氯气，装置E中氯气在氩气氛围中与碳化硅高温条件下反应生成碳和四氯化硅，装置F中盛有氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和生成的四氯化硅，据此分析； 【详解】A．由分析可知，装置C的作用是干燥氯气，以防止生成的SiCl4遇水蒸气水解。碱石灰是碱性干燥剂，会与氯气反应，故不能用碱石灰干燥氯气，A错误； B．实验开始前通入氩气，可以排尽装置内的空气，防止空气中的氧气、水蒸气干扰实验，再加热管式炉，B正确； C．装置E中氯气在氩气氛围中与碳化硅高温条件下反应生成碳和四氯化硅，反应的化学方程式为，C正确； D．由分析可知，装置F中盛有氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和生成的四氯化硅，D正确； 故选A。 10．(25-26高一下·四川成都树德中学·期中)含钛高炉渣富含、、MgO、CaO、、等氧化物，其用于提取金属钛的流程如下。已知：不溶于水、稀酸和碱溶液。 下列说法错误的是 A．“研磨、磁选”时可除去高炉渣中的铁元素 B．“酸浸”“碱浸”均发生氧化还原反应 C．若将酸浸区域与碱浸区域互换顺序，滤渣2的主要成分仍相同 D．若将酸浸区域与碱浸区域互换顺序，理论上氢氧化钠用量增大 【答案】B 【分析】含钛高炉渣包含、、、、、，有磁性可经研磨磁选除去，剩余矿物先加稀盐酸酸浸，、、溶于稀盐酸，、不溶于稀酸成为滤渣1，滤渣1再加碱浸，和强碱反应溶解，不溶于碱，最终滤渣2为，后续由制备金属钛。 【详解】A．具备磁性，原料研磨破碎后依靠磁选设备能够分离铁的氧化物，实现除去铁元素的目的，A正确； B．酸浸中金属氧化物和稀盐酸发生复分解反应生成盐和水，碱浸中与发生复分解反应生成硅酸盐和水，两步反应均不存在元素化合价变化，全都不属于氧化还原反应，B错误； C．原顺序先酸后碱最终滤渣2为，若互换为先碱后酸，碱浸时、和溶解，不溶固体是、、，再经酸浸，、溶于盐酸，最终剩余滤渣依旧是，滤渣2主要成分不变，C正确； D．原流程酸浸阶段已被盐酸溶解，后续碱浸只有消耗；调换顺序后碱浸需要同时消耗溶解与，所以理论消耗量增大，D正确； 故选B。 1．用下列装置不能达到有关实验目的的是 (已知：) A．用甲图装置证明：(煤油)(钠)(水) B．用乙图装置制备 C．用丙图装置验证酸性： D．用丁图装置比较和的热稳定性 【答案】C 【详解】A．根据现象，钠块会在水和煤油的交界处，这说明：钠的密度比水小，因此不会沉入水底，钠的密度比煤油大，因此不会浮在煤油上，综上，ρ(煤油) < ρ(钠) < ρ(水)，A正确； B．Fe(OH)2易被空气中的O2氧化，因此需要在无氧条件下制备，乙图中：首先只挤压A，稀硫酸与铁粉反应生成H2，利用H2可将装置中的空气排出，同时得到溶液，然后只挤压B，FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2，由于二者的反应过程在H2的还原性氛围中进行，能制备得到Fe(OH)2，B正确； C．丙图中，浓盐酸与大理石反应生成CO2，说明酸性：盐酸>碳酸；但浓盐酸具有挥发性，生成的CO2中会混有HCl气体，HCl也能与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀，这会干扰H2CO3与H2SiO3酸性的比较，C错误； D．NaHCO3受热易分解，而Na2CO3受热不分解，丁图中：Na2CO3放在大试管中，直接受热，温度更高，NaHCO3放在小试管中，间接受热，温度较低，若小试管连接的澄清石灰水变浑浊，而大试管连接的澄清石灰水无明显变化，可说明NaHCO3的热稳定性弱于Na2CO3，D正确； 故选C。 2．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。 3．用石英砂和原料气(含和少量)制备的操作流程如图所示(粗硅中含有少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述不正确的是 A．“还原”时，发生反应的化学方程式为 B．“高温氮化”合成反应中N2是氧化剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 【答案】D 【分析】用石英砂和原料气(含和少量)制备的操作流程 (粗硅中含有少量Fe、Cu的单质及化合物)，石英砂为，与焦炭在高温下发生反应，粗硅与氮气反应生成，再用稀酸Y进行酸洗，除去铁、铜，得到纯净的产物，据此分析。 【详解】A．石英砂主要成分为，“还原”时焦炭将还原为Si，反应为，方程式正确，A正确； B．“高温氮化”中Si与反应生成，Si元素化合价从0升高到+4（被氧化），N元素从0降低到-3（被还原），为氧化剂，B正确； C．原料气含少量，“操作X”需除去，灼热铜粉与反应生成CuO，可有效除，C正确； D．粗硅中含Fe、Cu单质及化合物，酸洗需除去这些杂质。Fe单质与稀硫酸反应，但Cu单质与稀硫酸不反应（Cu活动性弱于H），无法除去Cu杂质，稀硫酸不适用，D错误； 故答案选D。 4．固体可用于治疗胃酸过多。为探究X的具体组成，取固体X样品溶解于足量稀盐酸中，过滤，产生沉淀，向滤液中加入足量溶液，过滤后得到沉淀，向剩余滤液中通入足量气体可再次产生沉淀。下列说法不正确的是 A．固体X样品中 B．固体X样品中 C． D．固体X的化学式可表示为 【答案】B 【分析】根据质量守恒定律，可知，因此固体X中硅元素的物质的量为，； 向滤液中加入足量溶液，过滤后得到沉淀，该沉淀为，同时铝元素转化为，根据可知，因此固体X中镁元素的物质的量为， ； 向剩余滤液中通入足量气体，可转化为，根据可知，因此固体X中铝元素的物质的量为，； 综合可知，固体X中氧元素的物质的量为；x：y：z：m= 0.05mol：0.1mol：0.05mol：0.3mol= 1：2：1：6，即X为，据此作答。 【详解】A．根据分析可知，固体X样品中，故A正确； B．根据分析可知，固体X样品中，故B错误； C．根据分析可知，，故C正确； D．根据分析可知，X为，按照氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，因此可写为，故D正确； 故答案选B。 5．(25-26高一下·重庆第四十九中学校·月考)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___________(填标号)。 ①光导纤维    ②水泥    ③玻璃    ④陶瓷 (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整个过程中必须严格控制无水无氧。在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使产品中混有杂质(填化学式)___________。 ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种___________(填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)。 (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将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是___________。 ③在以上流程中，___________(填“能”或者“否”)将盐酸改为NaOH溶液，请说明选择的理由：___________。 【答案】(1)① (2) (3)① SiO2 半导体 (4)除去石英砂中的NaCl杂质 增大反应物之间的接触面积 否 因为二氧化硅能与NaOH溶液反应 【详解】（1）①光导纤维为二氧化硅，是氧化物不是硅酸盐，①符合题意； ②水泥主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，②不合题意； ③玻璃主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，③不合题意； ④陶瓷主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，④不合题意； 故选①。 （2）氢氟酸（HF）与玻璃中的二氧化硅（SiO2）反应，生成气态的四氟化硅和水，反应的化学方程式为。 （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：； ②在有氧环境下，生成的硅单质会被氧气氧化成二氧化硅，会导致产品中混有SiO2； ③太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅，单晶硅是一种半导体。 （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将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，提高生产效率； ③盐酸不可改为NaOH溶液，因为二氧化硅是酸性氧化物，可以和氢氧化钠反应，导致无法得到二氧化硅产品。 / 学科网（北京）股份有限公司 $