第四章 第4讲 碳、硅及无机非金属材料（讲义及练习）-化学·2027届高三大一轮复习.

该高中化学高考复习讲义围绕碳、硅及无机非金属材料核心考点，按硅及其化合物、碳及其重要化合物、无机非金属材料的逻辑层次梳理知识，通过考点精析、性质对比、工业流程解读及分层训练，帮助学生构建元素化合物知识网络，突破物质转化及性质应用难点。 讲义突出科学思维与科学探究，如设计实验比较硅酸与碳酸酸性，用价类二维图整合碳硅化合物转化关系，设置基础巩固到综合应用的梯度练习，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

大一轮·化学 第4讲 碳、硅及无机非金属材料 考点一 硅及其化合物 (一)硅 1．硅元素的存在及理化性质 存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在 物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 化学性质 硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子 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↑ 与O2反应 Si＋O2SiO2 与Cl2反应 Si＋2Cl2SiCl4 与C反应 Si＋CSiC 2．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅 (1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 注意 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅 (2)工业制备高纯硅的原理 工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应 ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 3．硅主要的用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料 注意 (1)硅单质的特性 ①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力 ③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)硅与NaOH溶液的反应本质 在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： (二)二氧化硅(SiO2) 1. SiO2结构及性质 存在 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅 物理性质 SiO2不溶于水，熔点高，硬度大 结构 SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体 ①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的 ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2 ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键 化学性质 (1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水 ①SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 (2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃) 注意 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体 2．二氧化硅的用途 ①沙子是基本的建筑材料 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品 ④实验室中使用石英坩埚 ⑤SiO2用于制备硅 ⑥SiO2用于制造各种玻璃制品 (三)硅酸(H2SiO3) 原硅酸(H4SiO4) 1．硅酸的性质及用途 物理性质 硅酸是白色胶状沉淀 化学性质 (1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色 (2)不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O (3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O 用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的载体 2．硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 溶液变为红色 溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl 注意 ①SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3? SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl ②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？ 实验过程 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体 实验装置图 实验现象 有白色胶状沉淀物生成 实验结论 硅酸的酸性比碳酸弱 化学方程式 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 ③含硅化合物的特殊性 a．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3 b．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O c．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水 d．因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生 ④不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅 ⑤熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3 【逐点训练1】 1．芯片封装体中包含环氧树脂、铜箔、陶瓷、单晶硅等材料，其中属于新型无机非金属材料的是 A．环氧树脂 B．铜箔 C．单晶硅 D．陶瓷 【答案】C 【详解】A．环氧树脂属于有机高分子材料，不属于无机非金属材料，A错误； B．铜箔为金属铜制品，属于金属材料，B错误； C．单晶硅是常用半导体材料，属于新型无机非金属材料，C正确； D．普通陶瓷属于传统硅酸盐类无机非金属材料，不属于新型无机非金属材料，D错误； 故选C。 2．我国科学家在硅衬底上成功合成材料，实现了黄光LED的重大突破，点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族，下列说法正确的是 A．Ga的价层电子排布是 B．中Ga与In化合价不同 C．单晶硅是半导体材料 D．是金属材料 【答案】C 【详解】A．Ga位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布为，是Al的价层电子排布，A错误； B．在中N元素显-3价，Ga和In均为第ⅢA族元素，最高正价均为+3，，满足各元素的正负化合价代数和为0，则在中二者化合价均为+3价，化合价相同，B错误； C．单晶硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料，C正确； D．中含有非金属元素N，不属于金属材料，D错误； 故选C。 3．化学与生活息息相关，下列对应关系错误的是 选项 物质 性质 用途 A 氢氧化钠 碱性 治疗胃酸过多 B 硬度大 作砂纸磨料 C 高铁酸钾 强氧化性 用于水的消毒、杀菌 D 导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．氢氧化钠为强碱，具有强腐蚀性，会损伤消化道，不能用于治疗胃酸过多，对应关系错误，A符合题意； B．硬度大，性质稳定，可用作砂纸磨料，对应关系正确，B不符合题意； C．高铁酸钾具有强氧化性，可使细菌蛋白质变性，能用于水的消毒、杀菌，对应关系正确，C不符合题意； D．导光性能强、抗干扰性能好，是光导纤维的主要生产原料，对应关系正确，D不符合题意； 故选A。 4．下列化学用语或图示表达正确的是 A．SiO2的电子式： B．固体HF中的链状结构片段： C．聚丙烯的结构简式： D．SO3的VSEPR模型： 【答案】D 【详解】A．属于共价晶体，不存在单个分子，不能用电子式表示，A错误； B．固体HF中HF分子间通过氢键结合形成链状结构，但氟原子与两个H、两对孤电子对形成四面体形，H、F、H不在同一直线上，正确结构为，B错误； C．聚丙烯的单体为，加聚后结构简式为，C错误； D．中心S原子价层电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，D正确； 故选D。 5．“变化观念”是化学学科核心素养的重要组成部分，物质转化是实现物质制备和循环利用的关键。在给定条件下，下列物质间的转化均能一步实现的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．SiO2不与水发生反应，无法一步生成H2SiO3，A错误； B．过量Fe和HNO3反应时，生成的Fe3+会被过量Fe还原为Fe2+，最终得到Fe(NO3)2，无法得到Fe(NO3)3，B错误； C．S在O2中点燃只能生成SO2，无法直接生成SO3；且SO2和BaCl2溶液不反应，不会生成BaSO3沉淀，C错误； D．FeS2与O2加热反应生成SO2，SO2与氨水反应生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3和稀硫酸发生复分解反应生成(NH4)2SO4，(NH4)2SO4与NaOH溶液共热反应生成NH3，各步转化均能一步实现，D正确； 故选D。 6．下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 工业制硝酸 、均具有氧化性 B 酸性： 烷基为推电子基团，能降低羧基中键的极性 C 金刚石的熔点低于 共价晶体中共价键越强，其熔点越高 D 既能与溶液反应，又能与氢氟酸反应 是两性氧化物 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．工业制硝酸的流程中，转化为体现的还原性，与水反应时部分氮元素化合价升高也体现还原性，该流程未利用、的氧化性，两陈述无因果关系，A错误； B．羧基中键极性越强，越易电离出，羧酸酸性越强；烷基为推电子基团，乙酸中的甲基会降低羧基中键的极性，使乙酸酸性弱于甲酸，两陈述均正确且具有因果关系，B正确； C．共价晶体中共价键键能越大熔点越高，键键长比键短、键能更大，因此金刚石熔点高于，陈述Ⅰ错误，C错误； D．两性氧化物的定义是与酸、碱反应均生成盐和水，与氢氟酸反应生成的不属于盐，属于酸性氧化物，陈述Ⅱ错误，D错误。 7．已知在常温下为无色液体，下列推测不正确的是 A．高温条件下，与水反应的方程式： B．乙醇可与反应，生成 C．氨气与反应，会出现白烟 D．可用钠还原制单质硅 【答案】A 【详解】A．SiCl4水解是在常温下进行的，高温条件下不稳定，会分解为和，A错误； B．可发生醇解反应，分子中的原子被乙氧基取代生成，推测合理，B正确； C．与反应会生成，和过量结合生成固体小颗粒，可观察到白烟，推测合理，C正确； D．为强还原剂，高温下可还原得到单质和，推测合理，D正确； 故答案为A。 8．下列实验操作及现象推出的相应结论正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 向溶液中加入硫酸，溶液变浑浊 硫酸能够氧化 B 在高温条件下，焦炭与反应，生成单质硅同时释放出易燃的一氧化碳气体 非金属性： C 向己烯和己烯的冠冠醚溶液中分别滴加酸性溶液，振荡后，后者褪色较快 能够与冠冠醚形成超分子，增大在有机溶液中的溶解度 D 将裹有锌皮的铁钉放在溶有NaCl溶液的琼脂上，并滴入酚酞和铁氰化钾溶液，裸露的铁钉周围变红 铁发生了吸氧腐蚀 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．与硫酸反应时，发生自身歧化反应：，硫酸中S化合价未发生变化，硫酸仅提供酸性环境，并未氧化，A错误； B．高温下焦炭与反应生成Si和CO，是因为生成的CO气体逸出推动反应正向进行，反应中C作还原剂失电子，无法由此推出非金属性，B错误； C．18-冠-6的空腔与大小匹配，可形成超分子，能将带入有机相，增大在有机溶液中的溶解度，使反应速率加快，C正确； D．锌的活泼性强于铁，构成原电池时锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，正极上得电子生成使酚酞变红，铁并未发生腐蚀，发生吸氧腐蚀的是Zn，D错误； 故选C。 9．高纯硅在现代信息、半导体和光伏发电等产业中都有重要应用。主要发生下面三个反应： ①； ② ③。 反应②中可能生成以下几种沸点不同且易水解的化合物，这些化合物中氢元素电负性大于硅元素。(精馏是对分馏的优化) 物质 沸点/℃ 57.6 31.8 8.2 下列有关说法或操作错误的是 A．高纯度的二氧化硅可用于制造光导纤维 B．反应②和反应③的过程必须严格控制无水 C．水解只生成、HCl两种物质 D．反应②提纯的主要操作是精馏 【答案】C 【详解】A．高纯度的二氧化硅具有优异的光学性能，是制造光导纤维的关键材料，A正确； B．反应②和③中的化合物均含有Si-Cl键和Si-H键，由于氢元素电负性大于硅元素，这些键都易水解，因此必须严格控制无水环境以防止水解，B正确； C．水解时，Si-H键断裂，产物包括、HCl和，不止两种物质，C错误； D．反应②的产物混合物中各组分沸点差异显著，精馏是利用沸点差异进行分离的优化方法，适合提纯，D正确； 故选C。 10．我国众多珍贵文物承载着深厚文化底蕴。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．西汉文物丝缕玉衣中玉的主要成分是硅酸盐，若某种硅酸盐中Si的化合价为＋4价，则1 mol该硅酸盐含数目为(已知硅酸盐中每个Si原子连接4个O，形成四面体) B．清代广彩瓷碟的制作原料包含高岭土含金属离子数目等于 C．宋代大铜钟的铸造原料为铜合金，若用足量稀硝酸溶解铜合金，产生2.24 L(标准状况)NO时转移电子数目为 D．明清时期中国宫廷的金瓯永固杯(上镶有钻石)。12 g金刚石固体中含有6个六元环 【答案】D 【详解】A．硅酸盐中每个Si原子连接4个O，形成四面体，化学式中有8个Si，总键数目为8×4=32，故1mol该物质含有的键的数目为，正确； B．高岭土中含2个Al3+，因此 1 mol 该物质含 2 mol 金属离子，即 个，正确； C．稀硝酸与铜反应生成 NO，反应中N从+5降至+2，每生成1 mol NO转移3 mol电子，2.24 L NO（标准状况）为0.1 mol，转移电子0.3 mol，即 个，正确； D．12g金刚石含1mol C原子。金刚石结构中，每个C原子被12个六元环共用，每个六元环含个C原子，因此1mol C原子对应六元环数目为，不是，D错误； 故选 D。 考点二 碳及其重要化合物 1．碳单质 (1)存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体 (2)金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 正四面体空间网状结构 层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 “足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小、电的良导体 不导电 用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存 注意 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似 ②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应 (2)主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 2．碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3 热稳定性 正盐>酸式盐>碳酸 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 3．碳的氧化物(CO、CO2)的比较 CO CO2 物理性质 无色无味气体密度比空气小难溶于水 无色无味气体密度比空气大可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热炭反应 ②Mg在CO2中燃烧 与水反应 — CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 (澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 相互转化 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 4．CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 氧化性 2C＋SiO2Si＋2CO↑ CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 5．H2CO3与H2SiO3性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 【逐点训练2】 1．北京大学科研团队利用石墨烯研制出全球首个高效气体分子二极管。石墨烯属于 A．无机非金属材料 B．金属材料 C．有机高分子材料 D．复合材料 【答案】A 【详解】A．石墨烯是碳元素组成的单质，属于无机非金属材料中的碳质材料类别，A正确； B．金属材料包括金属单质和合金，石墨烯不含金属元素，不属于金属材料，B错误； C．有机高分子材料属于有机物范畴，是由相对分子质量很高的有机化合物构成的材料，石墨烯是碳单质不属于有机物，因此不属于有机高分子材料，C错误； D．复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经复合而成的多相材料，石墨烯是单一碳单质，不属于复合材料，D错误； 故答案选A。 2．我国科学家首次合成了新型二维碳材料“石墨炔”，其结构片段如图所示。 下列说法正确的是 A．石墨炔属于烃 B．石墨炔的化学性质比石墨稳定 C．石墨炔可导电，属于金属材料 D．实验测得石墨炔孔径略大于分子的直径，因此可以用石墨炔做提纯薄膜 【答案】D 【详解】A．烃的定义是仅由碳、氢两种元素组成的有机物，石墨炔只含碳元素，不含氢，不属于烃，A错误； B．石墨中碳原子均为稳定的杂化大π键；石墨炔含有大量碳碳三键，三键中的键不稳定、化学活性更高，更容易发生加成、氧化反应，稳定性弱于石墨，B错误； C．石墨炔由碳元素组成，属于无机非金属材料，并非金属材料；其内部存在自由移动电子所以可以导电，C错误； D．石墨炔存在均匀孔隙，孔径略大于分子直径，能让氢气分子穿过，阻挡直径更大的杂质气体分子，因此可作氢气提纯薄膜，D正确； 故选D。 3．最近，某科研团队首次合成由10个碳原子组成的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是 A．环型中碳原子采用杂化 B．环型的熔点高于的熔点 C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到 D．环型与石墨烯互为同素异形体 【答案】D 【详解】A．环型中碳原子的价层电子对数为，无孤电子对，因此碳原子采取杂化，不是杂化，A错误； B．环型和都属于分子晶体，分子晶体的熔点随相对分子质量增大而升高，相对分子质量更大，因此环型熔点低于，B错误； C．的原料对应的烃是萘，萘不属于苯的同系物；且苯环上的氢原子被氯取代需要催化剂，光照条件下只能取代烷基侧链的氢，无法得到该原料，C错误； D．同素异形体是同种元素组成的不同单质，环型和石墨烯都是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，D正确； 故选D。 4．能满足下列物质间直接转化关系，且推理成立的是 A．X可为铁，盐的水溶液一定显酸性 B．X可为铜，加热条件下和氧气反应生成氧化物1 C．X可为硅，氧化物2可用来制晶体硅 D．X可为碳，盐的热稳定性：Na2CO3>NaHCO3 【答案】D 【详解】A．铁作为X时，氧化物1可能为或，但不稳定，难以直接生成；氧化物2仍为铁的氧化物，与水不反应，后面的转化难以实现，A错误； B．铜在加热条件下与生成CuO（氧化物1），但CuO无法进一步氧化为更高价态氧化物（Cu最高为+2价），无法生成氧化物2，B错误； C．硅燃烧直接生成（氧化物1），无法再被氧化为更高价态氧化物（Si最高为+4价），无法生成氧化物2，C错误； D．碳燃烧生成CO（氧化物1），进一步氧化为（氧化物2），与水反应生成（酸），与NaOH反应生成，热稳定性确实强于，转化链每一步均成立，D正确； 故答案选D。 5．我国化学家利用全氯代萘和全氯代蒽首次分别合成得到环形碳C10和C14，其过程如图所示： 其中C10的电子显微镜照片图： 下列说法正确的是 A．全氯代蒽的分子式为C12Cl10 B．C10分散到CCl4中可以形成胶体 C．环形碳C10和C14是碳元素的两种同位素 D．由全氯代萘得到C10的过程存在电子转移 【答案】D 【详解】A．全氯代蒽的结构是蒽（C14H10）的H被Cl取代，因此分子式应为C14Cl10，而非 C12Cl10，A错误； B．C10是单质碳，属于非极性分子，CCl4也是非极性溶剂，根据 “相似相溶”，C10会溶解在 CCl4中形成溶液；而胶体的分散质粒子直径为 1~100nm，C10的直径仅 0.5nm，无法形成胶体，B错误； C．同位素是同种元素的不同原子，而 C10和 C14是碳元素形成的不同单质（属于同素异形体），C错误； D．全氯代萘（含 C、Cl）转化为 C10的过程中，C的化合价发生变化，存在电子转移（氧化还原反应），D正确； 故答案为：D。 6．下列离子方程式正确的是 A．Fe与稀硫酸反应： B．向H2S溶液中加入CuSO4溶液，生成黑色沉淀： C．用惰性电极电解MgCl2溶液： D．侯氏制碱(饱和食盐水中通入NH3和CO2)： 【答案】D 【详解】A．Fe与稀硫酸反应生成而非，正确离子方程式为，A错误； B．是弱电解质，离子方程式中不能拆分为离子形式，正确离子方程式为，B错误； C．电解生成的会与溶液中的反应生成难溶的沉淀，正确离子方程式为，C错误； D．侯氏制碱中溶解度小以沉淀形式析出，该离子方程式符合反应事实、拆分规则和守恒要求，D正确； 故答案选D。 7．“价类二维图”是学习元素化合物的一种好方法。部分含碳或含硫物质的化合价与对应的分类如图所示。下列说法中，不正确的是 A．将气体a通入溴水中，溴水层可能褪色 B．将少量的c通入氯化钡溶液中，溶液变浑浊 C．检验g中含有h，可先加稀盐酸，再加氯化钡溶液 D．一定条件下，可实现a→c→d→h转化 【答案】B 【分析】部分含碳或含硫物质的化合价与对应的分类如图所示，a为或，b为C和S的单质，c为或，d为，e为或，f为，g为含或的正盐，h为含的正盐，由此解答 【详解】A．由分析可知，a为或，都具有还原性，因此都可以使溴水褪色，A正确； B．由分析可知，c为或，两者与氯化钡溶液均不反应，B错误； C．检验，可先加入稀盐酸排除或的干扰，然后加入氯化钡出现白色沉淀，C正确； D．硫化氢燃烧可得二氧化硫，二氧化硫催化氧化可得三氧化硫，然后与氢氧化钠溶液反应可得硫酸钠，可以实现a→c→d→h转化，D正确； 故答案为B。 8．多年来，研究人员一直无法在水体系中直接获得碳酸氢钙固体。我国科学家通过使钙离子和碳酸氢根离子在乙醇环境中直接反应，首次成功分离出碳酸氢钙晶体。下列说法不正确的是 A．分子中存在极性共价键 B．在水中的溶解度： C．受热分解能产生 D．向澄清石灰水中通入过量，所得溶液中含、 【答案】B 【详解】A．乙醇（CH3CH2OH）分子中的C-O键和O-H键因电负性差异而具有极性，属于极性共价键，A正确； B．碳酸钙在水中溶解度极低，而碳酸氢钙可溶于水，因此溶解度关系应为CaCO3 < Ca(HCO3)2，B错误； C．碳酸氢钙受热分解的化学方程式为，能产生CO2，C正确； D．向澄清石灰水中通入过量CO2，先形成CaCO3沉淀，后转化为可溶性Ca(HCO3)2，溶液中存在Ca2+和离子，D正确； 故选B。 9. 利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是(　　)。 A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐 B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想 C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA D． 纳米金催化剂降低了反应的活化能 【答案】C 【解析】N(C2H5)3有碱性，可与氯化氢反应生成盐N(CH2CH3)3·HCl，A项正确；CO2加氢合成甲酸，反应的化学方程式为CO2+H2HCOOH，原子利用率为100%，符合绿色化学思想，B项正确；反应中碳元素化合价由+4降低为+2，1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为2NA，C项错误；催化剂通过降低反应活化能提高反应速率，纳米金催化剂降低了反应的活化能，D项正确。 10．一种利用含钴废料(主要成分为，还含有少量、、、碳和有机物杂质)制备的工艺流程如图。 下列说法错误的是 A．550℃焙烧的目的是除去碳和有机物杂质 B．滤渣2的主要成分为、 C．气体X溶于水可返回调pH工序重复利用 D．高温焙烧工序发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 【答案】C 【分析】含钴废料(主要成分为，还含有少量、、、碳和有机物杂质)在空气中焙烧去除碳及有机物，加入稀硫酸和过氧化氢，滤渣为，滤液通氨水调pH使铁离子和铝离子形成沉淀，即滤渣2，加入碳酸氢铵生成碳酸钴沉淀，同时产生二氧化碳气体，碳酸钴加入碳酸锂高温焙烧生成钴酸锂，据此分析； 【详解】A．“550℃焙烧”主要是为了除去碳及有机物，焙烧时生成了气体，A正确； B．、在“酸浸”步骤中转化为，故滤渣2为，B正确； C．，气体X为，不是氨气，不能返回到调pH值工序，C错误； D．“高温焙烧”时碳酸钴、碳酸锂和氧气高温条件下反应生成和二氧化碳，化学方程式：，氧化剂和还原剂的物质的量之比为，D正确； 故选C。 考点三 无机非金属材料 1．无机非金属材料 (1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素 (2)特点：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 (3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥 2．硅酸盐 (1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分 (2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水 (3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。其结构示意图为 (4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成 表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示：K2O·Al2O3·6SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 (1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃 (2)物理性质：白色固体，可溶于水 (3)化学性质 ①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) ②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 (4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂 4．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 —— 主要原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土 反应原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理 化学变化 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 —— 特性 水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬) 非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 5．新型陶瓷 (1)新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 (2)新型陶瓷的种类与用途 ①碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等 ②高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 ③压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 ④透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等 ⑤超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 6．碳纳米材料：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料 (1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 (2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景 常见的碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 【逐点训练3】 1. “挖掘文物价值，讲好中国故事”。下列文物中主要成分属于硅酸盐的是( )    A．战国透雕龙凤纹铜铺首 B．元代青花釉里红开光贴花盖罐 C．宋水晶珠串 D．清梅花图纸本页册 【答案】B 【解析】A项，铜铺首的主要成分是铜合金，A不符合题意；B项，罐的主要成分是陶瓷(硅酸盐)，B符合题意；C项，水晶的主要成分为SiO2，C不符合题意；  D项，纸的主要成分为纤维素，D不符合题意；故选B。 2.“嫦娥五号”带回了月壤样品，将月壤进行20倍放大后能明显看到褐色的玻璃状物质。下列有关玻璃的说法中正确的是(　　) A．普通玻璃的原料是烧碱、石英砂、石灰石 B．普通玻璃和石英玻璃都属于硅酸盐产品 C．制备普通玻璃时的反应之一为Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3 D．普通玻璃用于镶嵌建筑物的门窗、墙面，但其不具有保温和防辐射等特征 【答案】C 【解析】制造普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，A项错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B项错误；制造普通玻璃的反应有Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3，C项正确；普通玻璃具有透光、隔热、隔声、耐磨、耐气候变化的性能，有的还有保温、吸热、防辐射等特征，D项错误。 3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　) A．这是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 【答案】D。解析：水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。 4．下列关于材料的叙述中正确的是(　　) A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机 B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料 C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以硅酸盐都不溶于水 D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐 【答案】A。解析：钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料，所以B错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C错误；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，所以D错误。 5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(　　) A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差 C．高温结构材料具有耐高温、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不同 【答案】B。解析：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大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。 6．水玻璃(Na2SiO3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(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程，下列说法正确的是(　　) 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A与操作B完全相同 C．该流程中硅元素的化合价发生改变 D．反应器中发生的反应为氧化还原反应 【答案】A。解析：A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；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。 7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　) A．青石棉是一种硅酸盐材料 B．青石棉溶于足量的硝酸得到澄清溶液 C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 【答案】B。解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，青石棉是一种硅酸盐材料，A正确；青石棉中硅元素以硅酸根离子的形式存在，与硝酸反应时生成硅酸，不溶于水，B错误；硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正确；青石棉中含有二价铁，根据氧化还原反应中得失电子守恒，有关系式：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被还原，故D正确。 8．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径约6～9 nm，在低于－183 ℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述错误的是(　　) A．“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体 B．把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中能产生丁达尔效应 C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳单质 D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同 【答案】D。解析：“碳纳米泡沫”的粒子直径为6～9 nm，分散到适当的溶剂中形成胶体，能产生丁达尔效应，B正确；“碳纳米泡沫”和金刚石互为同素异形体，化学性质相似，物理性质不同，D错误。 9. 氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是 A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸 【答案】A 【解析】石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，还含有Fe、Cu的单质及化合物，经过酸洗而除去，得到纯净的Si3N4。A项，“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A错误；B项，“高温氮化”反应为硅与氮气反应生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；C项，原料气可以为空气，通过灼热的铜粉除去氧气得到氮气，故“操作X”为原料气通过灼热的铜粉，C正确；D项，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的单质及化合物，Fe、Cu的单质及化合物可以与稀硝酸反应而溶解，而Si3N4与稀硝酸不反应，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D正确；故选A。 10. 氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是( ) A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 【答案】B 【解析】A项，反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；B项，金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确；C项，加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误；D项，反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误；故选B。 1．中国传统色凝脂为温润的乳白色，常见于德化白瓷、羊脂白玉、珍珠粉、肌肤凝脂质感，无额外添加白色颜料。下列说法正确的是 A．烧制德化白瓷，应选用Fe2O3含量较高的泥料 B．羊脂白玉［］属于无机非金属材料 C．珍珠粉的成分是碳酸钙，由于难溶于水，应属于弱电解质 D．肌肤表层的皮脂膜含有油脂，油脂属于有机高分子化合物 【答案】B 【详解】A．为红棕色物质，若泥料中含量较高，烧制出的瓷器会偏红棕色，无法得到乳白色的德化白瓷，A错误； B．羊脂白玉的主要成分为硅酸盐，硅酸盐属于无机非金属材料，B正确； C．电解质强弱的划分依据是电离程度，碳酸钙虽然难溶于水，但溶解的部分能完全电离，属于强电解质，电解质强弱与溶解度无关，C错误； D．有机高分子化合物的相对分子质量通常在以上，油脂相对分子质量仅为几百，不属于有机高分子化合物，D错误； 故答案为B。 2．劳动创造美好生活。下列对劳动项目涉及的相关化学知识表述错误的是 选项 劳动项目 化学知识 A 砂纸磨刀 制作砂纸的SiC熔点很高 B 用洗涤剂洗去油污 油污疏水，会被包裹在表面活性剂形成的胶束内腔 C 制备腊肉、香肠时添加NaNO2 NaNO2具有防腐和护色作用 D 将Cl2通入NaOH溶液制成漂白液代替氯水 NaClO溶液常温下分解比HClO慢 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．砂纸磨刀利用的是SiC硬度大的性质，与SiC熔点高的性质无关，A错误； B．洗涤剂中的表面活性剂同时具有亲水基和疏水基，疏水的油污会被包裹在表面活性剂形成的胶束内腔，最终随水被除去，B正确； C．是允许限量使用的食品添加剂，在肉制品加工中可抑制微生物繁殖起到防腐作用，还可与肌红蛋白反应维持肉制品鲜红色，起到护色作用，C正确； D．HClO常温下易分解为HCl和，NaClO溶液在常温下稳定性远强于HClO，分解速率更慢，因此漂白液比氯水更易储存，D正确； 故答案选A。 3．硅酸盐是地壳岩石的主要成分，某硅酸盐阴离子是以硅氧四面体为结构单元的无限伸展的双链结构(如图)。下列说法错误的是 A．电负性： B．硅氧四面体结构单元中采取杂化 C．该阴离子的化学式可表示为 D．该硅酸盐中存在离子键和极性共价键 【答案】C 【详解】A．在元素周期表中，氧元素位于第二周期第VIA族，硅元素位于第三周期第IVA族，根据元素周期律，同一周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增强，同主族元素从上往下，元素的电负性逐渐减弱，氧的电负性大于硅，A正确； B．在硅氧四面体中，中心的硅原子与四个氧原子形成四个σ键，构成正四面体结构。根据价层电子对互斥理论，中心原子形成4个σ键且无孤对电子时，采取杂化，B正确； C．双链硅酸盐中有两种硅氧四面体，连接2个硅氧四面体的硅氧四面体中硅原子个数为1，氧原子个数为 2+2×=3，连接3个硅氧四面体的硅氧四面体中硅原子个数为1，O原子个数为 1+3×=2.5，所以双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为2：5.5=4：11，该阴离子的化学式可表示为，C错误； D．硅酸盐是由金属阳离子和硅酸根阴离子构成的离子化合物，阴阳离子之间存在离子键。在硅酸根阴离子内部，硅原子和氧原子之间通过共用电子对形成共价键。由于氧的电负性远大于硅，电子对偏向氧原子，因此Si-O键是极性共价键，D正确； 故选C。 4．下列方程式正确的是 A．工业制粗硅：C + SiO2 Si + CO2↑ B．泡沫灭火器的工作原理：2Al3+ + 3CO + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑ C．将过量SO2通入NaClO溶液中：ClO- + SO2 + H2O = Cl- + SO + 2H+ D．与足量KMnO4(H+)溶液反应： 【答案】C 【详解】A．工业制粗硅时，碳还原的产物为而非，正确的化学方程式为，A错误； B．泡沫灭火器的原料是硫酸铝和碳酸氢钠发生双水解反应生成氢氧化铝和二氧化碳，离子方程式为，B错误。 C．过量通入溶液，被氧化为，被还原为，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：ClO-+SO2+H2O=Cl-++2H+，C正确。 D．酸性高锰酸钾氧化性很强，中-CHO与-CH3均会被氧化为-COOH，最终生成，正确的离子方程式为：55，D错误； 故选C。 5．下列反应方程式正确的是 A．向丙烯醛中加入足量溴水： B．向硫酸溶液中滴加少量碳酸氢钡溶液： C．用氢氟酸刻蚀玻璃： D．向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳： 【答案】A 【详解】A．丙烯醛含碳碳双键和醛基，碳碳双键可与溴发生加成反应，醛基可被溴水氧化为羧基，1mol丙烯醛共消耗2mol Br2，该反应方程式为CH2=CHCHO+2Br2+H2O→CH2BrCHBrCOOH+2HBr，故A正确； B．硫酸过量时少量碳酸氢钡完全反应，与个数比应为1:2，反应的离子方程式为，故B错误； C．HF是弱酸，用氢氟酸刻蚀玻璃生成四氟化硅气体和水，反应的方程式为，故C错误； D．根据酸性强弱，向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳生成碳酸氢钠和次氯酸，反应的离子方程式为，故D错误； 选A。 6．关于下列物质间的直接转化关系，推理不正确的是 A．Z可为，可由Z制得X的胶体 B．Y可为，盐的热稳定性： C．X可为，Y可使品红溶液褪色 D．X、Y、Z不可能是硅及其化合物 【答案】D 【详解】A．若Z为，则X为，可通过向沸水中滴加饱和溶液制得胶体，反应为：，A正确； B．当Y为时，对应的盐：受热易分解，受热难分解，故盐的热稳定性：，B正确； C．当X为时，Y为，具有漂白性，可使品红溶液褪色，C正确； D．当X、Y、Z是含硅物质时，若X为，Y为，Z为，可存在：，，，存在相应转化关系，D错误； 故选D。 7．已知、、、四种短周期主族元素的原子序数依次增大。基态原子的价电子中有3个未成对电子，与相邻，、的核电荷数之比为，基态原子的价电子中能级和能级的电子数相等。下列说法错误的是 A．元素电负性：X＞Y＞M＞Z B．和的简单氢化物中两中心原子均采取杂化 C．1 mol单质分别与足量、的单质反应转移的电子数目相同 D．是一种新型陶瓷材料 【答案】A 【分析】X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，基态X原子价电子中有3个未成对电子，X为N；Y与X相邻且原子序数更大，Y为O；Y、Z核电荷数之比为2:3，Z核电荷数为12，即Mg；基态M原子价电子中s和p能级电子数相等，价电子排布为，M为Si，据此解答； 【详解】A．同周期主族元素电负性从左到右递增，同主族从上到下递减，电负性顺序为，即Y＞X＞M＞Z，A错误； B．X的简单氢化物为，中心N原子的价层电子对数为4，采取杂化；Y的简单氢化物为，中心O原子的价层电子对数为4，采取杂化，B正确； C．1 mol Mg分别与足量、反应，产物中Mg均为+2价，1 mol Mg均转移2 mol电子，转移电子数相同，C正确； D．是耐高温的新型结构陶瓷材料，D正确； 故选A。 8．如图转化关系中，固体和固体在加热条件下反应生成气体、固体和，可用于检验液氯泄漏，是一种强酸，是大理石的主要成分。下列说法正确的是 A．可用湿润的蓝色石蕊试纸检验气体 B．是一种无色无味、无毒的气体 C．的稀溶液可用来处理银镜实验中试管内壁上附着的银 D．实验室常用固体与稀硫酸制备气体 【答案】C 【分析】C可检验液氯泄漏：C为NH3（氨气遇Cl2生成白烟NH4Cl）；NH3转化为E，E+O2+H2O→F（强酸）： NH3NOHNO3，故E为NO，F为HNO3；G是大理石主要成分：则G为CaCO3；固体D+Na2CO3→CaCO3，则D含Ca2+； 固体A、B加热生成NH3、Ca盐、H2O，为实验室制氨气反应：Ca(OH)2 + 2NH4Cl CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O，D为CaCl2； 【详解】A．气体C为NH3，水溶液显碱性，遇湿润红色石蕊试纸变蓝；蓝色石蕊试纸遇碱无现象，不能检验；A错误； B．E为NO：无色，但有毒（与血红蛋白结合使人缺氧）；B错误； C．F为HNO3，稀硝酸能与Ag反应：3Ag + 4HNO3(稀) = 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O，可清洗银镜试管内壁银；C正确； D．G为CaCO3，与稀硫酸反应生成CaSO4微溶物，覆盖碳酸钙表面，阻止反应持续进行；实验室制CO2用稀盐酸，不用稀硫酸；D错误； 故答案选C。 9．工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列表述不正确的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．的VSEPR模型为四面体形 C．原料气和应充分去除水和氧气 D．含键的数目约为 【答案】D 【详解】A．制备粗硅的反应为与过量焦炭高温下生成和，方程式正确，A正确； B．中的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，B正确； C．水和氧气可能导致副反应或安全隐患，需去除，C正确； D．硅晶体中每个原子形成4个键，但每个键被2个原子共享，含键，D错误； 故答案选D。 10．工业上，一种以石英砂()为原料制取单质硅的工艺流程如图： 下列说法错误的是 A．石英和单质硅都是半导体 B．①中发生反应： C．中为价，说明②中发生了氧化还原反应 D．③中CO氛围起到保护气的作用 【答案】A 【详解】A．石英的主要成分为，是绝缘体，单质硅是半导体，二者性质不同，A错误； B．反应①中，与Mg在高温下反应，Mg为还原剂，Si从+4价降为-4价（中Si为-4价），Mg从0价升为+2价，根据得失电子守恒和原子守恒，化学方程式为，B正确； C．中Si为-4价，与稀盐酸反应生成，中H为-1价，则Si为+4价，Si元素化合价从-4升高到+4，H元素从HCl中的+1价降低到-1价，存在化合价变化，属于氧化还原反应，C正确； D．反应③中热分解生成单质硅，CO氛围可隔绝空气，防止生成的Si被氧化，起到保护气的作用，D正确； 答案选A。 11．利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．实验室制取胶体 B．加热熔融NaOH固体 C．氨气的尾气吸收 D．除去中的 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．应该将饱和溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体，故A错误； B．二氧化硅能与氢氧化钠反应，加热熔融NaOH固体应该在铁坩埚中进行，故B错误； C．氨气极易溶于水，导管直接伸入水中会产生倒吸，故C错误； D．易被98.3%的浓硫酸吸收，所以用98.3%的浓硫酸除去中的，故D正确； 选D。 12．二氧化硅和硅酸盐都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成(其中O表示氧原子，中心黑点·表示硅原子)。晶态和非晶态二氧化硅的X射线衍射图如图a所示，无限长单链结构的多硅酸根离子如图b所示，下列说法正确的是 A．是分子晶体 B．硅酸盐均难溶于水 C．图a中N线表示晶态二氧化硅 D．图b中硅原子和氧原子的个数之比为 【答案】D 【详解】A．是共价晶体，A错误； B．硅酸钠溶于水，B错误；　 C．教材原图中，晶态有尖锐的衍射峰，图a中M线有尖锐的衍射峰，表示晶态二氧化硅，N线表示非晶态二氧化硅，C错误； D．四面体两两之间通过共用1个氧原子连接成链状结构，每个四面体中的硅原子数是1，氧原子数是，D正确； 故选D。 13．硅元素的价—类二维图如图所示。设表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．1 mol 的晶体含有个Si—Si键 B．d的酸性比碳酸弱 C．若e为硅酸钠，其溶液可制作耐火材料 D．b和焦炭、氯气反应可制备四氯化硅，其化学方程式为 【答案】D 【详解】A．晶体硅中每个硅原子连接4个Si-Si键，每个键由2个硅原子共用，1mol晶体硅中Si-Si键的物质的量为，数目为，A正确； B．d为硅酸，同主族元素从上到下非金属性减弱，最高价氧化物对应水化物酸性减弱，硅酸酸性比碳酸弱，B正确； C．硅酸钠溶液即水玻璃通过物理隔绝和化学阻燃协同发挥防火作用，硅酸钠溶液可制作耐火材料，C正确； D．二氧化硅与焦炭、氯气反应时，焦炭的氧化产物为一氧化碳，正确的化学方程式为，选项给出的方程式产物错误，D错误； 故选 D。 14．关于反应的说法中不正确的是 A．脱水后的产物是 B．此反应为非氧化还原反应 C．碳与硅同族，推测在常温下也可以发生这个反应 D．类似地，水解的产物有磷酸 【答案】C 【详解】A．即原硅酸，常温下易失去1分子水生成（硅酸），A正确； B．反应前后所有元素化合价均未发生变化，无电子转移，属于非氧化还原反应，B正确； C．C原子半径小，价层无空d轨道，无法接受水分子中氧的孤电子对，因此常温下不发生水解反应，C错误； D．水解反应为，产物包含磷酸，D正确； 故选C。 15．下列用如图所示的装置及所选试剂能达到实验目的的是 选项 仪器a中的试剂 仪器b中的试剂 仪器c中的试剂 实验目的 A 浓盐酸 二氧化锰固体 KBr溶液 验证氧化性： B 纯碱 溶液 验证酸性： C 溶液 亚硫酸钠固体 溴水 制取并验证其具有还原性 D 稀硫酸 溶液X 溶液 验证溶液X中含有 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气需要加热，该装置没有加热仪器，无法生成氯气，不能验证氧化性强弱，A错误； B．醋酸易挥发，挥发出的醋酸会直接进入硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，无法证明碳酸酸性强于硅酸，B错误； C．70%硫酸与亚硫酸钠固体反应不需要加热，可制取二氧化硫；二氧化硫通入溴水发生反应，溴水褪色，可证明二氧化硫具有还原性，能达到实验目的，C正确； D．若溶液X中可能含有或，也会产生相同现象，无法证明一定含，D错误； 故选C。 16．三氯甲硅烷()是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为℃，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品。回答下列问题： 已知：①(浓)        ②，中H化合价为 (1)Ⅰ装置中橡胶管的作用是___________。 (2)上述装置依次连接的合理顺序为___________，a→___，___→___，___→___(按气流方向，用小写字母表示)。实验过程中，应先点燃装置___________(填“Ⅰ”或“Ⅳ”)的酒精灯。 (3)装置Ⅲ中盛放的试剂是___________，(填序号，下同)c中盛放的试剂可以是___________。 ①碱石灰  ②无水  ③  ④氧化钙  ⑤浓硫酸  ⑥NaOH溶液 (4)装置Ⅱ中冰盐浴的作用为___________。 (5)遇水会产生和两种酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为___________。 【答案】(1)平衡气压，便于液体顺利流下 (2) d，e，f，g(或g，f)b Ⅰ (3) ⑤ ①④ (4)冷凝三氯硅烷 (5) 【分析】实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3+H2来制备SiHCl3粗品，根据实验装置可知，装置Ⅰ是氯化氢气体的发生装置，Ⅲ是干燥装置，Ⅳ是制备SiHCl3的发生装置，Ⅱ是收集、干燥和尾气处理装置。 【详解】（1）装置Ⅰ中橡胶管的作用是平衡气压，使液体顺利滴下； （2）装置Ⅰ是氯化氢气体的发生装置，生成的氯化氢气体经过装置Ⅲ中的浓硫酸干燥除去水分，再通入装置Ⅳ与粗硅制备SiHCl3，由于SiHCl3的熔沸点较低，装置Ⅱ中冰盐浴有助于其收集，最后通过碱石灰尾气处理装置和干燥大气，因此上述装置依次连接的合理顺序为adefg(或g，f)b；硅单质与氧气在加热条件下能发生反应，因此实验过程中，应先点燃装置Ⅰ的酒精灯，将装置Ⅳ中的空气排尽，使装置Ⅳ中充满HCl气体。 （3）装置Ⅲ的作用是干燥氯化氢气体，因此应盛放浓硫酸，故选⑤，c的作用是进行氯化氢的尾气处理装置和干燥大气防止水蒸气进入，且干燥管应盛放固体试剂，因此可以是碱石灰和氧化钙，故选①④。 （4）由题目信息可知，SiHCl3的熔沸点较低，因此装置Ⅱ中冰盐浴的作用为冷凝三氯硅烷。 （5）遇水会产生和两种酸，经分析，两种酸应为硅酸和盐酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为。 17．氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，常温下化学性质稳定，不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和空气合成氮化硅的工艺流程如图： 已知：高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 请回答下列问题： (1)氮化硅的化学式为___________；空气净化时，铜屑的作用是除去氮气中含有___________。 (2)稀酸X可能是___________(填序号)。 A．硫酸        B．硝酸        C．氢氟酸 (3)连接真空装置是为了___________。 (4)氮化硅的晶体类型为___________，氮化硅硬度大于单质硅，原因是___________。 (5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号) ①硬度大   ②熔点高   ③可以导电   ④存在单个分子   ⑤可作为高温结构陶瓷   ⑥可制作高速切削刀具 (6)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为(M代表金属离子)。若M为二价阳离子，则___________；常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛()，请写出化学反应方程式：___________。 【答案】(1) 氧气 (2)B (3)排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气 (4) 共价晶体 键的键长比键短，键能大 (5)①②⑤⑥ (6) 【分析】以工业硅粉和空气为原料，先通过NaOH溶液除CO2、600℃铜网除O2、硅胶除水蒸气净化空气得到氮气，再与硅粉在1300~1400℃氮化炉中反应生成氮化硅，真空装置用于排尽炉内氧气和水蒸气以防止产品被腐蚀；粗产品用稀硝酸酸洗去除铁、铜单质及氧化物杂质，再经水洗、后处理得到纯品。氮化硅为共价晶体，因Si-N键键长比Si-Si键短、键能更大，硬度、熔点均高于单质硅，具有硬度大、熔点高、绝缘性好、化学性质稳定的特点，可作高温结构陶瓷和切削刀具，据此展开详解。 【详解】（1）“氮化炉”中硅与氮气反应生成氮化硅，化学式为，空气中含少量氧气，铜屑在时与氧气反应生成氧化铜，可除去氧气。 （2）稀硫酸与单质不反应，无法除去单质，稀硝酸可与、单质及氧化物反应，氢氟酸腐蚀氮化硅，故X只能是硝酸。 （3）高温下氧气和水蒸气会腐蚀氮化硅，连接真空装置可排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气。 （4）共价晶体，键的键长比键短，键能大。 （5）氮化硅具有①硬度大、②熔点高、⑤可作为高温结构陶瓷、⑥可制作高速切削刀具等性质；③可以导电错误，氮化硅是绝缘体；④存在单个分子错误，它是原子晶体，不存在单个分子；故答案为①②⑤⑥； （6）(1)分子筛化学组成可表示为 。每个带一个负电荷，SiO2中性。M为二价阳离子时，总正电荷为2a，总负电荷为，由电荷守恒得，所以; (2) 水玻璃（Na2SiO3）、偏铝酸钠（NaAlO2）在氢氧化钠溶液中反应生成分子筛；方程式为：； 18．铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为主要杂质为FeO、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示。 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧的目的是钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐。其中含铬化合物主要为_______(填化学式)，写出：SiO2与Na2CO3发生反应的化学方程式_______。 (2)Fe元素在_______(填操作单元的名称)过程中以_______物质除去(写化学式)。第二次酸化除了把钒元素以V2O5形式沉淀，另一主要目的是_______。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是_______。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致_______；pH>9时，会导致_______。 (5)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为_______。 【答案】(1) Na2CrO4 (2) 浸取 Fe2O3 将溶液中的转化为 (3)[Al(OH)4]- (4) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理； 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀； (5)2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠Na2CrO4；SiO2与Na2CO3发生反应生成硅酸钠和二氧化碳，反应方程式为：； （2）煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣和滤液，故铁元素在“浸取”过程中以Fe2O3被除去；第二次酸化除了把钒元素以V2O5形式沉淀，另一主要目的是将溶液中的转化为，有利于后续还原反应的发生； （3）由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，主要除去的杂质是[Al(OH)4]-； （4）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀； （5）由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。 19．是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： (1)Si在元素周期表中的位置_______，下列关于含硅化合物说法错误的是_______。 A．是分子晶体 B．透辉石()可表示为 C．镁橄榄石()在一定条件下可以与HCl反应 (2)烧渣是LiCl、和的混合物，请写出“500℃焙烧”的化学方程式_______。“焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式解释产生大量烟雾的原因_______。 (3)“操作X”是_______。 (4)鉴别洗净的“滤饼2”和固体常用方法的名称为_______。 (5)在纯氧中加热分解，测得升温过程中固体的质量变化如下图所示。加热分解制备需要控制的温度范围为_______。 【答案】(1) 第三周期第ⅣA族 A (2) 或 (3)过滤 (4)焰色试验 (5)300~600℃ 【分析】由流程和题中信息可知，LiCoO2粗品与SiCl4在500℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是SiO2；滤液1用碳酸氢钠溶液沉钴，过滤后得碳酸钴和滤液2，主要溶质为LiCl；碳酸钴置于空气中煅烧得到Co3O4；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，得到滤液3和滤饼2，滤饼2为Li2CO3。 【详解】（1）硅（Si）原子序数为14，位于第三周期第IVA族。 A．是典型的共价晶体（旧称原子晶体），由硅原子和氧原子通过共价键形成空间网状结构，熔沸点很高，不是分子晶体，故A错误； B．硅酸盐常用氧化物形式表示，顺序为：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水。透辉石 () 可以写成，故B正确； C．镁橄榄石 () 属于硅酸盐，其中的金属阳离子（）可以与强酸（如）反应生成可溶性盐，同时生成硅酸沉淀或胶体。反应类似于：，故C正确； 故选A。 （2）根据流程图，反应物是和，产物有放出，且后续提到烧渣含有、和。根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。题目提示剩余的在水浸时会产生烟雾。极易水解，生成硅酸沉淀和氯化氢气体。氯化氢气体遇到空气中的水蒸气会形成盐酸小液滴，从而产生白雾。化学方程式为：或。 （3）流程中，“沉锂”步骤加入了溶液，目的是将滤液中的锂离子转化为碳酸锂（）沉淀。为了得到固体的“滤饼2”（即）和液体的“滤液3”，需要进行固液分离。 （4）需要鉴别的物质是“滤饼2”（）和固体。两者的阴离子相同，区别在于阳离子分别是和。鉴别金属阳离子最常用的方法是焰色试验。 （5）若完全分解为 ：，假设有 ，总质量为，生成的为 ，剩余固体质量与初始固体质量的比值为，第一阶段失重后，剩余质量约为，显示的失重，正好对应生成的理论值，则加热分解制备需要控制的温度范围为300~600℃。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 大一轮·化学 第4讲 碳、硅及无机非金属材料 考点一 硅及其化合物 (一)硅 1．硅元素的存在及理化性质 存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在 物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 化学性质 硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子 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↑ 与O2反应 Si＋O2SiO2 与Cl2反应 Si＋2Cl2SiCl4 与C反应 Si＋CSiC 2．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅 (1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 注意 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅 (2)工业制备高纯硅的原理 工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应 ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 3．硅主要的用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料 注意 (1)硅单质的特性 ①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力 ③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)硅与NaOH溶液的反应本质 在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： (二)二氧化硅(SiO2) 1. SiO2结构及性质 存在 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅 物理性质 SiO2不溶于水，熔点高，硬度大 结构 SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体 ①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的 ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2 ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键 化学性质 (1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水 ①SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 (2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃) 注意 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体 2．二氧化硅的用途 ①沙子是基本的建筑材料 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品 ④实验室中使用石英坩埚 ⑤SiO2用于制备硅 ⑥SiO2用于制造各种玻璃制品 (三)硅酸(H2SiO3) 原硅酸(H4SiO4) 1．硅酸的性质及用途 物理性质 硅酸是白色胶状沉淀 化学性质 (1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色 (2)不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O (3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O 用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的载体 2．硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 溶液变为红色 溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl 注意 ①SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3? SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl ②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？ 实验过程 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体 实验装置图 实验现象 有白色胶状沉淀物生成 实验结论 硅酸的酸性比碳酸弱 化学方程式 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 ③含硅化合物的特殊性 a．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3 b．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O c．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水 d．因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生 ④不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅 ⑤熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3 【逐点训练1】 1．芯片封装体中包含环氧树脂、铜箔、陶瓷、单晶硅等材料，其中属于新型无机非金属材料的是 A．环氧树脂 B．铜箔 C．单晶硅 D．陶瓷 2．我国科学家在硅衬底上成功合成材料，实现了黄光LED的重大突破，点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族，下列说法正确的是 A．Ga的价层电子排布是 B．中Ga与In化合价不同 C．单晶硅是半导体材料 D．是金属材料 3．化学与生活息息相关，下列对应关系错误的是 选项 物质 性质 用途 A 氢氧化钠 碱性 治疗胃酸过多 B 硬度大 作砂纸磨料 C 高铁酸钾 强氧化性 用于水的消毒、杀菌 D 导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维 A．A B．B C．C D．D 4．下列化学用语或图示表达正确的是 A．SiO2的电子式： B．固体HF中的链状结构片段： C．聚丙烯的结构简式： D．SO3的VSEPR模型： 5．“变化观念”是化学学科核心素养的重要组成部分，物质转化是实现物质制备和循环利用的关键。在给定条件下，下列物质间的转化均能一步实现的是 A． B． C． D． 6．下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 工业制硝酸 、均具有氧化性 B 酸性： 烷基为推电子基团，能降低羧基中键的极性 C 金刚石的熔点低于 共价晶体中共价键越强，其熔点越高 D 既能与溶液反应，又能与氢氟酸反应 是两性氧化物 A．A B．B C．C D．D 7．已知在常温下为无色液体，下列推测不正确的是 A．高温条件下，与水反应的方程式： B．乙醇可与反应，生成 C．氨气与反应，会出现白烟 D．可用钠还原制单质硅 8．下列实验操作及现象推出的相应结论正确的是 选项 实验操作及现象 结论 A 向溶液中加入硫酸，溶液变浑浊 硫酸能够氧化 B 在高温条件下，焦炭与反应，生成单质硅同时释放出易燃的一氧化碳气体 非金属性： C 向己烯和己烯的冠冠醚溶液中分别滴加酸性溶液，振荡后，后者褪色较快 能够与冠冠醚形成超分子，增大在有机溶液中的溶解度 D 将裹有锌皮的铁钉放在溶有NaCl溶液的琼脂上，并滴入酚酞和铁氰化钾溶液，裸露的铁钉周围变红 铁发生了吸氧腐蚀 A．A B．B C．C D．D 9．高纯硅在现代信息、半导体和光伏发电等产业中都有重要应用。主要发生下面三个反应： ①； ② ③。 反应②中可能生成以下几种沸点不同且易水解的化合物，这些化合物中氢元素电负性大于硅元素。(精馏是对分馏的优化) 物质 沸点/℃ 57.6 31.8 8.2 下列有关说法或操作错误的是 A．高纯度的二氧化硅可用于制造光导纤维 B．反应②和反应③的过程必须严格控制无水 C．水解只生成、HCl两种物质 D．反应②提纯的主要操作是精馏 10．我国众多珍贵文物承载着深厚文化底蕴。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．西汉文物丝缕玉衣中玉的主要成分是硅酸盐，若某种硅酸盐中Si的化合价为＋4价，则1 mol该硅酸盐含数目为(已知硅酸盐中每个Si原子连接4个O，形成四面体) B．清代广彩瓷碟的制作原料包含高岭土含金属离子数目等于 C．宋代大铜钟的铸造原料为铜合金，若用足量稀硝酸溶解铜合金，产生2.24 L(标准状况)NO时转移电子数目为 D．明清时期中国宫廷的金瓯永固杯(上镶有钻石)。12 g金刚石固体中含有6个六元环 考点二 碳及其重要化合物 1．碳单质 (1)存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体 (2)金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 正四面体空间网状结构 层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 “足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小、电的良导体 不导电 用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存 注意 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似 ②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应 (2)主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 2．碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3 热稳定性 正盐>酸式盐>碳酸 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 3．碳的氧化物(CO、CO2)的比较 CO CO2 物理性质 无色无味气体密度比空气小难溶于水 无色无味气体密度比空气大可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热炭反应 ②Mg在CO2中燃烧 与水反应 — CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 (澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 相互转化 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 4．CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 氧化性 2C＋SiO2Si＋2CO↑ CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 5．H2CO3与H2SiO3性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 【逐点训练2】 1．北京大学科研团队利用石墨烯研制出全球首个高效气体分子二极管。石墨烯属于 A．无机非金属材料 B．金属材料 C．有机高分子材料 D．复合材料 2．我国科学家首次合成了新型二维碳材料“石墨炔”，其结构片段如图所示。 下列说法正确的是 A．石墨炔属于烃 B．石墨炔的化学性质比石墨稳定 C．石墨炔可导电，属于金属材料 D．实验测得石墨炔孔径略大于分子的直径，因此可以用石墨炔做提纯薄膜 3．最近，某科研团队首次合成由10个碳原子组成的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是 A．环型中碳原子采用杂化 B．环型的熔点高于的熔点 C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到 D．环型与石墨烯互为同素异形体 4．能满足下列物质间直接转化关系，且推理成立的是 A．X可为铁，盐的水溶液一定显酸性 B．X可为铜，加热条件下和氧气反应生成氧化物1 C．X可为硅，氧化物2可用来制晶体硅 D．X可为碳，盐的热稳定性：Na2CO3>NaHCO3 5．我国化学家利用全氯代萘和全氯代蒽首次分别合成得到环形碳C10和C14，其过程如图所示： 其中C10的电子显微镜照片图： 下列说法正确的是 A．全氯代蒽的分子式为C12Cl10 B．C10分散到CCl4中可以形成胶体 C．环形碳C10和C14是碳元素的两种同位素 D．由全氯代萘得到C10的过程存在电子转移 6．下列离子方程式正确的是 A．Fe与稀硫酸反应： B．向H2S溶液中加入CuSO4溶液，生成黑色沉淀： C．用惰性电极电解MgCl2溶液： D．侯氏制碱(饱和食盐水中通入NH3和CO2)： 7．“价类二维图”是学习元素化合物的一种好方法。部分含碳或含硫物质的化合价与对应的分类如图所示。下列说法中，不正确的是 A．将气体a通入溴水中，溴水层可能褪色 B．将少量的c通入氯化钡溶液中，溶液变浑浊 C．检验g中含有h，可先加稀盐酸，再加氯化钡溶液 D．一定条件下，可实现a→c→d→h转化 8．多年来，研究人员一直无法在水体系中直接获得碳酸氢钙固体。我国科学家通过使钙离子和碳酸氢根离子在乙醇环境中直接反应，首次成功分离出碳酸氢钙晶体。下列说法不正确的是 A．分子中存在极性共价键 B．在水中的溶解度： C．受热分解能产生 D．向澄清石灰水中通入过量，所得溶液中含、 9. 利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是(　　)。 A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐 B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想 C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA D． 纳米金催化剂降低了反应的活化能 10．一种利用含钴废料(主要成分为，还含有少量、、、碳和有机物杂质)制备的工艺流程如图。 下列说法错误的是 A．550℃焙烧的目的是除去碳和有机物杂质 B．滤渣2的主要成分为、 C．气体X溶于水可返回调pH工序重复利用 D．高温焙烧工序发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 考点三 无机非金属材料 1．无机非金属材料 (1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素 (2)特点：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 (3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥 2．硅酸盐 (1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分 (2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水 (3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。其结构示意图为 (4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成 表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示：K2O·Al2O3·6SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 (1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃 (2)物理性质：白色固体，可溶于水 (3)化学性质 ①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) ②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 (4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂 4．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 —— 主要原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土 反应原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理 化学变化 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 —— 特性 水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬) 非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 5．新型陶瓷 (1)新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 (2)新型陶瓷的种类与用途 ①碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等 ②高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 ③压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 ④透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等 ⑤超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 6．碳纳米材料：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料 (1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 (2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景 常见的碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 【逐点训练3】 1. “挖掘文物价值，讲好中国故事”。下列文物中主要成分属于硅酸盐的是( )    A．战国透雕龙凤纹铜铺首 B．元代青花釉里红开光贴花盖罐 C．宋水晶珠串 D．清梅花图纸本页册 2.“嫦娥五号”带回了月壤样品，将月壤进行20倍放大后能明显看到褐色的玻璃状物质。下列有关玻璃的说法中正确的是(　　) A．普通玻璃的原料是烧碱、石英砂、石灰石 B．普通玻璃和石英玻璃都属于硅酸盐产品 C．制备普通玻璃时的反应之一为Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3 D．普通玻璃用于镶嵌建筑物的门窗、墙面，但其不具有保温和防辐射等特征 3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　) A．这是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 4．下列关于材料的叙述中正确的是(　　) A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机 B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料 C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以硅酸盐都不溶于水 D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐 5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(　　) A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差 C．高温结构材料具有耐高温、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不同 6．水玻璃(Na2SiO3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(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程，下列说法正确的是(　　) 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A与操作B完全相同 C．该流程中硅元素的化合价发生改变 D．反应器中发生的反应为氧化还原反应 7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　) A．青石棉是一种硅酸盐材料 B．青石棉溶于足量的硝酸得到澄清溶液 C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 8．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径约6～9 nm，在低于－183 ℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述错误的是(　　) A．“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体 B．把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中能产生丁达尔效应 C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳单质 D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同 9. 氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是 A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸 10. 氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是( ) A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 1．中国传统色凝脂为温润的乳白色，常见于德化白瓷、羊脂白玉、珍珠粉、肌肤凝脂质感，无额外添加白色颜料。下列说法正确的是 A．烧制德化白瓷，应选用Fe2O3含量较高的泥料 B．羊脂白玉［］属于无机非金属材料 C．珍珠粉的成分是碳酸钙，由于难溶于水，应属于弱电解质 D．肌肤表层的皮脂膜含有油脂，油脂属于有机高分子化合物 2．劳动创造美好生活。下列对劳动项目涉及的相关化学知识表述错误的是 选项 劳动项目 化学知识 A 砂纸磨刀 制作砂纸的SiC熔点很高 B 用洗涤剂洗去油污 油污疏水，会被包裹在表面活性剂形成的胶束内腔 C 制备腊肉、香肠时添加NaNO2 NaNO2具有防腐和护色作用 D 将Cl2通入NaOH溶液制成漂白液代替氯水 NaClO溶液常温下分解比HClO慢 A．A B．B C．C D．D 3．硅酸盐是地壳岩石的主要成分，某硅酸盐阴离子是以硅氧四面体为结构单元的无限伸展的双链结构(如图)。下列说法错误的是 A．电负性： B．硅氧四面体结构单元中采取杂化 C．该阴离子的化学式可表示为 D．该硅酸盐中存在离子键和极性共价键 4．下列方程式正确的是 A．工业制粗硅：C + SiO2 Si + CO2↑ B．泡沫灭火器的工作原理：2Al3+ + 3CO + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑ C．将过量SO2通入NaClO溶液中：ClO- + SO2 + H2O = Cl- + SO + 2H+ D．与足量KMnO4(H+)溶液反应： 5．下列反应方程式正确的是 A．向丙烯醛中加入足量溴水： B．向硫酸溶液中滴加少量碳酸氢钡溶液： C．用氢氟酸刻蚀玻璃： D．向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳： 6．关于下列物质间的直接转化关系，推理不正确的是 A．Z可为，可由Z制得X的胶体 B．Y可为，盐的热稳定性： C．X可为，Y可使品红溶液褪色 D．X、Y、Z不可能是硅及其化合物 7．已知、、、四种短周期主族元素的原子序数依次增大。基态原子的价电子中有3个未成对电子，与相邻，、的核电荷数之比为，基态原子的价电子中能级和能级的电子数相等。下列说法错误的是 A．元素电负性：X＞Y＞M＞Z B．和的简单氢化物中两中心原子均采取杂化 C．1 mol单质分别与足量、的单质反应转移的电子数目相同 D．是一种新型陶瓷材料 8．如图转化关系中，固体和固体在加热条件下反应生成气体、固体和，可用于检验液氯泄漏，是一种强酸，是大理石的主要成分。下列说法正确的是 A．可用湿润的蓝色石蕊试纸检验气体 B．是一种无色无味、无毒的气体 C．的稀溶液可用来处理银镜实验中试管内壁上附着的银 D．实验室常用固体与稀硫酸制备气体 9．工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列表述不正确的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．的VSEPR模型为四面体形 C．原料气和应充分去除水和氧气 D．含键的数目约为 10．工业上，一种以石英砂()为原料制取单质硅的工艺流程如图： 下列说法错误的是 A．石英和单质硅都是半导体 B．①中发生反应： C．中为价，说明②中发生了氧化还原反应 D．③中CO氛围起到保护气的作用 11．利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．实验室制取胶体 B．加热熔融NaOH固体 C．氨气的尾气吸收 D．除去中的 A．A B．B C．C D．D 12．二氧化硅和硅酸盐都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成(其中O表示氧原子，中心黑点·表示硅原子)。晶态和非晶态二氧化硅的X射线衍射图如图a所示，无限长单链结构的多硅酸根离子如图b所示，下列说法正确的是 A．是分子晶体 B．硅酸盐均难溶于水 C．图a中N线表示晶态二氧化硅 D．图b中硅原子和氧原子的个数之比为 13．硅元素的价—类二维图如图所示。设表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．1 mol 的晶体含有个Si—Si键 B．d的酸性比碳酸弱 C．若e为硅酸钠，其溶液可制作耐火材料 D．b和焦炭、氯气反应可制备四氯化硅，其化学方程式为 14．关于反应的说法中不正确的是 A．脱水后的产物是 B．此反应为非氧化还原反应 C．碳与硅同族，推测在常温下也可以发生这个反应 D．类似地，水解的产物有磷酸 15．下列用如图所示的装置及所选试剂能达到实验目的的是 选项 仪器a中的试剂 仪器b中的试剂 仪器c中的试剂 实验目的 A 浓盐酸 二氧化锰固体 KBr溶液 验证氧化性： B 纯碱 溶液 验证酸性： C 溶液 亚硫酸钠固体 溴水 制取并验证其具有还原性 D 稀硫酸 溶液X 溶液 验证溶液X中含有 A．A B．B C．C D．D 16．三氯甲硅烷()是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为℃，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品。回答下列问题： 已知：①(浓)        ②，中H化合价为 (1)Ⅰ装置中橡胶管的作用是___________。 (2)上述装置依次连接的合理顺序为___________，a→___，___→___，___→___(按气流方向，用小写字母表示)。实验过程中，应先点燃装置___________(填“Ⅰ”或“Ⅳ”)的酒精灯。 (3)装置Ⅲ中盛放的试剂是___________，(填序号，下同)c中盛放的试剂可以是___________。 ①碱石灰  ②无水  ③  ④氧化钙  ⑤浓硫酸  ⑥NaOH溶液 (4)装置Ⅱ中冰盐浴的作用为___________。 (5)遇水会产生和两种酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为___________。 17．氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，常温下化学性质稳定，不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和空气合成氮化硅的工艺流程如图： 已知：高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 请回答下列问题： (1)氮化硅的化学式为___________；空气净化时，铜屑的作用是除去氮气中含有___________。 (2)稀酸X可能是___________(填序号)。 A．硫酸        B．硝酸        C．氢氟酸 (3)连接真空装置是为了___________。 (4)氮化硅的晶体类型为___________，氮化硅硬度大于单质硅，原因是___________。 (5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号) ①硬度大   ②熔点高   ③可以导电   ④存在单个分子   ⑤可作为高温结构陶瓷   ⑥可制作高速切削刀具 (6)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为(M代表金属离子)。若M为二价阳离子，则___________；常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛()，请写出化学反应方程式：___________。 18．铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为主要杂质为FeO、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示。 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧的目的是钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐。其中含铬化合物主要为_______(填化学式)，写出：SiO2与Na2CO3发生反应的化学方程式_______。 (2)Fe元素在_______(填操作单元的名称)过程中以_______物质除去(写化学式)。第二次酸化除了把钒元素以V2O5形式沉淀，另一主要目的是_______。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是_______。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致_______；pH>9时，会导致_______。 (5)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为_______。 19．是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： (1)Si在元素周期表中的位置_______，下列关于含硅化合物说法错误的是_______。 A．是分子晶体 B．透辉石()可表示为 C．镁橄榄石()在一定条件下可以与HCl反应 (2)烧渣是LiCl、和的混合物，请写出“500℃焙烧”的化学方程式_______。“焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式解释产生大量烟雾的原因_______。 (3)“操作X”是_______。 (4)鉴别洗净的“滤饼2”和固体常用方法的名称为_______。 (5)在纯氧中加热分解，测得升温过程中固体的质量变化如下图所示。加热分解制备需要控制的温度范围为_______。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $