資源簡介

第 15 講 硅　無機非金屬材料
01 掌握 Si 元素的單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。
02 掌握無機非金屬材料的性質(zhì)和用途。
考點一：碳族元素　硅和二氧化硅
重點·夯基易錯
1．碳族元素概述
(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA 族元素，又稱碳族元素，其價電子排布式為 ns2np2。
(2)碳的單質(zhì)
①碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。
②幾種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點
金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)，C60 是由 60 個碳原子形成的足球狀分子
晶體。
2．硅單質(zhì)
3．二氧化硅
1．12C、13C、14C 是碳的三種同素異形體(　　)
2．金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)(　　)
3．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(　　)
4．Si 是半導(dǎo)體材料，可用于制作太陽能電池(　　)
5．SiO2與 NaOH 溶液反應(yīng)生成鹽和水，也可以和氫氟酸反應(yīng)，所以 SiO2是兩性氧化物(　　)
6．合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機非金屬材料。(　 　)
7．晶體硅熔點高、硬度大，所以可用于制作半導(dǎo)體材料。(　 　)
8．二氧化硅不與強酸反應(yīng)，可用石英器皿盛放氫氟酸。(　 　)
9．SiO2可與氫氟酸反應(yīng)，所以氫氟酸不能保存在玻璃瓶中。(　 　)
10．向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強。(　 　)
【答案】　1.×　2.×　3.×　4.√　5.× 6.× 7.× 8.× 9.√ 10.×
方法·規(guī)律總結(jié)
(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氫氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。
(2)NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶。
(3)用石英砂和焦炭制備粗硅的反應(yīng)必須要隔絕空氣在電爐中進行，得到的氧化產(chǎn)物是 CO 而不是 CO2。
(4)硅與堿溶液反應(yīng)時，硅為還原劑，H2O 為氧化劑。
Si＋2NaOH＋4H4e－2O===Na2SiO3＋2H2↑＋3H2O。
(5)SiO2雖然即能與 NaOH 溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，但不屬于兩性氧化物，屬于酸性氧化物。
(6)酸性氧化物一般和水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，SiO2雖然是 H2SiO3的酸酐，但它不與水反應(yīng)，不能直接與水作
用制備 H2SiO3。
高溫
(7)不能依據(jù)反應(yīng) 2C＋SiO2 === == Si＋2CO↑來說明 C 的還原性比 Si 強，也不能依據(jù)反應(yīng) SiO2＋Na2CO3
高溫
=== == Na2SiO3＋CO2↑來說明 SiO2水化物的酸性比 H2CO3強。
點撥·能力培養(yǎng)
1．下列關(guān)于硅的說法不正確的是(　　)
A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體
B．硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料
C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)
【答案】　C
【解析】　晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，它是灰黑色、有金屬光澤的非金屬固體，故 A 正確；硅常溫下能
和 HF 溶液、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故 C 錯誤；在加熱時，硅能與氧氣或氯氣反應(yīng)生成二氧化硅或四氯化硅，
故 D 正確。
2．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e 是對
①～⑤反應(yīng)中 SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是(　　)
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
高溫
②SiO2＋2C === == Si＋2CO↑
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
高溫
④Na2CO3＋SiO2 === == Na2SiO3＋CO2↑
高溫
⑤SiO2＋3C === == SiC＋2CO↑
a．反應(yīng)①中 SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃
b．反應(yīng)②中 SiO2表現(xiàn)出氧化性
c．反應(yīng)③中 SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性
d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理
e．反應(yīng)⑤中 SiO2未參加氧化還原反應(yīng)
A．a(chǎn)ce B．bde C．cde D．a(chǎn)b
【答案】　B
【解析】　通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，a、c 判斷錯誤；反應(yīng)②是一個置換反應(yīng)，其
中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b 判斷正確；反應(yīng)④是一個復(fù)分解反應(yīng)，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮
發(fā)的二氧化碳，d 判斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價由 0 價變?yōu)椋? 價和＋2 價，硅和氧的化合價都沒有改變，
因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e 判斷正確。
真題·明考向
1．（2024·河北·高考真題）燕趙大地歷史悠久，文化燦爛。對下列河北博物院館藏文物的說法錯誤的是
A．青銅鋪首主要成分是銅錫合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸鹽
C．石質(zhì)浮雕主要成分是碳酸鈣 D．青花釉里紅瓷蓋罐主要成分是硫酸鈣
【答案】D
【解析】A．青銅鋪首是青銅器，青銅的主要成分是銅錫合金，A 正確；
B．透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸鹽，B 正確；
C．石質(zhì)浮雕是漢白玉，漢白玉的主要成分是碳酸鈣，C 正確；
D．青花釉里紅瓷蓋罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，D 錯誤；
故選 D。
2．（2023·天津·高考真題）下列常見物質(zhì)及用途，錯誤的是
A．氫氧化鋁可用于治療胃酸過多
B．SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維
C．Fe2O3是鐵紅，可以用作染料
D．鈉起火，可以使用水基滅火器撲滅
【答案】D
【解析】A．胃酸中含有 HCl，氫氧化鋁可以與 HCl 反應(yīng)，能用于治療胃酸過多，A 正確；
B．SiO2具有良好的光學(xué)特性，可用于制造光導(dǎo)纖維，B 正確；
C．Fe2O3是一種紅色粉末，俗稱鐵紅，常用作紅色染料，C 正確；
D．鈉能與水反應(yīng)生成易燃性氣體氫氣，不能使用水基滅火器撲滅，D 錯誤；
故選 D。
考點二：無機非金屬材料
重點·夯基易錯
1．常見硅酸鹽材料比較
水泥 玻璃 陶瓷
生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 黏土
主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯
2.新型無機非金屬材料
(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如 SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。
(2)碳納米材料
①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
(3)特殊功能的含硅材料
①碳化硅共價晶體，具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。
②含硅元素 4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。
1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽(　　)
2．二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃(　　)
3．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作(　　)
4．壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化(　　)
5．石墨烯的電阻率低，熱導(dǎo)率也低(　　)
6．傳統(tǒng)的無機非金屬材料均為硅酸鹽材料(　　)
【答案】　1.×　2.√　3.√　4.√　5.×　6.×
方法·規(guī)律總結(jié)
1．新型無機非金屬材料
材料類別 主要特性 示例 用途
高溫結(jié)構(gòu) 能承受高 氮化硅 汽輪機葉片、軸承、永久
陶瓷 溫，強度高 陶瓷 性模具等
半導(dǎo)體 具有電學(xué) 二氧化錫
集成電路中的半導(dǎo)體
陶瓷 特性 陶瓷
具有光
光學(xué)材料 光導(dǎo)纖維 光纜通信、醫(yī)療、照明等
學(xué)特性
具有生 氧化鋁 人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接
生物陶瓷
物功能 陶瓷 骨螺釘
2．特殊功能的含硅材料
(1)SiC(俗稱_金剛砂__)具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度大，可用作砂紙、砂輪的磨料。
(2)含硅 4%硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，可用作_變壓器__的鐵芯。
(3)硅橡膠具有耐高溫、耐低溫的性質(zhì)。
點撥·能力培養(yǎng)
1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼
灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：
下列說法正確的是(　　)
A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值
B．操作 A 與操作 B 完全相同
C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變
D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
【答案】　A
【解析】　A 項，稻殼灰來源廣泛，價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，正確；B 項，操作
A 為過濾，操作 B 為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C 項，二氧化硅中硅元素的化合價是＋4 價，硅
酸鈉中硅元素的化合價也是＋4 價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D 項，反應(yīng)器中發(fā)
生的反應(yīng)為 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反應(yīng)沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯誤。
2．新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型
如圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．石墨烯是一種新型化合物
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異形體
D．氧化石墨烯具有一定的親水性
【答案】　D
【解析】　石墨烯是碳的單質(zhì)，A 錯誤；氧化石墨烯含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同
素異形體，B、C 錯誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有的羥基和羧基為親水基團，所以它具有一定的親水性，
D 正確。
真題·明考向
1．（2023·湖北·高考真題）工業(yè)制備高純硅的主要過程如下：
石英砂 焦炭 HCl H21 800 ~200 0 粗硅 3 00 SiHCl℃ ℃ 3 1 100 ℃ 高純硅
下列說法錯誤的是
高溫
A．制備粗硅的反應(yīng)方程式為SiO2 + 2C Si + 2CO
B．1molSi 含 Si-Si 鍵的數(shù)目約為4 6.02 1023
C．原料氣 HCl 和H2 應(yīng)充分去除水和氧氣
D．生成SiHCl3的反應(yīng)為熵減過程
【答案】B
【解析】A. SiO2 和C 在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成Si和CO，因此，制備粗硅的反應(yīng)方程式為
高溫
SiO2 + 2C Si + 2CO ，A 說法正確；
B. 在晶體硅中，每個 Si 與其周圍的 4 個 Si 形成共價鍵并形成立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此，平均每個 Si 形成 2
個共價鍵， 1mol Si 含 Si-Si 鍵的數(shù)目約為 2 6.02 1023，B 說法錯誤；
C. HCl 易與水形成鹽酸，在一定的條件下氧氣可以將 HCl 氧化；H2 在高溫下遇到氧氣能發(fā)生反應(yīng)生成水，
且其易燃易爆，其與SiHCl3在高溫下反應(yīng)生成硅和 HCl，因此，原料氣 HCl 和H2 應(yīng)充分去除水和氧氣 ，C
說法正確；
300℃
D. Si + 3HCl SiHCl3 + H2，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，因此，生成SiHCl3的反應(yīng)為熵減過程，D
說法正確；
綜上所述，本題選 B。
2．（2022·河北·高考真題）化學(xué)是材料科學(xué)的基礎(chǔ)。下列說法錯誤的是
A．制造 5G 芯片的氮化鋁晶圓屬于無機非金屬材料
B．制造阻燃或防火線纜的橡膠不能由加聚反應(yīng)合成
C．制造特種防護服的芳綸纖維屬于有機高分子材料
D．可降解聚乳酸塑料的推廣應(yīng)用可減少“白色污染”
【答案】B
【解析】A．氮化鋁是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，屬于新型的無機非金屬材料，A 正確；
B．天然橡膠的單體為異戊二烯，合成橡膠的單體如順丁烯等中均含有碳碳雙鍵，通過加聚反應(yīng)合成制得橡
膠，B 錯誤；
C．“滌綸”“錦綸”“腈綸”“丙綸”“維綸”“氯綸”“芳綸”等均為合成纖維，屬于有機高分子材料，C 正確；
D．可降解聚乳酸塑料的推廣應(yīng)用，可以減少難以降解塑料的使用，從而減少“白色污染”，D 正確；
故答案為：B。
3．（2022·河北·高考真題）定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是
A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料 B．陶瓷主要成分為SiO2 和MgO
C．陶瓷燒制的過程為物理變化 D．白瓷的白色是因鐵含量較高
【答案】A
【解析】A．陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開關(guān)外包裝和器件，
A 正確；
B．陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是 SiO2和 MgO，B 錯誤；
C．陶瓷燒制過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C 錯誤；
D．由于 Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因為鐵
含量較低甚至幾乎不含，D 錯誤；
故答案為：A。
4．（2022·浙江·高考真題）尖晶石礦的主要成分為MgAl2O4 (含SiO2 雜質(zhì))。已知：
MgAl2O4 (s)+4Cl2 (g)=MgCl2 (s)+2AlCl3(g)+2O2 (g) ΔH>0。該反應(yīng)難以發(fā)生，但采用“加炭氯化法”可以制備
MgCl2 和AlCl3，同時還可得到副產(chǎn)物SiCl4 (SiCl4 沸點為58℃，AlCl3在180℃升華)：
高溫
MgAl2O4 (s)+4C(s)+4Cl2 (g) MgCl2 (s)+2AlCl3(g)+4CO(g) 。下列說法不正確的是
A．制備時要保持無水環(huán)境
B．輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在180℃以上
C．氯化時加炭，既增大了反應(yīng)的趨勢，又為氯化提供了能量
D．為避免產(chǎn)生大量CO2，反應(yīng)過程中需保持炭過量
【答案】D
【解析】A．由于高溫條件下，C 與 H2O 將反應(yīng)生成 CO 和 H2，且 AlCl3、MgCl2在高溫下均易水解，生成
的 HCl 揮發(fā)后促進 AlCl3、MgCl2水解，導(dǎo)致所得產(chǎn)物不純，故制備時要保持無水環(huán)境，A 正確；
B．由題干信息可知，AlCl3在180℃升華，故輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在180℃以上，B 正確；
C．由題干信息可知，不加炭的氯化反應(yīng)很難進行，則氯化時加炭，既增大了反應(yīng)的趨勢，同時 C 被氧化為
CO 放出熱量，則又為氯化提供了能量，C 正確；
高溫 高溫
D．反應(yīng)過程中若保持炭過量，則可能發(fā)生反應(yīng)：SiO2+2C Si+2CO 或者 SiO2+3C SiC+2CO，導(dǎo)致
獲得的固體產(chǎn)物 MgCl2中含有 Si、SiC 等雜質(zhì)，D 錯誤；
故答案為：D。
演練·提能力
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，常用于制造光導(dǎo)纖維(　×　)
(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導(dǎo)纖維(　√　)
(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(　√　)
(4)單晶硅熔點高，所以可用作半導(dǎo)體材料(　×　)
(5)冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料(　√　)
(6)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(　×　)
【答案】(1)(　×　)(2)(　√　)(3)(　√　)(4)(　×　)(5)(　√　)(6)(　×　)
2．（2022·浙江·高考真題）下列說法不正確的是
A．晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，常用于制造光導(dǎo)纖維
B．高壓鈉燈發(fā)出的黃光透霧能力強、射程遠，可用于道路照明
C．氧化鋁熔點高，常用于制造耐高溫材料
D．用石灰石-石膏法對燃煤煙氣進行脫硫，同時可得到石膏
【答案】A
【解析】A．晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，可用于制造晶體管、集成電路
等，而二氧化硅常用于制造光導(dǎo)纖維，A 錯誤；
B．鈉的焰色反應(yīng)為黃色，可用作透霧能力強的高壓鈉燈，B 正確；
C．耐高溫材料應(yīng)具有高熔點的性質(zhì)，氧化鋁熔點高，可用作耐高溫材料，C 正確；
高溫
D．石灰石的主要成分為碳酸鈣，石灰石-石膏法脫硫過程中發(fā)生反應(yīng)：CaCO3 = CaO+CO2↑，
SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D 正確；
答案選 A。
3．（2022·廣東·高考真題）陳述Ⅰ和Ⅱ均正確但不具有因果關(guān)系的是
選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ
A 用焦炭和石英砂制取粗硅 SiO2 可制作光導(dǎo)纖維
B 利用海水制取溴和鎂單質(zhì) Br- 可被氧化，Mg2+ 可被還原
C 石油裂解氣能使溴的CCl4 溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不飽和烴
D FeCl3 水解可生成Fe OH 3膠體 FeCl3 可用作凈水劑
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】A．焦炭具有還原性，工業(yè)上常利用焦炭與石英砂（SiO2）在高溫條件下制備粗硅，這與 SiO2是否
做光導(dǎo)纖維無因果關(guān)系，故 A 符合題意；
B．海水中存在溴離子，可向其中通入氯氣等氧化劑將其氧化為溴單質(zhì)，再經(jīng)過萃取蒸餾物理操作分離提純
溴單質(zhì)，另外，通過富集海水中的鎂離子，經(jīng)過沉淀、溶解等操作得到無水氯化鎂，隨后電解熔融氯化鎂
可制備得到鎂單質(zhì)，陳述 I 和陳述 II 均正確，且具有因果關(guān)系，B 不符合題意；
C．石油在催化劑加熱條件下進行裂解可得到乙烯等不飽和烴，從而使溴的 CCl4溶液褪色，陳述 I 和陳述
II 均正確，且具有因果關(guān)系，C 不符合題意；
D．FeCl3溶液中鐵離子可發(fā)生水解，生成具有吸附性的氫氧化鐵膠體，從而可用作凈水劑，陳述 I 和陳述
II 均正確，且具有因果關(guān)系，D 不符合題意；
綜上所述，答案為 A。
4．（2024·廣東·高考真題）嘀嗒嘀嗒，時間都去哪兒了！計時器的發(fā)展史銘刻著化學(xué)的貢獻。下列說法不正
確的是
A．制作日晷圓盤的石材，屬于無機非金屬材料
B．機械表中由鉬鈷鎳鉻等元素組成的發(fā)條，其材質(zhì)屬于合金
C．基于石英晶體振蕩特性計時的石英表，其中石英的成分為SiC
D 135．目前“北京時間”授時以銫原子鐘為基準(zhǔn)， 55 Cs 的質(zhì)子數(shù)為 55
【答案】C
【解析】A．制作日晷圓盤的石材主要為大理石，屬于無機非金屬材料，A 正確；
B．由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的混合物稱為合金，機械表
中由鉬鈷鎳鉻等元素組成的發(fā)條，其材質(zhì)屬于合金，B 正確；
C．基于石英晶體振蕩特性計時的石英表，其中石英的成分為 SiO2，C 錯誤；
D 135．目前“北京時間”授時以銫原子鐘為基準(zhǔn)， 55Cs 的質(zhì)量數(shù)為 135，質(zhì)子數(shù)為 55，D 正確；
故選 C。
5．（2024 高三·全國·專題練習(xí)）我國“蛟龍”號載人潛水器的外殼是耐超高壓的鈦合金。下面有關(guān)合金的說法
中正確的是
A．鈦合金是一種新型金屬單質(zhì) B．Ti - Fe合金是新型儲氫合金
C．鈦合金的性質(zhì)與鈦單質(zhì)相同 D．鋼和硬鋁中都沒有非金屬元素
【答案】B
【解析】A．合金是由金屬與金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，不是新的單質(zhì)，故 A
錯誤；
B．氫是理想的能源，氫能為清潔、無環(huán)境公害的可再生能源，Ti-Fe 合金與氫反應(yīng)后以金屬氫化物形式吸
氫，生成的金屬氫化物加熱后釋放出氫，可有效地利用這一特性儲氫，故 B 正確；
C．合金與它的成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械加工性能，故 C 錯誤；
D．鋼的含碳量為0.03% ~ 2% ，硬鋁中含有少量硅，含有非金屬元素，故 D 錯誤；
答案選 B。
6．（2024·遼寧沈陽·模擬預(yù)測）下列關(guān)于物質(zhì)的性質(zhì)、用途等描述錯誤的是
A．工業(yè)上，用氯氣和熱的石灰乳制備漂白粉、漂粉精
B．在葡萄酒中添加適量的 SO2能殺滅微生物并防止葡萄酒的氧化變質(zhì)
C．儲氫合金是一類能大量吸收 H2，并與 H2結(jié)合成金屬氫化物的材料
D．高鐵酸鉀(K2FeO4)在水處理過程中涉及的變化過程有：氧化還原反應(yīng)、蛋白質(zhì)變性、鹽類水解、膠
體聚沉等
【答案】A
【解析】A．工業(yè)上用氯氣與冷的石灰乳作用制成漂白粉或漂粉精，方程式為：
2Ca(OH)2+2Cl2═CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，A 錯誤；
B．二氧化硫具有還原性，并且可以殺菌、抗氧化，在葡萄酒中添加適量的二氧化硫能殺滅微生物并防止葡
萄酒的氧化變質(zhì)，B 正確；
C．儲氫合金是一類能大量吸收 H2，并與 H2 結(jié)合成金屬氫化物的材料，C 正確；
D．高鐵酸鉀具有強氧化性，能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性達到殺菌消毒的作用，被還原生成鐵離子在溶液中水解成
生成氫氧化鐵膠體，膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)聚沉而達到凈水的作用，則水處理過程中涉及的變化有氧化還
原反應(yīng)、蛋白質(zhì)的變性、鹽類的水解、膠體的聚沉等，故 D 正確；
故選 A。
7．(2022·河北，1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是(　　)
A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料
B．陶瓷主要成分為 SiO2和 MgO
C．陶瓷燒制的過程為物理變化
D．白瓷的白色是因鐵含量較高
【答案】　A
【解析】　陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，A 正確；陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不
是 SiO2和 MgO，B 錯誤；陶瓷燒制過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C 錯誤；由
于 Fe2＋、Fe3＋和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越高，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因為鐵含量
較低甚至幾乎不含，D 錯誤。
8．(2022·廣東，3)廣東一直是我國對外交流的重要窗口，館藏文物是其歷史見證。下列文物主要由硅酸鹽
制成的是(　　)
文物
選項 A.南宋鎏金飾品 B.蒜頭紋銀盒 C.廣彩瓷咖啡杯 D.銅鍍金鐘座
【答案】　C
【解析】　鎏金飾品主要由合金材料制成，故 A 項不符合題意；蒜頭紋銀盒的主要成分為金屬銀，故 B 項
不符合題意；廣彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸鹽產(chǎn)品燒制而成，其主要成分為硅酸鹽，故 C 項符合題意；銅
鍍金鐘座由銅和金等金屬制成，故 D 項不符合題意。
9．陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的
是(　　)
A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵
B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成
C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽
D．陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點
【答案】　A
【解析】　“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A 項錯誤；秦兵
馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，B 項正確；陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)贫桑瑢儆谌嗽觳牧希?br/>主要成分是硅酸鹽，C 項正確；陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中硅元素化合價處于最高價，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，
具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點，D 項正確。
10．科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：
△
容器①中進行的反應(yīng)為①Si(粗)＋3HCl(g) === == SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應(yīng)為②SiHCl3＋H2
==高=溫 == Si(純)＋3HCl。下列說法不正確的是(　　)
A．該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用
B．①和②互為可逆反應(yīng)
C．該流程中需要隔絕空氣
H
D HCl aq 2．粗硅制備不能通過 SiO2 ― ― ―→SiCl4 ―高― 溫 →Si 實現(xiàn)
【答案】　B
【解析】　A 項，反應(yīng)②中生成的 HCl 在反應(yīng)①中循環(huán)利用，反應(yīng)①中生成的 H2在反應(yīng)②中循環(huán)利用，正
確；B 項，反應(yīng)①與反應(yīng)②的反應(yīng)溫度不一致，不是可逆反應(yīng)，錯誤；C 項，高溫條件下，Si、SiHCl3、H2
都與 O2反應(yīng)，故需隔絕空氣，正確；D 項，SiO2不與 HCl 反應(yīng)，不能通過上述途徑制硅，正確。
11．水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為 CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧
化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：
回答下列問題：
(1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是
____________________________________，還可以使用____________代替硝酸。
(2)沉淀 A 的主要成分是______________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
_______________________________________________________。
(3)加氨水過程中加熱的目的是_________________________________________________。沉淀 B 的主要成分
為____________、____________(填化學(xué)式)。
(4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀 H2SO4處理后，用 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定
反應(yīng)為：MnO－4 ＋H＋＋H2C2O 2＋4―→Mn ＋CO2＋H2O。實驗中稱取 0.400 g 水泥樣品，滴定時消耗了 0.050 0
mol·L － 1 的 KMnO4 溶 液 36.00 mL ， 則 該 水 泥 樣 品 中 鈣 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為
________________________________________________________________________。
【答案】　(1)將樣品中可能存在的 Fe2＋氧化為 Fe3＋　H2O2　(2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　(3)防止
膠體生成，易于沉淀分離　Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)45.0%
【解析】　(1)水泥樣品中含有鐵的氧化物。加入鹽酸后的溶液中可能含有 Fe3＋、Fe2＋，F(xiàn)e2＋在 pH 為 4～5
時不能形成沉淀除去，所以需要先加入氧化劑將 Fe2＋氧化為 Fe3＋，故加入硝酸的目的是將樣品中可能存在
的 Fe2＋氧化為 Fe3＋；雙氧水是一種強氧化劑，可將 Fe2＋氧化為 Fe3＋，本身被還原為水，不會引入新的雜質(zhì)
離子，故可用雙氧水代替硝酸。
(2)鈣、鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物都能溶于鹽酸和硝酸的混合液，而二氧化硅不與鹽酸、硝酸反應(yīng)，故沉
淀 A 的主要成分為 SiO2；二氧化硅可與氫氟酸反應(yīng)，生成四氟化硅和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 SiO2＋
4HF===SiF4↑＋2H2O。
(3)Fe3＋和 Al3＋在 pH 為 4～5 時可水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁，水解過程中會生成氫氧化鐵膠體和氫氧化
鋁膠體，不利于分離出沉淀，加熱可使膠體聚沉，有利于分離出沉淀。
(4)根據(jù)化合價升降法、電荷守恒和質(zhì)量守恒配平可得：2MnO－4 ＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，
設(shè)含鈣的物質(zhì)的量為 x mol，由反應(yīng)方程式和鈣元素守恒可得關(guān)系式：
5Ca2＋　　～　　5H C O 　　～　　2MnO－2 2 4 4
5 mol　　　　　　　　　　　　　　2 mol
x mol　　　　0.050 0 mol·L－1×36.00×10－3L
解得 x＝4.5×10－3，則 0.400 g 水泥樣品中鈣元素的質(zhì)量為 4.5×10－3 mol×40 g·mol－1＝0.180 g，故該水泥樣
0.180 g
品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%＝45.0%。
0.400 g
12．晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：
300 ℃
①粗硅與干燥的 HCl 氣體反應(yīng)制得 SiHCl3：Si(粗)＋3HCl === == SiHCl3＋H2；
②經(jīng)過純化的 SiHCl3與過量 H2在 1 000～1 100 ℃下反應(yīng)制得純硅。
回答相關(guān)問題：
(1)粗硅與 HCl 氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到 SiHCl3(沸點為 36.5 ℃)，只含有少量 SiCl4(沸點為 57.6 ℃)和
HCl(沸點為－84.7 ℃)，提純 SiHCl3的方法為______________________________。
(2)用 SiHCl3與過量 H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置已略去)：
①在加熱 D 裝置前應(yīng)先打開 A 裝置中分液漏斗的活塞，目的是_________________________。
②C 裝置中燒瓶需要加熱，采用的方法是____________________________________________。
答案　(1)蒸餾　(2)①排出裝置內(nèi)的空氣，以防爆炸?、谒〖訜?br/>13．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000 多塊鋁板和 1 200 多塊玻璃等建成。
(1) 鋁 板 易 被 燒 堿 腐 蝕 ， 玻 璃 易 被 氫 氟 酸 腐 蝕 ， 原 因 分 別 為 __________________________ 、
_______________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。
(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)
的化學(xué)方程式為________________________________(任寫一個)。
(3)石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化學(xué)式)。
(4)要將 NaOH 高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝
C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
【答案】　(1)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
高溫 高溫
(2)石灰石　SiO2＋Na2CO3 === == Na2SiO3＋CO2↑(或 SiO2＋CaCO3 === == CaSiO3＋CO2↑)
(3)SiO2　(4)D
【解析】　(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料為石灰石。制備普通玻璃的主要反應(yīng)的化
高溫 高溫
學(xué)方程式有 SiO2＋Na2CO3 === == Na2SiO3＋CO2↑或 SiO2＋CaCO3 === == CaSiO3＋CO2↑。(4)普通玻璃
坩堝和石英玻璃坩堝中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故 A、B 不選；氧化鋁坩堝中的氧化鋁能夠
與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故 C 不選；鐵與熔融的氫氧化鈉不反應(yīng)，故 D 選。
14．氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石
英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
其中—NH2中各元素的化合價與 NH3相同。
請回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以 NaOH 為例，用化學(xué)方程式表示其原因：____________
_______________________________________________________________________________。
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是____________(填序號)。
(3)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4 在高溫下加熱可得 1 mol 氮化硅粉末和 8 mol A 氣體，則氮化硅的化學(xué)式為
____________。
(4)在高溫下將 SiCl4 在 B 和 C 兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B 和 C 兩種氣體在一定條件下化
合生成 A。寫出 SiCl4與 B 和 C 兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________
_______________________________________________________________________________。
【答案】　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②　(3)Si3N4
高溫
(4)3SiCl4＋2N2＋6H2 === == Si3N4＋12HCl
【解析】　(2)反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)②是硅單質(zhì)與 Cl2 發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(3)氮
高溫
化硅的化學(xué)式可通過題目信息運用質(zhì)量守恒定律求得：3Si(NH2)4 === == Si3N4＋8NH3↑。(4)結(jié)合題給信息，
SiCl4與 N2、H2反應(yīng)可得到 Si3N4和 HCl。第 15 講 硅　無機非金屬材料
01 掌握 Si 元素的單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。
02 掌握無機非金屬材料的性質(zhì)和用途。
考點一：碳族元素　硅和二氧化硅
重點·夯基易錯
1．碳族元素概述
(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA 族元素，又稱碳族元素，其價電子排布式為 。
(2)碳的單質(zhì)
①碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為 。
②幾種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點
金剛石： 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨： 層狀結(jié)構(gòu)，C60 是由 60 個碳原子形成的足球狀分子晶
體。
2．硅單質(zhì)
3．二氧化硅
1．12C、13C、14C 是碳的三種同素異形體(　　)
2．金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)(　　)
3．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(　　)
4．Si 是半導(dǎo)體材料，可用于制作太陽能電池(　　)
5．SiO2與 NaOH 溶液反應(yīng)生成鹽和水，也可以和氫氟酸反應(yīng)，所以 SiO2是兩性氧化物(　　)
6．合成纖維和光導(dǎo)纖維都是新型無機非金屬材料。(　 　)
7．晶體硅熔點高、硬度大，所以可用于制作半導(dǎo)體材料。(　 　)
8．二氧化硅不與強酸反應(yīng)，可用石英器皿盛放氫氟酸。(　 　)
9．SiO2可與氫氟酸反應(yīng)，所以氫氟酸不能保存在玻璃瓶中。(　 　)
10．向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強。(　 　)
方法·規(guī)律總結(jié)
(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氫氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。
(2)NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶。
(3)用石英砂和焦炭制備粗硅的反應(yīng)必須要隔絕空氣在電爐中進行，得到的氧化產(chǎn)物是 CO 而不是 CO2。
(4)硅與堿溶液反應(yīng)時，硅為還原劑，H2O 為氧化劑。
Si＋2NaOH＋4H4e－2O===Na2SiO3＋2H2↑＋3H2O。
(5)SiO2雖然即能與 NaOH 溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，但不屬于兩性氧化物，屬于酸性氧化物。
(6)酸性氧化物一般和水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，SiO2雖然是 H2SiO3的酸酐，但它不與水反應(yīng)，不能直接與水作
用制備 H2SiO3。
高溫
(7)不能依據(jù)反應(yīng) 2C＋SiO2 === == Si＋2CO↑來說明 C 的還原性比 Si 強，也不能依據(jù)反應(yīng) SiO2＋Na2CO3
高溫
=== == Na2SiO3＋CO2↑來說明 SiO2水化物的酸性比 H2CO3強。
點撥·能力培養(yǎng)
1．下列關(guān)于硅的說法不正確的是(　　)
A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體
B．硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料
C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)
2．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e 是對
①～⑤反應(yīng)中 SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是(　　)
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
高溫
②SiO2＋2C === == Si＋2CO↑
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
==高溫④Na2CO3＋SiO2 = == Na2SiO3＋CO2↑
高溫
⑤SiO2＋3C === == SiC＋2CO↑
a．反應(yīng)①中 SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃
b．反應(yīng)②中 SiO2表現(xiàn)出氧化性
c．反應(yīng)③中 SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性
d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理
e．反應(yīng)⑤中 SiO2未參加氧化還原反應(yīng)
A．a(chǎn)ce B．bde C．cde D．a(chǎn)b
真題·明考向
1．（2024·河北·高考真題）燕趙大地歷史悠久，文化燦爛。對下列河北博物院館藏文物的說法錯誤的是
A．青銅鋪首主要成分是銅錫合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸鹽
C．石質(zhì)浮雕主要成分是碳酸鈣 D．青花釉里紅瓷蓋罐主要成分是硫酸鈣
2．（2023·天津·高考真題）下列常見物質(zhì)及用途，錯誤的是
A．氫氧化鋁可用于治療胃酸過多
B．SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維
C．Fe2O3是鐵紅，可以用作染料
D．鈉起火，可以使用水基滅火器撲滅
考點二：無機非金屬材料
重點·夯基易錯
1．常見硅酸鹽材料比較
水泥 玻璃 陶瓷
生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 黏土
主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯
2.新型無機非金屬材料
(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如 SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。
(2)碳納米材料
①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
(3)特殊功能的含硅材料
①碳化硅共價晶體，具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。
②含硅元素 4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。
1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽(　　)
2．二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃(　　)
3．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作(　　)
4．壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化(　　)
5．石墨烯的電阻率低，熱導(dǎo)率也低(　　)
6．傳統(tǒng)的無機非金屬材料均為硅酸鹽材料(　　)
方法·規(guī)律總結(jié)
1．新型無機非金屬材料
材料類別 主要特性 示例 用途
高溫結(jié)構(gòu) 能承受高 氮化硅 汽輪機葉片、軸承、永久
陶瓷 溫，強度高 陶瓷 性模具等
半導(dǎo)體 具有電學(xué) 二氧化錫
集成電路中的半導(dǎo)體
陶瓷 特性 陶瓷
具有光
光學(xué)材料 光導(dǎo)纖維 光纜通信、醫(yī)療、照明等
學(xué)特性
具有生 氧化鋁 人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接
生物陶瓷
物功能 陶瓷 骨螺釘
2．特殊功能的含硅材料
(1)SiC(俗稱_ __)具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度大，可用作砂紙、砂輪的磨料。
(2)含硅 4%硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，可用作_ __的鐵芯。
(3)硅橡膠具有耐高溫、耐低溫的性質(zhì)。
點撥·能力培養(yǎng)
1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼
灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：
下列說法正確的是(　　)
A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值
B．操作 A 與操作 B 完全相同
C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變
D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
2．新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型
如圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．石墨烯是一種新型化合物
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異形體
D．氧化石墨烯具有一定的親水性
真題·明考向
1．（2023·湖北·高考真題）工業(yè)制備高純硅的主要過程如下：
焦
石英砂 炭 HCl粗硅 SiHCl H21800~2000℃ 300℃ 3 1100 ℃ 高純硅
下列說法錯誤的是
高溫
A．制備粗硅的反應(yīng)方程式為SiO2 + 2C Si + 2CO
B．1molSi 含 Si-Si 鍵的數(shù)目約為4 6.02 1023
C．原料氣 HCl 和H2 應(yīng)充分去除水和氧氣
D．生成SiHCl3的反應(yīng)為熵減過程
2．（2022·河北·高考真題）化學(xué)是材料科學(xué)的基礎(chǔ)。下列說法錯誤的是
A．制造 5G 芯片的氮化鋁晶圓屬于無機非金屬材料
B．制造阻燃或防火線纜的橡膠不能由加聚反應(yīng)合成
C．制造特種防護服的芳綸纖維屬于有機高分子材料
D．可降解聚乳酸塑料的推廣應(yīng)用可減少“白色污染”
3．（2022·河北·高考真題）定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是
A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料 B．陶瓷主要成分為SiO2 和MgO
C．陶瓷燒制的過程為物理變化 D．白瓷的白色是因鐵含量較高
4．（2022·浙江·高考真題）尖晶石礦的主要成分為MgAl2O4 (含SiO2 雜質(zhì))。已知：
MgAl2O4 (s)+4Cl2 (g)=MgCl2 (s)+2AlCl3(g)+2O2 (g) ΔH>0。該反應(yīng)難以發(fā)生，但采用“加炭氯化法”可以制備
MgCl2 和AlCl3，同時還可得到副產(chǎn)物SiCl4 (SiCl4 沸點為58℃，AlCl3在180℃升華)：
高溫
MgAl2O4 (s)+4C(s)+4Cl2 (g) MgCl2 (s)+2AlCl3(g)+4CO(g) 。下列說法不正確的是
A．制備時要保持無水環(huán)境
B．輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在180℃以上
C．氯化時加炭，既增大了反應(yīng)的趨勢，又為氯化提供了能量
D．為避免產(chǎn)生大量CO2，反應(yīng)過程中需保持炭過量
演練·提能力
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，常用于制造光導(dǎo)纖維(　×　)
(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導(dǎo)纖維(　√　)
(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(　√　)
(4)單晶硅熔點高，所以可用作半導(dǎo)體材料(　×　)
(5)冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料(　√　)
(6)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(　×　)
2．（2022·浙江·高考真題）下列說法不正確的是
A．晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，常用于制造光導(dǎo)纖維
B．高壓鈉燈發(fā)出的黃光透霧能力強、射程遠，可用于道路照明
C．氧化鋁熔點高，常用于制造耐高溫材料
D．用石灰石-石膏法對燃煤煙氣進行脫硫，同時可得到石膏
3．（2022·廣東·高考真題）陳述Ⅰ和Ⅱ均正確但不具有因果關(guān)系的是
選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ
A 用焦炭和石英砂制取粗硅 SiO2 可制作光導(dǎo)纖維
B 利用海水制取溴和鎂單質(zhì) Br- 可被氧化，Mg2+ 可被還原
C 石油裂解氣能使溴的CCl4 溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不飽和烴
D FeCl3 水解可生成Fe OH 膠體 FeCl3 3 可用作凈水劑
A．A B．B C．C D．D
4．（2024·廣東·高考真題）嘀嗒嘀嗒，時間都去哪兒了！計時器的發(fā)展史銘刻著化學(xué)的貢獻。下列說法不正
確的是
A．制作日晷圓盤的石材，屬于無機非金屬材料
B．機械表中由鉬鈷鎳鉻等元素組成的發(fā)條，其材質(zhì)屬于合金
C．基于石英晶體振蕩特性計時的石英表，其中石英的成分為SiC
D 135．目前“北京時間”授時以銫原子鐘為基準(zhǔn)， 55 Cs 的質(zhì)子數(shù)為 55
5．（2024 高三·全國·專題練習(xí)）我國“蛟龍”號載人潛水器的外殼是耐超高壓的鈦合金。下面有關(guān)合金的說法
中正確的是
A．鈦合金是一種新型金屬單質(zhì) B．Ti - Fe合金是新型儲氫合金
C．鈦合金的性質(zhì)與鈦單質(zhì)相同 D．鋼和硬鋁中都沒有非金屬元素
6．（2024·遼寧沈陽·模擬預(yù)測）下列關(guān)于物質(zhì)的性質(zhì)、用途等描述錯誤的是
A．工業(yè)上，用氯氣和熱的石灰乳制備漂白粉、漂粉精
B．在葡萄酒中添加適量的 SO2能殺滅微生物并防止葡萄酒的氧化變質(zhì)
C．儲氫合金是一類能大量吸收 H2，并與 H2結(jié)合成金屬氫化物的材料
D．高鐵酸鉀(K2FeO4)在水處理過程中涉及的變化過程有：氧化還原反應(yīng)、蛋白質(zhì)變性、鹽類水解、膠
體聚沉等
7．(2022·河北，1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是(　　)
A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料
B．陶瓷主要成分為 SiO2和 MgO
C．陶瓷燒制的過程為物理變化
D．白瓷的白色是因鐵含量較高
8．(2022·廣東，3)廣東一直是我國對外交流的重要窗口，館藏文物是其歷史見證。下列文物主要由硅酸鹽
制成的是(　　)
文物
選項 A.南宋鎏金飾品 B.蒜頭紋銀盒 C.廣彩瓷咖啡杯 D.銅鍍金鐘座
9．陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的
是(　　)
A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵
B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成
C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽
D．陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點
10．科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：
△
容器①中進行的反應(yīng)為①Si(粗)＋3HCl(g) === == SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應(yīng)為②SiHCl3＋H2
==高=溫 == Si(純)＋3HCl。下列說法不正確的是(　　)
A．該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用
B．①和②互為可逆反應(yīng)
C．該流程中需要隔絕空氣
D SiO HCl aq
H 2
．粗硅制備不能通過 2 ― ― ―→SiCl4 ―高― 溫 →Si 實現(xiàn)
11．水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為 CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧
化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：
回答下列問題：
(1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是
____________________________________，還可以使用____________代替硝酸。
(2)沉淀 A 的主要成分是______________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
_______________________________________________________。
(3)加氨水過程中加熱的目的是_________________________________________________。沉淀 B 的主要成分
為____________、____________(填化學(xué)式)。
(4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀 H2SO4處理后，用 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定
反應(yīng)為：MnO－4 ＋H＋＋H 2＋2C2O4―→Mn ＋CO2＋H2O。實驗中稱取 0.400 g 水泥樣品，滴定時消耗了 0.050 0
mol·L － 1 的 KMnO4 溶 液 36.00 mL ， 則 該 水 泥 樣 品 中 鈣 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為
________________________________________________________________________。
12．晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：
300 ℃
①粗硅與干燥的 HCl 氣體反應(yīng)制得 SiHCl3：Si(粗)＋3HCl === == SiHCl3＋H2；
②經(jīng)過純化的 SiHCl3與過量 H2在 1 000～1 100 ℃下反應(yīng)制得純硅。
回答相關(guān)問題：
(1)粗硅與 HCl 氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到 SiHCl3(沸點為 36.5 ℃)，只含有少量 SiCl4(沸點為 57.6 ℃)和
HCl(沸點為－84.7 ℃)，提純 SiHCl3的方法為______________________________。
(2)用 SiHCl3與過量 H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置已略去)：
①在加熱 D 裝置前應(yīng)先打開 A 裝置中分液漏斗的活塞，目的是_________________________。
②C 裝置中燒瓶需要加熱，采用的方法是____________________________________________。
13．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000 多塊鋁板和 1 200 多塊玻璃等建成。
(1) 鋁 板 易 被 燒 堿 腐 蝕 ， 玻 璃 易 被 氫 氟 酸 腐 蝕 ， 原 因 分 別 為 __________________________ 、
_______________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。
(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)
的化學(xué)方程式為________________________________(任寫一個)。
(3)石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化學(xué)式)。
(4)要將 NaOH 高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝
C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
14．氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石
英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
其中—NH2中各元素的化合價與 NH3相同。
請回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以 NaOH 為例，用化學(xué)方程式表示其原因：____________
_______________________________________________________________________________。
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是____________(填序號)。
(3)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4 在高溫下加熱可得 1 mol 氮化硅粉末和 8 mol A 氣體，則氮化硅的化學(xué)式為
____________。
(4)在高溫下將 SiCl4 在 B 和 C 兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B 和 C 兩種氣體在一定條件下化
合生成 A。寫出 SiCl4與 B 和 C 兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________
_______________________________________________________________________________。

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