第4章-第1讲-硅、无机非金属材料

第1讲硅、无机非金属材料【2020·备考】最新考纲：1.掌握硅元素的单质的主要性质及应用。2.掌握硅元素的重要化合物的主要性质及应用。3.了解硅元素的单质及重要化合物的制备方法。4.了解硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识硅及其化合物的多样性，并对物质进行分类。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认识：知道可以通过分析、推理等方法认识研究碳、硅的本质特征、构成要素及其相互关系，建议模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。3.科学精神与社会责任：赞赏硅单质及其化合物对社会发展的重大贡献。

考点一硅单质及氧化物(频数：★☆☆难度：★☆☆)

本考点在高考中考查力度不大，硅、二氧化硅的性质、用途是考查重点，特别是硅、二氧化硅的特性，要特别关注。

(2)硅的化学性质及制取①与氢氟酸反应：________________________________________。②与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；③与O2反应：________________________________________。④工业制法：用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为________________________________________。

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑3.二氧化碳和二氧化硅的比较SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O橡胶CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3Na2O＋CO2===Na2CO3[速查速测]1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在(

)(2)晶体硅熔点高硬度大，故可用于制作半导体材料(

)(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维(

)解析Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。

√××(4)非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4(

)(5)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(

)(6)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(

)(7)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(

)解析SiO2可溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(8)常温下，SiO2与氢氟酸、NaOH溶液均可反应，SiO2是两性氧化物(

)解析SiO2是酸性氧化物。

√√×××2.根据教材SiO2性质的一般性与特殊性完成下列表格。可供选择的试剂：A.盐酸B.氢氧化钠溶液C.氧气D.水E.二氧化碳可选用的操作：①水洗②加热③高温灼烧④过滤⑤结晶

粉末状混合物选择的试剂选用的操作(1)CaCO3(SiO2)

(2)NaCl(SiO2)

(3)SiO2(Fe2O3)

(4)SiO2(CaCO3)

(5)SiO2(NH4Cl)

答案B

④

D

④⑤

A

④

A

④

②3.(思维探究题)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。答案(1)防火剂D

(2)C

SiO2[A组基础知识巩固]1.下列关于硅的说法不正确的是(

)A.硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅在常温下化学性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。答案C2.(2018·银川模拟)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器①中进行的反应①为Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应②为SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是(

)A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C.反应①和②中HCl均作氧化剂D.反应①和②均属于可逆反应

解析从反应流程容易看出，HCl可循环使用，A项正确；Si为固体，SiHCl3为液体，用过滤法分离，B项错误；反应①中HCl作氧化剂，反应②中HCl为氧化产物，C项错误；反应①和②都不是可逆反应，D项错误。答案A3.二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是(

)a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b.反应②中SiO2表现出氧化性c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反应④符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应A.ace B.bde C.cde D.ab解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a判断错误，c判断也错；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断正确，所以选项B正确。答案B【练后归纳】在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点[B组考试能力过关]4.下列有关硅及其化合物的叙述错误的是(

)A.SO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3>H2SiO3(2017·北京理综，10D)B.SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维(2017·江苏，3C)C.HF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记(2016·全国卷Ⅲ，7D)D.石英砂可用于生产单晶硅(2016·海南，4C)解析

A项，依据强酸制弱酸原理判断；B项，前后无因果关系。答案

B5.(2018·江苏化学，3)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是(

)A.NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂B.SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维C.Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料D.CaO能与水反应，可用作食品干燥剂解析NaHCO3可用于制胃酸中和剂是因为NaHCO3可以与胃酸中的HCl反应，而不是因为其受热易分解，A项错误；SiO2用作光导纤维，不是因为其熔点高硬度大，而是因为其具有较强的传导能力，B项错误；Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高，C项错误；CaO可以吸水，故可作食品干燥剂，D项正确。答案D考点二硅酸盐无机非金属材料(频数：★☆☆难度：★☆☆)本考点主要考查：(1)硅酸和硅酸盐的性质；(2)无机非金属材料的用途。1.硅酸难碳酸Na2CO3＋H2SiO3↓干燥剂2.硅酸盐(1)概念：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为

，长石(KAlSi3O8)可表示为

。Na2O·SiO2K2O·Al2O3·6SiO2Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为水玻璃。硅胶(mSiO2·nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。3.常见无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。①常见硅酸盐材料比较纯碱、石灰石和石英(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞而使用橡胶塞。[速查速测]1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱()(3)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()(4)光导纤维、碳纳米管、氮化硅结构陶瓷等都是新型无机非金属材料(

)(5)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。()××√√×2.(教材改编题)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是(

)A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点

C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅

D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起答案

A3.(思维探究题)胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。(1)三硅酸镁的氧化物形式为_______________________________________。(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案

(1)2MgO·3SiO2·nH2O(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可制耐火材料[A组基础知识巩固]1.下列关于硅材料的说法不正确的是(

)A.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同B.制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂C.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料D.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂解析钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的，A项正确；水玻璃是Na2SiO3水溶液，是混合物，D项不正确。答案D2.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。青石棉用稀硝酸溶液处理时，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.青石棉中含有一定量的石英晶体C.青石棉的化学组成可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD.1mol青石棉能使1molHNO3被还原解析硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3mol电子，故能使1molHNO3被还原。答案

B3.下列说法正确的是(

)答案D【方法技巧】[B组考试能力过关]4.(2017·北京理综)古丝绸之路贸易中的下列商品，主要成分属于无机物的是(

)解析瓷器主要成分属于硅酸盐，属于无机物；丝绸主要成分为蛋白质，属于有机物；茶叶中的主要成分有咖啡因、糖类等，属于有机物；中草药成分较为复杂，主要成分为有机物。答案A5.(2017·课标全国Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_________________________________________________________________________________________________________，还可使用________代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_________________________________