高考化学一轮复习（新高考版）无机非金属材料

第四讲无机非金属材料

【课标要求】1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解碳、硅及其

重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。

2.结合实例认识碳、硅及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质的

性质，实现物质的转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合

利用和环境保护中的重要价值。

夯-必备知识

一、碳、硅及其氧化物

1.碳、硅的结构与物理性质

⑴三种常见的碳单质

①金刚石

«碳原子的排列方式：正四面体的空间网状结构

碳原子的杂化方式：sp3杂化

礴醺人物理性质：熔点高，硬度大，不导电

②石墨

碳原子的排列方式：层状结构，每层为正六边形的

平面网状结构

碳原子的杂化方式：Sp2杂化

物理性质：熔点高，硬度小，能导电

③足球烯(C60)

碳原子的排列方式：“足球”状分子，由正五边形和

正六边形排列而成

物理性质：不导电

(2)硅的结构与物理性质

熔点高、硬度大、脆性

2.碳、硅的化学性质

⑴碳单质的化学性质——还原性

①与02反应

占燃占燃

。2足量：C+O2====CO2；02不足：2C+02^^2(20。

②与氧化物反应

高温

Si02：SiCh+2C=三Si+2cot(制取粗硅);

高温

H20：C+H2O(g)三三CO+H2(制取水煤气)。

③与强氧化性酸反应

如木炭与浓H2so4、浓HNO3在加热条件下的反应。

⑵硅单质的化学性质——还原性

一△

①与02反应(用化学方程式表示，下同)：Si+O2=^=SiO2；

②与氢氟酸反应：Si+4HF=SiF4t+2H21；

③与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2f。

3.碳和硅的氧化物

(1)一氧化碳：无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的还

原剂。

(2)二氧化碳和二氧化硅的比较

物质二氧化硅二氧化碳

所属类别均为酸性氧化物

结构硅氧四面体相连构成的螺旋链由C02分子构成

硬度大，熔、沸点高，常温下熔、沸点低，常温下为气体，

物理性质

为固体，不溶于水能溶于水

化与水反应不反应CO2+H2OH2c。3

学只与氢氟酸反应：SiCh+

与酸反应不反应

性4HF=SiF4t+2H2O

质生成正盐（CO，）：82+

SiC>2+2NaOH=Na2SiC)3+

与碱(NaOH)2NaOH=Na2CC）3+H2O；

3(盛碱液的试剂瓶用橡胶

反应生成酸式盐：（HC0F）C02±

塞)

NaOH===NaHCO3

如与Na2SiO3反应:C02（少量）

如与Na2cCh反应:SiO2+

与盐反应

+Na2SiO3+H2O=H2SiO31

Na2CO3^^Na2SiO3+CO2t

+Na2cO3

如与反应：

与碱性氧CaOSiO2+如与Na?O反应：Na?O+

化物反应CaO8返CaSiChCO2=Na2CO3

光导纤维、光学仪器、电子部

用途制饮料、制碳酸盐等

件等

【诊断1】判断下列叙述的正误(正确的划“J”，错误的划“X”)。

(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态(X)

(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(X)

(3)SiO2具有导电性，故可用于制备光导纤维(X)

(4)NaOH溶液贮存在带橡胶塞的玻璃试剂瓶中(V)

二、硅酸、硅酸盐和新型无机非金属材料

1.硅酸

酸性比碳酸魁

弱酸性

NazSiO^+CCV少量）+凡0=凡$2：,1+Na2CO3

不稳定性H2SiO3=SiO2+H2O

可溶性硅酸盐与盐酸等反应制得：

制备

Na2SiO3+2HCl=H:iSiO.)l+2NaCl

硅胶可用作催化剂的载体和袋装食

用途

品、瓶装药品等的干燥剂

|提醒

硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅

胶，硅胶是一种干燥剂。

2.硅酸盐一一硅酸钠

⑴性质

硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液

显碱性。写出下列反应的离子方程式：

与盐酸反应：SiO歹+2H===H2SiO3I。

与C02水溶液反应：SiO文+H2O+CO2(少量)===H2SiO3I+COA。

(2)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。

3.无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料主要包括水泥、普通玻璃、陶瓷等硅酸盐材料(如下表)。

材料水泥普通玻璃陶瓷

生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英砂黏土

主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑

(2)玻璃的生产

①反应原理

CaCO3+SiO2====CaSiO3+C02t

高温

Na2co3+SiO2==Na2SiO3+CC)2」。

②主要成分：SiO2、CaSiCh、Na2SiO3o

4.新型无机非金属材料

⑴新型陶瓷

工不再限于传统的硅酸盐体系

新特性和在光学、热学、电学、磁学等方面

型功能具有很多新的特性和功能

陶化学式SiC

瓷

金刚砂

碳「碳原子和硅原子通过些位键连

实结构

化接具有类似金刚石的结构、属

例

硅L于共价晶体

性能、

-硬度大，用作砂纸、砂轮的磨料

用途

优异的高温抗氧化性能，用作

-耐高温结构材料、耐高温半导

体材料

(2)碳纳米材料

碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有广阔的前景。

富勒烯

碳纳

米管

石墨烯

【诊断2】判断下列叙述的正误(正确的划“J”，错误的划“X”)。

(1)氮化硅陶瓷、超导陶瓷、透明陶瓷是新型无机非金属材料(V)

(2)合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料(X)

(3)瓷土甘烟可用于加热熔化烧碱或纯碱(X)

(4)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(X)

考点一碳、硅及其氧化物的性质与应用

【典例】(2021.聊城模拟)某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气

体产物的成分进行探究。

已知：PdC12溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO+PdC12+H2O===CO2

+2HC1+Pd(产生黑色金属铝粉末，使溶液变浑浊)。

⑴实验时要通入足够长时间的N2,其原因是

(2)装置B的作用是。

⑶装置C、D中所盛试剂分别为

,若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量

相等，则该反应的化学方程式为__________________________________________

(4)该装置的缺点是____________________________________________________

【图解分析】

两个装置分别检验

由元素分析可以生成CO和CO2,由于检

CO,也可以生成co2验co的反应产生

Vco2,故先检验COz

活塞K||焦炭与二氧化硅

通N2排空酒精

气，防止喷灯

焦炭与

反应A

安全瓶可CO有毒必须

以防倒吸进行尾气处理

答案(1)要用N2将装置中的空气排尽，避免空气中的02、C02、水蒸气对实验

产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸

(3)澄清石灰水PdCb溶液

3SiO2+4C皇堂C02t+2C0t+3Si

(4)没有尾气吸收装置将CO吸收

解析(1)碳与二氧化硅反应需在高温下进行，高温下，碳与空气中氧气也能反应，

所以实验时要将装置中的空气排尽，则需要通入足够长时间的N2；(2)根据装置图

可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸；(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可

能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验是否有二氧化碳，D

装置用来检验是否有一氧化碳，装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2

溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，且经检

测两气体产物的物质的量相等，根据原子守恒可知，化学方程式为3SiO2+

4c直遑2cO2t+2c0t+3Si；(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中，而该装置

没有尾气吸收装置将CO吸收。

|规律方法，

检验C02中是否存在co的装置及作用

E

各装置的作用是：

A——除去混合气体中的CO2

B—检验混合气体中CO2是否除尽

C——干燥气体

D——CO还原CuO：C0+CU0=2=CU+C02

E——安全瓶，防倒吸

F——验证CO的氧化产物CO2

G—除去尾气中的CO,防止污染环境

确定混合气体中含有CO的实验现象：

D中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，F中的澄清石灰水变浑浊。

题组一碳及其氧化物的性质与应用

L新材料的新秀—石墨烯和氧化石墨烯正成为物理、化学、材料科学研究的国

际热点课题。其结构模型如图所示。

下列有关说法正确的是（）

A.石墨烯是一种新型化合物

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异形体

D.氧化石墨烯具有一定的亲水性

答案D

解析石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨

烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有

羟基和羚基等亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。

2.用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是

()

选项操作及现象溶液

A通入CO2至过量，溶液一直不出现浑浊现象饱和Na2c03溶液

通入C02,溶液变浑浊，继续通入C02至过量，浑

BNa2SiO3溶液

浊消失

通入C02,溶液变浑浊，继续通入C02至过量，浑

CCa(C10)2溶液

浊不消失，再加入品红溶液，红色褪去

通入C02,溶液变浑浊，继续通入C02至过量，浑

DCa(OH)2溶液

浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊

答案D

解析饱和Na2cCh溶液中通入C02发生反应：Na2c03+H20+

CO2=2NaHCO3I,故出现浑浊，A项错误；NazSiCh溶液中通入C02生成H2SiO3

沉淀，该沉淀不溶于H2co3,B项错误；Ca(C10)2溶液中通入C02,发生反应：

Ca(C10)2+H2O+CO2===CaCO3I+2HC10,继续通入CO2,CaC03转化成

Ca(HCO3)2,沉淀溶解，C项错误；Ca(0H)2溶液中通入过量C02生成Ca(HCO3)2,

Ca(HCO3)2与过量NaOH反应又生成CaCO3沉淀，D项正确。

题组二硅及其氧化物的性质与应用

3.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在

太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是()

A.高纯度的硅广泛用于制作计算机中的芯片

B.硅可由二氧化硅还原制得

C.低温时，硅与水、空气和一般酸不反应，但能与氢氟酸反应

D.自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅

答案D

解析硅是重要的半导体材料，可用于生产制造计算机中的芯片，A正确；2C+

高温

SiO2==Si+2COt,B正确；常温下，Si的性质稳定，但可以与F2、HF、强

碱溶液反应，C正确；自然界中不存在单质硅，D错误。

4.下列关于硅及其化合物的描述中正确的是（）

A.SiCh硬度大，故可用于制造光导纤维

离归SiC）2

B.在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaC03回吗CaO=CaSiO3

高温

C.硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应有关

D.在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO2咚幽）SiC14-1^Si

高温

答案B

解析SiO2可用于制造光导纤维的原因是其导光性能好，与硬度无对应关系，A

错误；CaCCh高温分解生成CaO,CaO与SiCh在高温时反应生成CaSiO3,B正

确；硅太阳能电池工作时，利用半导体的光电效应，将光能转化为电能，与氧化

还原反应无关，C错误；SiO2不能与盐酸反应，D错误。

|易错提醒

❶一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。

❷非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si

+4HF=SiF4t+2H2t。

❸Si02既能与酸（HF）反应，又能与碱（NaOH）反应，但SiCh不是两性氧化物，SiO2

属于酸性氧化物。

❹SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。

❺SiO2是H2SiO3的酸酎，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备

H2SiO3o

考点二硅酸盐、新型无机非金属材料的应用

题组一传统无机非金属材料

1.（2021•合肥模拟）《天工开物》记载：“凡蜒泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏

土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉（主要为青

色），与造砖同法”。下列说法错误的是（）

A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐

B.“燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理和化学变化

C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料

答案A

解析沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A项错

误；黏土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理和化学变化，B项正确；由“浇水

转釉（主要为青色），与造砖同法”可知，C项正确；黏土是制作砖瓦和陶瓷的主

要原料，D项正确。

2.（2021-1月湖北适应性考试）水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙

（3CaOSiO2）o将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下

2（3CaOSiO2）+6H2O=3CaO-2SiO2-3H2O+3Ca（OH）2AH<0

但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三

峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保

证了大坝建筑质量。下列说法错误的是（）

A.水泥由黏土和石灰石等研磨、般烧制得

B.水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率

C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构

D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生

答案C

解析A.水泥由黏土和石灰石等混合、研磨，经高温煨烧制得，正确；B.水泥生

产过程中加入石膏的目的是为了调节水泥的凝结硬化速率，从而调整水泥的凝结

时间，正确；C.水与硅酸三钙发生化学反应，生成的产物形成相互交联的结构，

错误；D.以冰代水可吸收反应放出的热量，减少了热膨胀及水蒸气的产生，保证

了建筑质量，正确。

题组二新型无机非金属材料

3.（2021.金华模拟）碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，

具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的

深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是

A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性

B.碳纳米管拥有极高的熔点

C.纳米管是一种新型有机纳米材料

D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成

答案C

解析A.纳米管孔径较大，有很强的吸附作用，可以掺杂各种金属原子，体现特

殊的催化活性，故A正确；B.碳纳米管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以

碳一碳。键结合起来，所以熔点高，故B正确；C.碳纳米管只由碳原子构成，属

于单质，不是有机化合物，故C错误；D.碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而

成，故D正确。

I易错提醒

硅及其化合物用途的易错点

❶用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2,用于制作光导纤维的是SiO2而不是

Si,计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。

❷水晶、石英、玛瑙、硅石的主要成分是SiO2而不是硅酸盐。

❸晶体硅、晶体二氧化硅、新型陶瓷（如SiC）、压电陶瓷、超导陶瓷、碳纳米材料

等均为新型无机非金属材料。

1.下列说法正确的是（）

A.Q021.广东卷）用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品的原因是氢氟酸可与SiO2反应

B.（2021.浙江6月选考）硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐

C.（2020.浙江7月选考）单晶硅和石英互为同素异形体

D.（2020.浙江1月选考）二氧化硅导电能力强，可用于制造光导纤维

答案A

解析Na2SiO3能溶于水，B错误；单晶硅是单质，石英的主要成分是SiO2,二

者不是同素异形体，C错误；二氧化硅不导电，D错误。

2.化学与生活密切相关。下列叙述错误的是（）

A.（2019•全国卷HI）高纯硅可用于制作光感电池

B.（2019•全国卷HI）活性炭具有除异味和杀菌作用

C.（2019・天津卷）无水CoCL呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是

否吸水

D.（2019•浙江4月选考）天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅

答案B

解析活性炭具有吸附性，能除异味，但不能杀菌消毒，B项错误。

3.（2020・山东卷）下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是（）

A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6

B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度

C.S1H4中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为一4,因此SiH4还原性小于CH4

D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p—p

n键

答案C

解析化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,

故可判断稳定性：C2H6>Si2H6,A项正确；SiC与金刚石均为立体网状的共价晶

体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确；根据非金属性OSi,

可知还原性：SiH4>CH4,C项错误；由于原子半径：Si>C,Si原子间难形成p—p

兀键，故决定了Si原子间很难形成双键，D项正确。

4.（2020•浙江7月选考）Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法

不正确的是（）

A.可发生反应：Ca3SiO5+4NH4Cl==^=CaSiO3+2CaCh+4NH3t+2H2O

B.具有吸水性，需要密封保存

C.能与S02反应生成新盐

D.与足量盐酸作用，所得固体产物主要为Si02

答案D

解析加热时氯化核分解生成HC1和氨气，HC1与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯

化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca3SiO5能与二

氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；由上述分析可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应

得不到二氧化硅，D项错误。

5.（2021.浙江1月选考）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

Ma［（AIO2）MSiO2）#zH2O（M代表金属离子）。

下列推测不正确的是（）

A.常采用水玻璃、偏铝酸钠在强酸溶液中反应后结晶制得分子筛

B.若。=力2,则M为二价阳离子

C.调节y/x（硅铝比）的值，可以改变分子筛骨架的热稳定性

D.分子筛中的笼状空穴和通道，可用于筛分分子

答案A

解析在强酸溶液中反应生成H2SiO3沉淀和AF+溶液,得不到分子筛,A不正确。

成-学科素养

超级圣础里0

1.（2021.南开区一模）下列物品所使用的主要材料不属于无机非金属材料的是

（）

A.石墨烯超轻海绵B.宣纸

C.瓷器D.碳化硅陶瓷轴承

答案B

解析A.石墨烯超轻海绵为碳单质，属于无机非金属材料，故A不符合题意；B.

宣纸成分为纤维素，属于有机高分子材料，故B符合题意；C.陶瓷属于硅酸盐材

料，属于无机非金属材料，故C不符合题意；D.碳化硅陶瓷轴承是新型无机非金

属材料，故D不符合题意。

2.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与

化学式或用途不相符的一组是（）

选项俗名主要成分（化学式）用途

A石英SiO2集成电路板

B纯碱Na2cO3制备玻璃

C水玻璃Na2SiO3制备硅胶

D铁红Fe?O3用作油漆和涂料

答案A

解析石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成

电路板。

3.（2021•试题重组）下列物质转化正确的是（）

.„.NaOH.„NaOH℃HC1

A.Si------>Se1O2----->NKTa2sle）3------>HTT2sle）3

占燃H?O

B.Si公必SiO2卫幺H2SiO3

C.H2S1O3--&-SiO2吧四）SiC14

炭Cl_2TT_

D.石英砂三一粗硅二-$（143二高纯度硅

高温高温

答案D

解析硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，A错误；二氧化硅不溶于水，

且不与水反应，B错误；二氧化硅与盐酸不反应，C错误。

4.（2021.肇庆模拟）化学与生活、人类生产、社会发展密切相关，下列有关化学知

识的说法错误的是（）

A.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”

B.“中国天眼”的镜片材料为SiC,属于新型无机非金属材料

C.“蛟龙”号潜水器所使用的钛合金材料具有强度大、密度小、耐腐蚀等特性

D.北斗导航专用ASIC硬件结合国产处理器打造出一颗“中国芯”，其主要成分

为SiCh

答案D

解析A.二氧化硅具有良好的光学特性，光导纤维主要成分为二氧化硅，可与强

碱反应而“断路”，故A正确；B.SiC属于共价晶体，熔点高、硬度大，不是传统

的硅酸盐材料，是新型无机非金属材料，故B正确；C.“蛟龙”号潜水器所使用

的钛合金材料具有强度大、密度小、耐腐蚀等特性，故C正确；D.晶体硅为良好

的半导体，是制造芯片主要材料，二氧化硅不具有此用途，故D错误。

5.下列关于SiO2和C02的说法中正确的是（）

A.C02、SiCh对应的含氧酸分别是H2c。3、H2SiO3

B.常温下，盐酸、氢氟酸均能与SiO2反应

C.C02是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物

D.C02和SiCh都是由相应的分子构成的

答案A

解析常温下盐酸与二氧化硅不反应，B错误；二氧化硅也是酸性氧化物，C错

误；二氧化硅是共价晶体，所以二氧化硅是由硅原子和氧原子构成的，D错误。

6.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是（）

石墨烯：从石墨中分离出石墨焕：平面网状结构的纳米碳管：具有优良的场

来，是最薄、最坚硬的纳全碳分子，具有优良的化发射性能，制作阴极显像

米材料学稳定性管、储氢材料

A.石墨烯具有良好的导电性

B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体

C.石墨焕孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜

D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同

答案D

解析石墨烯具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金

刚石互为同素异形体，B正确；石墨族孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分

子，则石墨烘是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加

热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。

7.（2021.南通模拟）硅及其化合物在日常生活和工业生产中有重要的作用，下列说

法中不正确的是（）

A.SiCh能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃

B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶

C.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池

D.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，其化学式为Si3N4

答案C

解析A.氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，能够腐蚀玻璃，用于刻蚀玻

璃，故A正确；B.盐酸的酸性强于硅酸，所以向NazSiCh溶液中逐滴加入稀盐酸

制备硅酸凝胶，故B正确；C.晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将

光能直接转化成电能，而不是二氧化硅，故C错误；D.据化合物中正负化合价的

代数和为0的原则，N为一3价，Si为+4价，则氮化硅的化学式为Si3N4,故D

正确。

8.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质（见下图）。下列说法中错误的是

（）

SiCl,,.H?「Si（单晶硅）

二「（粗硅）俞sei,前LHCI

lc：c।高温CaO।------------.

IS。产------r|CaSiO3h

督会一一-co21硅酸盐制品

Na2CO3

—dNazSiOj

A.图中所涉及反应都不属于氧化还原反应

B.纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料

C.用盐酸可除去石英砂（主要成分为Si02）中少量的碳酸钙

D.盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

答案A

解析二氧化硅与碳反应、硅和氯气反应、四氯化硅和氢气反应都属于氧化还原

反应，A错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，做半导体芯片的是单晶硅，纯

净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料，B正确；SiCh不与盐酸反

应，盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙，可溶于水而除去，C正确；二氧化硅能与氢

氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，使瓶塞和瓶口粘连在一起，所以盛放氢氧化钠

溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，D正确。

9.科学家最近用金属钠还原CC14和SiC14制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的

化学方程式为8Na+CC14+SiC14=SiC+8NaCl。下列说法不正确的是（）

A.SiC和SiO2中Si元素的化合价相同

B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物

C.SiCh制备单质Si、单质Si制备SiC14均涉及氧化还原反应

D.一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力

答案B

解析SiC和SiO2中Si元素的化合价均为+4价，A项正确；SiC是还原产物，

NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiC14

需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其他物质接触，比表面积大，

对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。

10.科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是

()

A.CO2是自然界碳循环中的重要物质

B.CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原

C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料

D.CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料

答案c

解析含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧

化碳，所以CO2是自然界碳循环中的重要物质，故A正确；CO2加氢转化为乙烯，

C的化合价降低，CO2得电子，被还原，故B正确；CO2中C为+4价，只能发

生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，

故C错误；CO2与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确。

1L光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通迅手段，合成光导纤维及氮化硅(一种

无机涂层)的工艺流程如下：

T氯气

反

石百I?光导纤笺成应书15ici?

英

应fSiCl”1500^、氢氧焰

砂

I制备

Ifln|$反应N一Si：N,

一表面涂层■A

丽I1400t

NH3

回答下列问题。

(1)反应I的化学方程式为

氧化剂为(填化学式)。

⑵经反应n所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下:

组分名称S1C14SiHChS1H2CI2HC1BChPCI3

质量分数0.5450.4050.0460.00030.001930.00157

沸点/℃57.631.88.2-8512.575.5

图中“操作X”的名称为;PC13的电子式为

(3)反应ni和w中尾气的用途为；反应w的化学方程式为

答案(l)SiO2+2C^^Si+2COtSiO2

：Cl：P：ci:

:ci:

(2)精储(或蒸储)

(3)制取盐酸(或其他合理答案)3SiC14+4NH3=^=^Si3N4+12HC1

高温

解析⑴反应I是焦炭还原S1O2,化学方程式为SiO2+2C==Si+2COt；氧

化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合

价由+4价一0价，即SiO2是氧化剂。

(2)根据表格数据，除HC1、BCb和SiH2c12常温下是气体外，其余为液体，因此

采用精僭(或蒸镭)的方法得到SiC14,PCI3是共价化合物，最外层都满足8电子稳

：C1：P：C1:

：C1:

定结构，其电子式为

（3）反应HI中得到的物质为SiO2和HC1,尾气是HC1,反应IV中发生的反应是3S1C14

+4NH3以丝Csi3N4+12HCL尾气是HC1,因此尾气的用途是制备盐酸。

12.硅是信息技术的关键材料，在工业中可利用镁制取硅：2Mg（过量）+SiO2/=

2MgO+Si,2Mg+Si金=Mg2Si（副反应）。查资料得：

①Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷）；②SiH4在常温下是一种不稳定、易分

解、易自燃的气体；③Mg在加热时能与CO2、N2反应。

I.如图1是实验室进行Mg与SiCh反应的装置。

开关A

NaOH溶液

图2

（1）盛放稀硫酸的装置为,由于氧气的存在对该实验有较大影响,

实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用o（填字母）

a.石灰石b.锌粒c.纯碱

⑵反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪

亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为①；②

n.利用如图2装置（量气管“o”刻度在刻度线的最上方）可测定生成物的纯度。

（3）实验开始前应先。

（4）若反应结束时读数前未调节量气装置两边液面高度相平（右边的液面高于左边

液面），则会导致实验结果。（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）

答案I.⑴分液漏斗b（2）①Mg2Si+4HCl=2MgCL+SiH4t②SiH4+

2O2=SiO2+2H2O

n.⑶检查装置的气密性

(4)偏低

解析1.(1)由装置和仪器可知，盛稀硫酸的仪器是分液漏斗，Mg可以与C02发

生化学反应，Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护气，选用的药品

为稀硫酸和锌粒；(2)Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，其反应的方程式为

Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4t,SiH4常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反

应的方程式为SiH4+2O2=SiO2+2H2O,所以往反应后的混合物中加入稀盐酸,

可观察到闪亮的火星；n.(3)实验开始前，应先检查装置的气密性，防止装置漏气；

(4)读数前右边的液面高于左边液面，则测得V(H2)偏小一”(H2)偏小一机(Si)偏小，

所以测得Si的纯度偏低。

[B级熊力提我

13.(2021.信阳模拟)中国科学院空天信息创新研究院药盛博士等人根据玉兔二号

提供的一个暗绿色闪光的“石块”信息进行分析，发现石块主要由约45%的斜长

石(CaAbSi2O8)、7%的辉石(XYAI2—2〃Si2O6)(X、Y为单核离子，0<〃Wl)和6%的

橄榄石(M2SiO4,M为Mg、Fe)组成。下列关于上述“三石”的说法正确的是()

A.含硅元素，属于硅酸盐；含金属元素，属于金属材料

B.斜长石可以写为CaSiO3-A12(SiO3)3的形式

C.若辉石中”=1、Y为V3+时，X可以是Na+或Li+等一价离子

D.橄榄石的氧化物形式一定为MgOFeOSiO2

答案C

解析A.上述三种“石块”的主要成分斜长石、辉石、橄榄石的主要成分中都含

硅元素，属于硅酸盐；尽管含金属元素，但不属于金属材料，A错；B.硅酸盐在

用不同形式表示时要遵循质量守恒定律，即各种元素的原子个数比不变，根据化

学式书写可知该表示中O原子个数与原式子不符合，不能表示斜长石，B错；C.

若〃=1,则其中不含A1元素，。元素的负化合价为(-2)X6=—12；2个Si为

2X(+4)=+8,所以当〃=1、Y为V3+时，根据化合物中正负化合价代数和为0,

可知X为+1价的金属，X可以是Na+或Li+等+1价离子，C正确；D.橄榄石属

于硅酸盐，可以用盐的形式表示，也可以用氧化物的形式表示，当用氧化物形式

表示时，若M只表示Mg,则氧化物表示为2MgOSiCh,因此不一定为

MgOFeOSiO2,D错。

14.（双选）（2021德州模拟）多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能

电池及高纯硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。下列

说法错误的是（）

LX

|饱和食盐水呼~Y-|点燃|SiHCl3[^y^a^|

I焦炭+石英声叫丽乌曼[siHci,+少量si可

粉碎

A.Y、Z分别为H2、C12

I富）日

B.制取粗硅过程可能发生反应：SiO2+3C====SiC+2COt

C.提纯SiHCh可采用萃取、分液的方法

D.SiHCh和SiC14形成的晶体均为共价晶体

答案CD

解析A.电解饱和食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠，其中H2在C12中燃烧，而

局温

Y具有还原性，所以Y、Z分别为H2、Ch,故A正确；B.SiO2+3C==SiC+

2COt中，C元素的化合价由0升高为+2价,C元素的化合价由0降低为一4价，

符合氧化还原反应规律，可能发生，故B正确；C.三氯硅烷与四氯硅烷沸点不同，

利用沸点的不同提纯SiHCh属于蒸镭，故C错误；D.SiHCh和SiC14都是分子晶

体，故D错误。

15.二氯二氢硅（SiH2c12）常用于外延法工艺中重要的硅源。二氯二氢硅易燃、有毒、

与水接触易水解，沸点为8.2℃o在铜催化作用下，HC1与硅在250〜260℃反应

可以制得SiH2c12。

⑴以浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HC1,利用了浓硫酸的

性。

⑵D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为

（3）按照气体从左到右的方向制取SiH2c12的装置（h处用止水夹夹好）连接次序为

a-（）一（）一（）一（）一（）一（）一（）（填仪器接口的字母,

其中装置C用到2次）。

（4）按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为,后面装置C的作

用为。

（5）反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成比和、等。

（6）制取SiH2c12的新方案：往硅粉中先通入C12,在300〜350℃反应生成SiCl4

然后SiC14再与HC1在250〜260℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序

相反，结果会_______________________________________________________

（用化学方程式表示）。

250〜260℃

答案（1）吸水（2）Si+2HC1=--------==SiH2c12（3）defgbcd

铜

（4）P2O5或CaC12尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中（5）SiC14SiHCh

（6）SiH2c12+2Cl2=^=SiC14+2HC1（或SiH2cb+Cl2=^=SiHCl3+HC1）

解析（1）浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HC1,（3）A装置制取HC1,连接

C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2c12从g处挥发出来，在B装置中收集，

SiH2c12的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则

应在B后接干燥管。（4）前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或

CaCl2,后面的装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石

灰。（6）如果通入气体次序相反，SiH2c12会与C12继续反应,生成SiC14、SiHCho