必过12无机非金属材料

必过12无机非金属材料知识点一传统无机非金属材料——硅酸盐产品1．硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。2．无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种。陶瓷玻璃水泥原料__黏土____纯碱、石灰石、石英砂____石灰石、黏土__及其他辅料设备陶瓷窑玻璃窑水泥回转窑成分普通玻璃：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2性能__硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点__应用生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿和卫生洁具等生产建筑材料、光学仪器、和各种器皿，制造玻璃纤维、用于高强度复合材料等大量用于建筑和水利工程【易错警示】传统无机非金属材料都是以含硅物质为原料，经过高温发生复杂的物理、化学变化制成，产品都为硅酸盐。知识点二新型无机非金属材料1．硅的存在及高纯硅的制备(1)存在：硅是一种亲氧元素，在被氧气气氛包围的地球上，主要以硅酸盐和氧化物(如水晶、玛瑙)等形式存在，没有游离态的单质硅，单质硅可以通过人工方法制得。(2)高纯硅的制备eq\x(\a\al(石,英,砂))eq\o(→,\s\up7(焦炭),\s\do5(1800～2000℃))eq\x(\a\al(粗,硅))eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(300℃))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(1100℃))eq\x(\a\al(高,纯,硅))(1)制取粗硅：SiO2+2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si+2CO↑。(2)粗硅提纯：①Si+3HCleq\o(=,\s\up7(高温))SiHCl3+H2；②SiHCl3+H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si+3HCl。2．几种新型无机非金属材料(1)硅和二氧化硅①高纯硅eq\o(→,\s\up7(性能))半导体eq\o(→,\s\up7(应用))制造芯片和硅太阳能电池。②二氧化硅eq\o(→,\s\up7(性能))通信容量大、抗干扰性好、通信效率高eq\o(→,\s\up7(应用))光导纤维(2)新型陶瓷新型材料成分性能主要应用[来源:]金刚砂碳化硅(SiC)硬度大、耐高温、抗氧化磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅、金属氧化物耐高温、抗氧化、耐腐蚀用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、锆酸盐等能实现机械能和电能的相互转化用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；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、绝缘性好用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷临界温度下具有超导性用于电力、交通、医疗领域等(3)碳纳米材料新型材料结构特点主要性能主要应用富勒烯碳原子构成的一系列笼形分子工业材料，应用于电化学，催化剂，化妆品，抗癌药物等碳纳米管石墨片层卷成的直径纳米级的管状物比表面积大，具有高的强度和优良的电学性质生产复合材料、电池和传感器等石墨烯一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高、具有很高的强度应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面3．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别类别传统无机非金属材料新型无机非金属材料主要成分硅酸盐不一定是硅酸盐主要特性抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击大都强度高、硬度大，耐高温，另外还具有一定的电学特性、光学特性和生物功能等一、选择题1．(2022·湖北省部分示范高中高一期中考试)下列物品或设备主要成分中含有单质硅的是()A．光导纤维 B．水晶项链 C．门窗玻璃 D．太阳能电池【答案】D【解析】A项，光导纤维的主要成分为二氧化硅，故A错误；B项，水晶项链的主要成分为二氧化硅，故B错误；C项，玻璃的主要成分为硅酸钠、硅酸钙以及二氧化硅，含有二氧化硅，故C错误；D项，硅为良好的半导体材料，可用于制太阳能，太阳能电池含有单质硅，故D正确；故选D。2．(2022·河北省邢台市南和区第一中学高一质检)下列含硅制品中，主要成分为硅单质的是()A．水晶镜片 B．玛瑙手镯 C．陶瓷餐具 D．计算机芯片【答案】D【解析】A项，水晶镜片的主要成分是二氧化硅，故A不符合题意；B项，玛瑙手镯的主要成分是二氧化硅，故B不符合题意；C项，陶瓷餐具为硅酸盐材料，故C不符合题意；D项，计算机芯片是硅单质，故D符合题意；故选D。3．(2022·广东省高三模拟)我国在科技上不断取得重大成果。下列各项中使用的材料不属于无机非金属材料的是()应用于5G中的石墨烯导热膜用于吊装港珠澳大桥的超高分子量聚乙烯纤维吊绳“嫦娥五号”探测器使用的砷化镓太阳能电池板“神舟十三号”载人飞船使用的石英挠性加速度计ABCD【答案】B【解析】A项，石墨烯由碳元素形成的单质，属于无机非金属材料，故A不选；B项，聚乙烯纤维是有机材料，不属于无机非金属材料，故B选；C项，砷化镓是一种半导体材料，属于无机非金属材料，故C不选；D项，石英成分是SiO2，属于无机非金属材料，故D不选；故选B。4．(2022·广东省广州市第一中学高一期中)下列说法中错误的是()A．陶瓷、玻璃、水泥、水晶饰品等，都是硅酸盐产品B．光导纤维被称为信息高速公路的骨架，其主要成分是二氧化硅C．水玻璃可以作为粘合剂、木材防火剂D．“中国天眼”的镜片材料为SiC，属于新型无机非金属材料【答案】A【解析】A项，硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素结合而成的化合物的总称，玻璃、陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，水晶饰品成分为二氧化硅，A项错误；B项，SiO2是制造光导纤维的主要原料，B项正确；C项，水玻璃是矿物胶，不燃烧，将硅酸钠涂在木材表面就阻隔了木材与空气中氧气的直接接触，可用作制备木材防火剂的原料，C项正确；D项，SiC是新型无机非金属材料，D项正确；故选A。5．(2022·河南省漯河高中高一期中)含硅元素的物质有很多用途，下列说法错误的是()A．硅胶多孔、吸水能力强，可用作袋装食品的干燥剂B．陶瓷、水晶、水泥、玛瑙等均属于硅酸盐材料C．高压输电线使用的陶瓷绝缘材料属于硅酸盐材料D．高温结构陶瓷具有耐高温、抗氧化等性能，可应用于火箭发动机等【答案】B【解析】A项，硅胶多孔、表面积大，吸水能力强，因此可用作袋装食品的干燥剂，防止食品受潮变质，A正确；B项，陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，而水晶、玛瑙主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐材料，B错误；C项，高压输电线使用的陶瓷绝缘材料主要成分是硅酸盐，因此属于硅酸盐材料，C正确；D项，高温结构陶瓷具有耐高温，性质稳定，耐腐蚀、抗氧化等优良性能，因此可应用于火箭发动机等，D正确；故选B。6．(2022·江西省临川第二中学高一期中)《天工开物》中关于制青瓦有如下记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之……凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举……浇水转锈，与造砖同法。”下列说法错误的是()A．黏土的主要成分为硅酸盐B．青砖中铁元素主要以氧化铁的形式存在C．烧制后自然冷却不能制成青瓦D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料【答案】B【解析】A项，黏土的主要成分为硅酸盐，故A正确；B项，红砖中铁元素主要以氧化铁的形式存在，青砖中铁元素主要以氧化亚铁的形式存在，故B错误；C项，烧制后自然冷却，空气进入窑内，铁元素被氧化生成Fe2O3而呈红色，不能制成青瓦，故C正确D项，黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，故D正确；故选B。7．(2022·广东省清远市高一期中)工业制粗硅的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑。下列说法中正确的是()A．硅在自然界中主要以单质形式存在 B．Si是光导纤维的主要成分C．SiO2是半导体材料 D．每生成1molSi理论上转移的电子数目约为4×6.02×1023【答案】D【解析】A项，硅在自然界中以二氧化硅和硅酸盐形式存在，A错误；B项，光导纤维的主要成分是二氧化硅，B错误；C项，硅是半导体材料，C错误；D项，每生成理论上转移的电子的物质的量约为，D正确；故答案为：D。8．(2022·山西省运城市高一期中)下列关于无机非金属材料的说法错误的是()A．工业生产陶瓷、玻璃和水泥的原料中都含有黏土B．工业上用二氧化硅生产光导纤维C．碳化硅中碳原子与硅原子通过共价键连接，耐高温、硬度大D．富勒烯、石墨烯都由碳原子构成，它们的结构不同，物理性质不同【答案】A【解析】A项，生产玻璃的主要原料是石英、石灰石和纯碱，没有黏土，故A错误；B项，二氧化硅是光导纤维的主要成分，故B正确；C项，碳化硅中碳原子与硅原子通过共价键连接，具有金刚石的结构，形成原子晶体，耐高温、硬度大，故C正确；D项，富勒烯、石墨烯都由碳元素所组成的单质，属于同素异形体，同素异形体的结构不同，物理性质不同，故D正确；故选A。9．(2022·重庆市万州第二高级中学高一期中)材料是人类生活的物质基础。下列关于材料的说法正确的是()A．陶瓷、玻璃和水晶都属于传统非金属材料B．中国天眼FAST用到的高性能的碳化硅材料属于新型陶瓷C．中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金，属于新型无机非金属材料D．太阳能电池可将光能转化为电能，主要成分为二氧化硅【答案】B【解析】A项，水晶不属于传统非金属材料，A错误；B项，高性能的碳化硅材料具有特殊功能，属于新型陶瓷，B正确；C项，特种镁合金，属于新型金属材料，C错误；D项，太阳能电池主要成分为硅晶体，D错误；故选B。10．(2022·河南省焦作市高一期中)下列关于材料的说法错误的是()A．碳纳米管是一种含有碳元素的化合物，属于新型无机非金属材料B．钛合金密度小、硬度大、熔点高，可用于制造飞机、火箭C．三峡大坝的建设使用了大量的水泥，水泥属于硅酸盐材料D．不锈钢的抗腐蚀性能良好，可用于制作医疗器械【答案】A【解析】A项，碳纳米管是一种含有碳元素的单质，属于新型无机非金属材料，故A错误；B项，钛合金具有密度小、硬度大、熔点高的特性，常用于制造飞机、火箭，故B正确；C项，三峡大坝的建设中使用了大量的水泥，水泥的主要成分是硅酸盐，属于硅酸盐材料，故C正确；D项，不锈钢具有抗腐蚀性能良好的特性，常用于制作医疗器械，故C正确；故选A。11．(2022·黑龙江大庆中学高一月考)化学与生活、生产、科技密切相关。下列说法错误的有()A．工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料B．光导纤维的主要材料是SiO2C．单质硅可用于制取通信芯片D．“”飞机身使用的复合材料之一碳纤维，属于新型无机非金属材料【答案】A【解析】A项，工业生产水泥和玻璃需要用到石灰石，制漂白粉用石灰乳，A错误；B项，二氧化硅用于制作光导纤维，B正确；C项，芯片主要成分为单志硅，C正确；D项，碳纤维是碳单质，属于碳的同素异形体，是新型无机非金属材料，D正确；故选A。12．(2022·湖北省南漳县第一中学高一期中)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“人窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是()A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点D．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物【答案】D【解析】A项，窑变在高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化，窑变是复杂的物理化学变化，故A正确；B项，陶制品主要原料是黏土，经高温烧结而成，故B正确；C项，陶瓷是硅酸盐产品，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，故C正确；D项，高品质的瓷器晶莹剔透，属于混合物，故D错误。故选D。13．(2022·云南省宣威市第三中学高一阶段练习)下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是()A．高纯硅可用于制造半导体材料B．水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面D．纳米材料直径1～100nm之间，能产生丁达尔现象【答案】D【解析】A项，高纯硅可用于制造半导体材料，制造芯片等，故A正确；B项，水泥、玻璃、陶瓷均属于传统无机非金属材料，故B正确；C项，氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，故C正确；D项，纳米材料直径1～100nm之间，属于纯净物，而胶体是混合物，胶体能发生丁达尔效应，所以纳米材料不能产生丁达尔现象，故D错误；故选D。14．(2022·安徽·高一阶段练习)下列所涉及的材料不属于无机非金属材料的是()A．北京冬奥会滑雪大跳台“雪飞天”使用了大量首钢自主研发新型钢材B．中国第一艘深海载人潜水器“蛟龙号”使用的氨化硅陶瓷发动机C．我国具有独立知识产权的“龙芯”使用的晶体硅芯片D．“嫦娥五号”成功着陆月球时使用碳化硅作钻杆材料【答案】A【解析】A项，钢属于合金，为金属材料，不属于无机非金属材料，A项符合题意；B项，氨化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，B项不符合题意；C项，晶体硅芯片成分为硅单质，属于无机非金属材料，C项不符合题意；D项，碳化硅属于新型无机非金属材料，D项不符合题意；故选A。15．(2022·广西钟山中学高一月考)工业制粗硅的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑。下列说法中正确的是()A．硅在自然界中主要以单质形式存在B．由此反应可得出还原性：C>SiC．SiO2是半导体材料D．每生成1molSi理论上转移的电子数目约为4×6.02×1023【答案】D【解析】A项，硅在自然界中以二氧化硅和硅酸盐形式存在，A错误；B项，碳与硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温条件下，碳能把硅从SiO2中还原出来，B错误；C项，硅是半导体材料，二氧化硅不是，C错误；D项，由方程式可知，每生成1molSi理论上转移4mol电子，电子数目约为4×6.02×1023，D正确；故选D。16．(2022·浙江省北斗联盟高一期中联考)由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示：下列说法错误的是()A．SiO2与纯硅都是硬度大、熔沸点高的晶体B．X为CO2气体C．反应②产生的H2与反应③产生的可以循环使用D．反应①②③均为在高温或较高温度下的氧化还原反应【答案】B【解析】根据框图中的反应物二氧化硅和碳在高温下反应制粗硅判断，生成X是一氧化碳，其它物质已在框图流程中推出，利用流程中物质的参于和生成进行判断；A项，二氧化硅和硅单质都是原子晶体，具有硬度大、熔沸点高的特性，故A正确；B项，根据工业制粗硅反应二氧化硅和碳反应生成硅和一氧化碳，故B不正确；C项，根据框图中的反应，生成的氯化氢可以在第二步反应中参于反应，生成的氢气可以在第三步中参于反应，故C正确；D项，根据框图中的条件，利用T=t+273K，判断反应的温度高低，故D正确；故选B。17．(2022·浙江省杭州地区重点中学高一期中)(可看作)是硅酸盐水泥的主要成分之一，其相关性质的说法不正确的是()A．具有吸水性，需要密封保存B．可发生反应：C．能与CO2反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物为【答案】D【解析】A项，能与水反应，表现出吸水性，需要密封保存，A正确；B项，常温下与水反应生成硅酸钙和氢氧化钙，与氯化铵混合加热发生反应：，B正确；C项，能与二氧化碳反应生成碳酸钙，C正确；D项，依据强酸制弱酸的原理，与足量盐酸作用，所得固体产物为硅酸沉淀，而不是二氧化硅，D错误；故选D。18．(2022·广东省广州四十七中高一期中)下列应用的解释错误的是()应用解释A二氧化硫可以作为食品添加剂二氧化硫具有漂白性，防腐和抗氧化等作用B高纯硅可以用于制作光感电池硅具有半导体性能，可将太阳能转化为电能C二氧化硅可以用于制作光导纤维二氧化硅具有良好的导电性能，硬度大D碳纳米管可以用于生产复合材料，电池碳纳米管比表面积大，强度大，有优良的电学性能【答案】C【解析】A项，二氧化硫可以漂白某些有机色素，可以防腐，具有抗氧化性，使用合适的量可以作为食品添加剂，故A正确；B项，硅是半导体材料，导电性介于导体和绝缘体之间，可做太阳能电池板，故B正确；C项，二氧化硅可以用于制作光导纤维是因为其具有导光性，故C不正确；D项，碳纳米管具有吸附性，具有优良的电学性能，可以用于生产故D正确；故选C。19．(2022·辽宁省沈阳市高一期中)装置丁为了打赢“芯片”贸易战，我国政府和众多国内企业不惜重金投入研发高精度的光刻机产品，力图摆脱国外公司对中国公司的技术垄断，高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)下列说法不正确的是()A．步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑B．步骤①中每生成1molSi，转移4mol电子C．步骤③中的反应为氧化还原反应D．高纯硅是制造芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料【答案】D【解析】A项，步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；B项，依据方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，反应中硅从+4价降为0价，每生成1molSi，转移4mol电子，故B正确；C项，步骤③氢气与三氯化硅反应生成硅和氯化氢，氢、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C正确；D项，硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的基本原料，故D错误；故选D。20．(2022·江西省萍乡市高一期中)高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制各高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如图：已知：流化床反应的产物中，除外，还有等。(已知：各物质的沸点：)，下列说法不正确的是()A．电弧炉中发生的反应为SiO2＋CSi＋CO2↑B．进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯C．硅在高温下会与氧气反应，所以整个操作流程都要隔绝空气D．流程中和H2可以循环利用【答案】A【解析】由题给流程可知，石英砂和焦炭在电弧炉中高温条件下反应生成硅和一氧化碳，硅在流化床反应器中与氯化氢高温条件下反应得到含有杂质的四氯化硅，经过蒸馏提纯得到的四氯化硅在还原炉中与氢气高温条件下反应得到高纯硅。A项，电弧炉中发生的反应为石英砂和焦炭在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A错误；B项，四氯化硅进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯除去三氯硅烷等杂质，故B正确；C项，硅在高温下会与氧气反应，所以整个操作流程都要隔绝空气，防止空气中氧气干扰高纯硅的制备，故C正确；D项，由题给流程可知，在高纯硅制备过程中氯化氢和氢气先是流化床反应的反应物和生成物，后是还原反应的生成物和反应物，所以流程中可以循环利用，故D正确；故选A。21．(2022·永州市第二中学高一期中)高纯硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备，下列说法不正确的是()A．硅是地壳中含量第二的元素，主要以石英砂、硅酸盐等形式存在于自然界中B．步骤电弧炉中的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑C．二氧化硅既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠反应，二氧化硅是典型的酸性氧化物D．步骤①②③中HCl和H2可以重复使用，三步反应中Si的化合价均发生了改变【答案】B【解析】A项，硅在地壳中的含量仅次于氧，自然界中都以化合态形式存在，主要以石英砂、硅酸盐等形式存在于自然界中，A正确；B项，步骤电弧炉中高温条件下二氧化硅和碳反应生成粗硅和CO，反应的化学方程式为：SSiO2＋2CSi＋2CO↑，B不正确；C项，二氧化硅既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠反应，氢氟酸是唯一一种与二氧化硅反应的酸，这是一个特性，二氧化硅是典型的酸性氧化物，C正确；D项，步骤①②③中HCl和H2可以重复使用，循环反应，三步反应中Si的化合价均发生了改变，分别为降低、升高、降低，D正确；故选B。22．(2022·湖南省怀化市第三中学高一阶段练习)由粗SiO2(含少量Fe2O3、Al2O3杂质)制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法错误的是()A．X可用作木材防火剂B．步骤Ⅱ中的主要反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4C．步骤Ⅱ中的稀硫酸不可用CO2代替D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行【答案】C【解析】二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠(X)，硅酸钠溶液与稀硫酸反应生成硅酸沉淀(Y)，硅酸灼烧分解生成二氧化硅，结合硅及其化合物的性质分析判断。A项，硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，故A正确；B项，步骤Ⅱ是硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，反应的化学方程式为：Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4，故B正确；C项，碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，都能够与硅酸盐反应生成硅酸，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，故C错误；D项，步骧Ⅲ为灼烧固体分解，灼烧固体应在坩埚中进行，故D正确；故选C。23．(2022·广东省梅州市梅江区梅州中学高一阶段练习)近年来，我国在探索太空、开发5G等方面都取得了举世瞩目的成就，这些成就都离不开化学材料的开发和利用，下列有关说法正确的是()A．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅B．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是传统无机非金属材料C．5G技术的应用离不开光缆，我国光缆线路总长度超过了三千万千米，光缆的主要成分是晶体硅D．碳纳米管有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等【答案】D【解析】A项，芯片的主要成分是晶体硅，故A错误；C项，光缆的主要成分是二氧化硅，故C错误；D项，碳纳米管是一种具有特殊结构及优异性能的纳米材料，它是由碳原子形成的无缝、中空管体材料，具有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等，故D正确；故选D。二、非选择题24．(2020·辽宁省沈阳二十中高一月考)2017年1月4日，谷歌公司宣布：以60胜0负1平的战绩横扫众多围棋高手的神秘棋手“Master”乃是其人工智能产品AlpbaGo的升级版，人工智能再次成为热门话题。其中，高纯度硅是一种重要的基础材料。以下是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有_______(填反应代号)。(2)反应①的化学方程式：_______；反应③的化学方程式_______。(3)下列有关硅材料的说法正确的是_______。A．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅B．金刚砂是一种新型陶瓷材料C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高D．SiO2能做光导纤维的原因是因为自身具有良好的导电性E.建筑用的水泥和实验室使用的陶瓷坩埚都属于硅酸盐材料(4)在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是_______(填字母)。A．高温结构陶瓷B．生物陶瓷C．导电陶瓷。【答案】(1)①②③(2)

SiO2+2CSi+2CO↑

(3)BE(4)B【解析】工业上在电炉内，用石英砂和焦炭反应得粗硅和一氧化碳，然后用粗硅和HCl反应得SiHCl3，再用氢气还原得到纯硅和氯化氢，这样就完成硅的制造。本题涉及的反应为①SiO2+2CSi+2CO↑②Si+3HClSiHCl3+H2③④CO+H2OCO2+H2。(1)根据分析可知，属于置换反应的为①②③；(2)反应①为SiO2+2CSi+2CO↑，反应③为。(3)A.硅与盐酸不反应，故A错误；B.金刚砂是一种新型陶瓷材料，故B正确；C.玻璃为混合物，不存在固定的熔点，故C错误；D.二氧化硅为光导纤维的主要成分，但是二氧化硅没有导电性，故D错误；E.水泥和陶瓷都属于硅酸盐材料，故E正确；故选BE。(4)用于人体器官的陶瓷，应具有良好的生物性能，故选B。25．(2022·陕西省汉中市高一期中)非金属材料及其化合物是无机非金属材料的主要成分，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。I．(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是_______(填化学式，下同)；光导纤维的主要成分是_______；工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，其原理为_______(填化学方程式)。II．高纯度单晶硅的制备方法：某同学从资料中查知：SiCl4的熔点为70℃，沸点为57.6℃，在潮湿的空气中与水发生反应而变质。该同学设计了如图装置制取纯硅(装置中的热源及夹持装置均已略去)。(2)已知：步骤①生成的另一产物为CO，写出步骤①中反应的化学方程式：_______。(3)装置A中发生反应的离子方程式为_______。(4)已知：SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生成氯化氢。为防止空气污染，含有SiCl4的尾气可通入盛有_______(填试剂名称)的烧杯中。(5)同学甲认为用该装置进行实验，可能会导致实验失败，为保证制备纯硅实验的成功，你认为该装置应进行的改进措施是_______。【答案】(1)

Si

SiO2

4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O(2)2C+SiO2Si+2CO↑(3)Zn+2H+=Zn2++H2↑(4)氢氧化钠溶液(5)在装置A与装置B之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或碱石灰的干燥管)【解析】(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是Si；光导纤维的主要成分是SiO2；二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅气体和水，用氢氟酸来雕刻玻璃的原理为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；(2)步骤①是SiO2和C在高温条件下生成Si和CO，反应的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑；(3)装置A中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，发生反应的离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑；(4)SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生成氯化氢和硅酸，所以为防止空气污染，含有SiCl4的尾气可通入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中；(5)SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生，用该装置制备的氢气中含有水蒸气，可能会导致实验失败，为保证制备纯硅实验的成功，在装置A与装置B之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶。26．(2022·河北省承德市高一联考)I.非金属材料及其化合物是无机非金属材料的主要成分，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。(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是_______(填化学式，下同)；光导纤维的主要成分是_______；工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，其原理为_______(填化学方程式)。Ⅱ.高纯度单晶硅的制备方法：某同学从资料中查知：SiCl4的熔点为70℃，沸点为57.6℃，在潮湿的空气中与水发生反应而变质。该同学设计了如图装置制取纯硅(装置中的热源及夹持装置均已略去)。(2)盛装稀硫酸的仪器的名称为_______；已知：步骤①生成的另一产物为CO，写出步骤①中反应的化学方程式：_______。(3)装置A中发生反应的离子方程式为_______。(4)已知：SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生成氯化氢。为防止空气污染，含有SiCl4的尾气可通入盛有_______(填试剂名称)的烧杯中。(5)同学甲认为用该装置进行实验，可能会导致实验失败，为保证制备纯硅实验的成功，你认为该装置应进行的改进措施是_______。【答案】(1)

Si

SiO2

4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O(2)

分液漏斗

2C+SiO2Si+2CO↑(3)Zn+2H+=Zn2++H2↑(4)氢氧化钠溶液(或其他合理答案)(5)在装置A与装置B之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或碱石灰的干燥管)【解析】(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是Si；光导纤维的主要成分是SiO2；二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅气体和水，用氢氟酸来雕刻玻璃的原理为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O。(2)根据装置图，盛装稀硫酸的仪器的名称为分液漏斗；步骤①是SiO2和C在高温条件下生成Si和CO，反应的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑。(3)装置A中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，发生反应的离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑；(4)SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生成氯化氢和硅酸，所以为防止空气污染