高中化学2023年大一轮第四章复习讲义

第四章非金属及其化合物

第17讲无机非金属材料

【复习目标】1.了解硅酸盐材料及新型无机非金属材料的性质和用途。2.掌握硅和二氧化硅的

性质及应用，了解高纯硅的制备。

考点一硅和二氧化硅

■归纳整合夯实必备知识

1.硅单质

|存在|一自然界中以硅酸盐和氧化物的形式存在

①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还

,原SiOz得到含有少量杂质的粗硅：

高温，

2C+SiC）2^^Si+2cof

制备

方法②粗硅提纯：Si（粗）+3HCl空空SiHCh+Hz

I100七

SiHCl3+H2=Si+3HC1

①良好的半导体材料；②太阳能电池;

|用途|----

③计算机芯片

2.二氧化硅

普通的沙（细小的石英晶体）

存在

水晶（纯石英，无色透明晶体）

物理

性质一难溶于水，熔点高、硬度大

2碱f

^-SiC>2+2NaOHNa2SiO3+H2O

酸性碱性SiO2+Cao通遑CaSiQ

一

化盐SiO+NaCO=^=NaSiO+COt

学223232

性

质氧化性SiO2+2C国逞Si+2COt

一

溶于

。？+。

氢氟酸Si4HF^=SiFJ+2H2

用途一光导纤维、光学仪器、电子部件

r易错辨析」

1.工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CC>2气体（）

2.Si是半导体材料，可用作太阳能电池（）

3.SiCh与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiCh是两性氧化物（）

4.因为热稳定性：CH4>SiH4,所以非金属性：C>Si（）

5.SiCh能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃（）

6.NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放（）

7.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”（）

答案1.X2,V3.X4.V5.V6.X7.V

■专项突破提升关键能力

高纯硅的制备

1.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:

氯化氢氯化氢

容器①中进行的反应为①Si（粗）+3HCl（g）^^SiHCl3（l）+H2（g）；容器②中进行的反应为

②SiHCb+H2-矍Si（纯）+3HCl。下列说法不正确的是（）

A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用

B.①和②互为可逆反应

C.该流程中需要隔绝空气

D.粗硅制备不能通过SiCh当蛆SiCLSi实现

同向1

答案B

解析A项，反应②中生成的HC1在反应①中循环利用，正确；B项，反应①与反应②对应

的反应温度不一致，不是可逆反应，错误；C项，高温条件下，Si、SiHCb、比都与O2反应，

故需隔绝空气，正确；D项，SiCh不与HC1反应，不能通过上述途径制硅，正确。

2.晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下：

ann

①粗硅与干燥的HC1气体反应制得SiHCh：Si（fi）+3HC1=SiHCh+H2；

②经过纯化的SiHCb与过量也在1000〜1100℃下反应制得纯硅。

回答相关问题：

（1）粗硅与HC1气体反应完全后，经冷凝得到SiHCb（沸点为36.5℃）,只含有少量SiCL（沸点

为57.6℃）和HC1（沸点为一84.7℃）,提纯SiHCh的方法为。

（2）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示（热源及夹持装置已略去）:

尾气处理

装置略去

①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是，

②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是

答案（1）蒸储（2）①排出装置内的空气，以防爆炸②水浴加热

考点二无机非金属材料

■归纳整合夯实必备知识

（一）硅酸盐材料

1.陶瓷

陶瓷以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料,经高温烧结而成的。

2.玻璃

普通玻璃的主要成分为NazSiCh、CaSiCh和SiCh，它是以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料,

经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融,发生复杂的物理变化和化学变化而制得的,玻璃可用于生

产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维,用于高强度复合材料等。

3.水泥

普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石,二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑

中煨烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率,再研成细粉得

到普通水泥。

混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。

（二）新型无机非金属材料

1.新型陶瓷

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

材料类型主要特性示例用途

火箭发动机的尾管及

高温结构碳化硅、氮化硅与某些金

耐高温、抗氧化、耐磨蚀燃烧室、汽车发动机、

陶瓷属氧化物等烧结而成

高温电极材料等

实现机械能与电能的相滤波器、扬声器、声纳

压电陶瓷钛酸盐、错酸盐

互转化探伤器、点火器等

优异的光学性能，耐高氧化铝、氧化铝、氮化铝、高压钠灯、激光器、高

透明陶瓷

温，绝缘性好氟化钙温探测窗等

在某一临界温度下电阻可用于电力、交通、医

超导陶瓷

为零疗等领域

3.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。

材料类型性能用途

碳纳米管比表面积大，高强度，优良的电学性能生产复合材料、电池和传感器等

用于光电器件、超级电容器、电池

石墨烯电阻率低，热导率高，具有很高的强度

和复合材料等

r易错辨析」

i.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品（）

2.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐（）

3.二氧化硅可用于生产玻璃（）

4.碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作（）

5.压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化（）

6.石墨烯的电阻率低，热导率也低（）

7.传统的无机非金属材料均为硅酸盐材料（）

答案LX2,X3.V4.V5.V6.X7.X

■专项突破提升关键能力

一、传统无机非金属材料

1.水玻璃（NazSiCh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（SiC）2：65%〜70%、C：30%〜35%）制取水玻璃的工艺流程：

NaOH溶液

稻

反操作B高浓度

I-NaSiO稀溶液

壳23

应操作A水玻璃

灰

器洗涤

V滤渣活性炭

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没有发生改变

D.反应器中发生的反应为氧化还原反应

答案AC

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，正确；D项，反应器中发生的反应为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。，此反

应没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。

2.世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7000多块铝板和1200多块玻璃等建

成。

(1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为：、

__________________________________________________________(用化学方程式表示)o

(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是。制备普通玻

璃的主要反应方程式为(任写一个)。

⑶石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是

________________(填化学式)=

(4)要将NaOH高温熔化，下列由期中可选用的是(填字母)。

A.普通玻璃用烟B.石英玻璃用烟

C.氧化铝用埸D.铁用烟

答案(l)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2fSiO2+4HF=SiF4t+2H2O

⑵石灰石SiO2+Na2CO3=^=Na2SiO3+CO2t(或SiO2+CaCO3=^=CaSiO3+CO2t)

(3)SiO2(4)D

解析(1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，反应的化学方程式分别为2Al+2NaOH

+2H2O=2NaAlO2+3H2t、SiO2+4HF=SiF4t+2H2Oo(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都

需要用到的主要原料为石灰石。制备普通玻璃的主要反应方程式有SiCh+Na2c。3=区

Na2SiO3+CO2t或SiO2+CaCO3^^CaSiO3+CO2t。(4)普通玻璃母堵中的二氧化硅能够与

熔融的氢氧化钠反应，故A错误；石英玻璃培蜗中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，

故B错误；氧化铝增蜗中的氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C错误；铁与熔融的氢氧

化钠不反应，故D正确。

二、新型无机非金属材料

3.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、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较基等亲水基团，所以

它具有一定的亲水性，D正确。

4.氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的

应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示:

其中一NH2中各元素的化合价与NH3相同。

请回答下列问题:

(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：

(2)图示①〜⑤的变化中，属于氧化还原反应的是(填序号)。

(3)在反应⑤中，3moiSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体，则氮化

硅的化学式为=

(4)在高温下将SiCL在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在

一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式:

高温

答案⑴SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。⑵①②(3灼32(4)3SiCl4+2N2+6H2：

Si3N4+12HCl

解析(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与CL发生氧化还原反

应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒定律求得：3Si(NH2)4=^Si3N4+

8NH3to(4)结合题给信息,SiCH与N2、H2反应可得到Si3N4和HC1。

真题演练明确考向

1.正误判断，正确的打“J”，错误的打“X”

(1)河姆渡出土陶灶，属于陶器，兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅(2021•广东，1BC)(V)

(2)利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，是利用了氢氟酸可与SiCh反应(2021.广东，4C)(V)

(3)硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐(2021•浙江6月选考，9A)(X)

⑷SiCh可用来制造光导纤维(2020•浙江7月选考，9B)(V)

⑸向NazSiCh溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3+2H+=H2SiO3I+2Na+(2019•江苏，7D)(X)

(6)高纯硅可用于制作光感电池(2019•全国卷III,7A)(V)

2.(2020•浙江7月选考，24)Ca3SiC)5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+2CaC12+4NH3t+2H2O

B.具有吸水性，需要密封保存

C.能与SO2反应生成新盐

D.与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiCh

答案D

解析Ca3SiO5可看作CaSiO3-2CaO,它与NH4cl固体混合加热，反应生成CaSiCh、CaCb、

NH3和H2O,A正确；CasSiCh能够吸水，故需要密封保存，B正确；由于H2sCh的酸性强于

H2SiO3,CasSiCh与SO2反应可生成CaSCh,C正确；CasSiCh与足量盐酸作用，析出HzSiCh

沉淀，故所得固体产物主要是HzSiCh,D错误。

3.(2019•全国卷I,7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学

有着密切的关系。下列说法错误的是()

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

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.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

答案A

解析“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红棕色，A项错

误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧

制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中

硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。

4.(2017•全国卷n,26)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：

水

泥氯化镂

样沉淀B

品捻酸、

硝酸

KMnO,

法测定

回答下列问题：

(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化镂为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸

的目的是,还可以使用代替硝酸。

(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。

(3)加氨水过程中加热的目的是-

沉淀B的主要成分为、(填化学式)。

(4)草酸钙沉淀经稀H2s04处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知

+2+

钙的含量，滴定反应为：MnO；+H+H2C2O4—*Mn+CO2+H2Oo实验中称取0.400g水

泥样品，滴定时消耗了0.0500mol-L1的KM11O4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量

分数为。

3+

答案⑴将样品中可能存在的Fe2+氧化为FeH2O2(2)SiC)2(或H2SiO3)SiO2+

4HF=SiF4t+2泾0(或H2SiO3+4HF=SiF4t+3H2O)(3)防止胶体生成，易于沉淀分离

A1(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%

解析(1)水泥样品中含有铁的氧化物。加入盐酸后的溶液中可能含有Fe3+、Fe2+,Fe?+在pH

为4〜5时不能形成沉淀除去，所以需要先加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,故加入硝酸的目

的是将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+;双氧水是一种强氧化剂，可将Fe?+氧化为Fe3+,

本身被还原为水，不会引入新的杂质离子，故可用双氧水代替硝酸。

(2)钙、铁、铝和镁等金属的氧化物都能溶于盐酸和硝酸的混合液，而二氧化硅不与盐酸、硝

酸反应，故沉淀A的主要成分为SiCh;二氧化硅可与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水，该反

应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4t+2泾0。

(3)Fe3+和AF+在pH为4〜5时可水解生成氢氧化铁、氢氧化铝，水解过程中会生成氢氧化铁

胶体和氢氧化铝胶体，不利于分离出沉淀，加热可使胶体聚沉，有利于分离出沉淀，所以加

热可防止胶体的生成，易于沉淀分离，故沉淀B的主要成分为A1(OH)3、Fe(OH)3。

2+

(4)根据化合价升降法、电荷守恒和质量守恒配平可得：2MnOl+6H++5H2C2O4=2Mn+

IOCO2t+8H2O,设含钙的物质的量为xmol,由反应方程式和钙元素守恒可得关系式：

2+

5Ca〜5H2c2O4〜2MnO4-

5mol2mol

xmol0.0500mol-L1X36.00X103L

解得x=4.5X10—3,则0.400g水泥样品中钙元素的质量为4.5X10-3molX40g.moC^O.180

g,故该水泥样品中钙的质量分数为:•:黑会义100%=45.0%o

课时精练

一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。

1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅

一直扮演着主角。下列几种物质中含有硅单质的是（）

A.玛瑙B.光导纤维C.太阳能电池D.水晶

答案C

解析玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分都是SiO2,硅单质可用来制造太阳能电池。

2.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。

3.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯

度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A.①②B.②③C.①④D.③④

答案C

解析几乎所有的岩石和矿物都含有硅酸盐或者二氧化硅，则硅是构成一些岩石和矿物的基

本元素，故①正确；水泥、玻璃是硅酸盐产品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；光

导纤维的主要成分是二氧化硅，故③错误；陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早

的硅酸盐材料，故④正确。

4.信息、材料、能源被称为新科技革命的“三大支柱”。下列有关资讯错误的是（）

A.在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源

B.中、美、日等国已掌握的陶瓷发动机技术，能较大程度地降低能耗，节约能源

C.光导纤维在信息产业中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是单质硅

D.结构陶瓷碳化硼（B4c3）常用于制造切削工具，它是一种新型无机非金属材料

答案C

解析光缆在信息产业中有广泛应用，制造光导纤维的主要材料是二氧化硅，C错误。

5.“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的

青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是（）

A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品

B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英

C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高

D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐

答案C

解析陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，

而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；沙子的主要成分是SiCh,黏土的主要成分是硅

酸盐，D项错误。

6.下列关于二氧化硅的说法正确的是（）

A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸

B.二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆

C.二氧化硅能与碳酸钠固体在高温时发生反应

D.用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24L气体（标准状况）时，得到2.8g硅

答案C

解析二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅

制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；在高温时，二氧化

硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由化学方程式SiO2+2C叁江Si

+2COt,可知当生成2.24L（标准状况）即0.1mol气体时，得到0.05mol即1.4g硅，故D

错误。

7.宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，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.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料

C.高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物

D.陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸

答案c

解析不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应

导致的颜色变化称为窑变，故A正确；瓷器的原料主要是黏土，瓷器中含有多种硅酸盐和二

氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的主要成分是硅酸盐和二氧化

硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。

二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。

8.实验室用H2还原SiHCb（沸点：31.85°C）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处

理装置略去），下列说法正确的是（）

A.装置II、III中依次盛装的是浓硫酸、冰水

B.实验时，应先打开活塞K,再加热管式炉

C.为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液

D.该实验中制备氢气的装置也可用于饱和食盐水与电石反应制备乙焕

答案BC

解析制备高纯硅的反应为H2+SiHCl3=^=Si+3HC1,此反应应在装置IV中进行。装置I

的目的是制取氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置H的目

的是除去氢气中的水蒸气，即装置II中盛放浓硫酸；装置III的目的是使SiHCb汽化，与氢气

充分混合，因此应在热水浴中加热，A项错误；实验时应先打开活塞K,通入氢气，排尽装

置中的空气，防止加热时发生爆炸，B项正确；硅不能与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2+,

Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,遇KSCN溶液变红，可以鉴定制得的硅中是否含有铁单质，C项

正确；饱和食盐水与电石反应制备乙块，反应迅速放出大量热且生成微溶的氢氧化钙，因此

不能用启普发生器进行实验，D项错误。

9.金刚砂（SiC）可由SiCh和碳在一定条件下反应制得，反应的化学方程式为SiO2+3C上皿SiC

+2C0t,下列有关制造金刚砂的说法正确的是（）

A.该反应中的氧化剂是SiCh，还原剂为C

B.该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为2：1

C.该反应中转移121

D.该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO

答案BD

解析反应产物SiC中Si、C的化合价分别为+4、一4价，所以SiCh既不是氧化剂，又不

是还原剂；碳元素从0价转变成一4价(SiC)和+2价(CO),CO是氧化产物，SiC是还原产物，

两者的物质的量之比为2：1;根据化学方程式可知，该反应转移4院。

10.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+SiCL—&SiC+8NaCh下列说法不正确的是()

A.SiC和SiCh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SiCL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SiCh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；SiCh制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCL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。

11.科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4000个碳原子，直径约6〜

9nm,在低于一183°C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6〜9nm,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。

三、非选择题

12.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)下列物质不属于硅酸盐材料的是(填字母)。

A.陶瓷B.玻璃

C.水泥D.生石灰

(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为,

工艺师常用(填物质名称)来雕刻玻璃。

(3)工业上常用反应：2C+SiCh^^Si+2cot制备粗硅，该反应物中所含元素化合价升高的

物质是(填化学式，下同)，氧化剂是。

答案(1)D(2)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O氢氟酸⑶CSiO2

13.高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图：

石英砂、焦炭HC1H2

I,

电弧炉一流化床反应器还原炉一高纯硅

I

H2HC1

2530r

已知：①流化床反应器内的主反应：Si+3HC1°^°=SiHCl3+H2；

10000C

②还原炉内的主反应：SiHCl3+H2'"".>Si+3HC1；

③SiHCb极易水解：SiHCh+3H2O=H2SiO3+H2f+3HC1t。

回答下列问题：

(1)石英砂的主要成分为SiO2,SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质

中也能与烧碱反应生成盐和水的是(填字母)。

A.AlB.A12O3

C.CuOD.NaHCO3

SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为O

(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为=

若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂

的物质的量之比为=

(3)整个操作流程都需隔绝空气,原因是(答出两条即可)。

(4)流化床反应器中除SiHCb外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4>SiH2cI2、

SiH3cl等)，可以用分馆的方法加以分离，该操作方法的理论依据是。

(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是»

II,［；•高源

答案(1)BD(2)SiO2+2C=^^Si+2COt1：2(3)防止SiHCb发生水解；防止

硅被氧化；防止氢气与氧气反应而发生爆炸(任写两条即可)(4)各组分沸点相差较大

(5毋2、HC1

解析(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铝与氢氧化钠

溶液反应生成偏铝酸钠和水，故B符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故C不符合题

意；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故D符合题意；SiCh能在一种常见的酸

F,

中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF,HF属于共价化合物，其电子式为...工

(2)二氧化硅与碳在高温条件下反应生成粗硅和CO,对应的化学方程式为SiO2+2C^=Si

+2C0t,石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2+3C=^SiC+2COt,C元素化合价由0

价降低为一4价，由0价升高为+2价，C既是氧化剂又是还原剂，根据氧化还原规则，氧化

剂和还原剂的物质的量之比为1:2o

第18讲氯及其化合物

【复习目标】1.了解氯的单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。2.了解氯

的单质及其重要化合物对环境的影响。

考点一氯及其化合物的性质和应用

■归纳整合夯实必备知识

（一）氯气的性质

1.氯气的物理性质

氯气是一种黄绿色,有刺激性气味的气体,密度比空气的大，沸点一34.6°C,易液化。

注意实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气

体飘进鼻孔（如图所示）。

0-17)287

2.氯的原子结构示意图:

3.氯气的化学性质

（1）氧化性

与Fe（写化学方程式，下同）：2Fe+3c%

金属「迷鹭2FeCb,棕红色烟

单质

--^Cu：Cu+Cl2^^=CuCl2,棕黄色烟

）—与H?：型=2HC1,苍白色火焰;

氧非金属出现白雾

化单质

性1

—能将P、Si氧化为PCk、PCI"SiCl4

厂与碘化钾溶液：C12+2KI=2KC1+I2

还原性与SO?水溶液:CI2+SO2+2H2O=H2SO,

化合物—+2HC1

I—与FeCb溶液:Ck+2FeC12=2FeC13

（2）从化合价的角度认识Cl2的化学性质一歧化反应

氯气与水或碱反应，氯元素的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。

水+

离子方程式：C12+H2OnH+C1-+HC1O

悦口碱「制漂白液：CL+2NaOH=NaCl+NaClO+H/O

包L制漂白粉：2cl2+2Ca(OH)2=CaC12+Ca(ClO)2

+2HQ

4.从平衡的角度理解氯水的成分和性质

氯气能以1：2的比例溶于水中，氯气的水溶液称为氯水，溶于水的氯气只有少量与水反应。

(1)氯水中存在三种平衡关系：

①CI2+H2OHC1+HC1O

②HC1OH++C1O

③H2OH++OH

四

＞离

子

(2)氯水性质的多重性

新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒

不同。

完成下列表格:

向氯水中加入的物平衡移动

浓度变化应用

质或改变的条件的方向

①用饱和食盐水除C12中的

可溶性氯化物c(C「)增大,c(HC10)减小左移HC1

②用排饱和食盐水法收集CL

洁厕剂和“84”消毒液不宜

盐酸c(H+)和c(C1)增大左移

混合使用

减小右移

NaOHc(H+)用NaOH吸收多余的Cl2

光照c(HC10)减小右移氯水应避光保存或现用现配

碳酸钙c(H+)M4i，c(HClO)增大右移制取次氯酸浓度较大的氯水

注氯水常代替氯气进行溶液中的实验。

(二)次氯酸和次氯酸盐的性质

1.次氯酸

弱酸性，比碳酸酸性典

不稳定性.2HC1O金婴2HC1+CM，氯水要现

f用现配，保存在棕色试剂瓶中

强氧化’隹使有色布条褪色，用作消毒剂、漂白剂

2.漂白液

।有效成分.NaClO

而制备原理.2NaOH+CE=NaCl+NaClO+H2O

f化学性质.水解呈碱性，具有强氧化性

回漂白原里NaClO+COz+WOuNaHCOs+HClO

।用途.杀菌、消毒

3.漂白粉

成分，主要成分:CaCl,和Ca(C10)z,有效成

一分：Ca(ClC)5Z

他鲤理＞2C12+2Ca(OH)2=CaC12+Ca(ClO)2+2H2O

漂

生蟹返水解呈碱性，具有强氧化性

粉

邃邂里Ca(ClO)2+CC)2+H2O=CaCO3(+2HClO

久置失效))

原理一Ca(ClO2+CC2+H2O=CaCCM+2HC1O,

2HC1O工2HC1+CM，必须密封保存

特别提醒如果Cb与Ca(OH)2充分反应，并使Ca(ClO)2成为主要成分，则得到漂粉精。

r易错辨析」

1.C12具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂()

2.标准状况下，1L2LCL与水充分反应转移的电子数为0.5NA()

3.可以用pH试纸测定氯水的pH()

4.向新制氯水中加入碳酸钙粉末或亚硫酸钙粉末，能增大氯水的漂白效果()

5.若贮氯罐意外发生泄露，人们应用浸有一定浓度NaHCCh的毛巾捂住鼻子，在低洼处等

待救援()

6.漂白粉在空气中长时间放置，最终得到的固体产物为CaC03()

7.NaClO是“84”消毒液的主要成分，在使用“84”消毒液时，在空气中放置一段时间后,

漂白效果更好()

答案l.X2.X3.X4.X5.X6.X7,V

■专项突破提升关键能力

一、氯气的性质及应用

1.根据下列装置图回答问题:

干燥的Cl?

干燥的红湿润的红紫色石亚硫酸FeCl2NaOH

色布条色布条蕊溶液钠溶液溶液溶液

ABCDEF

(1)装置A、B通入干燥的CI2后，观察到的现象是

________________________________________________________，根据现象可得出的结论是

(2)装置B中发生反应的离子方程式是=

(3)实验开始后，观察装置C中的现象是o

(4)通入Cb时装置D中发生反应的离子方程式是o

(5)装置E中发生反应的离子