硅、二氧化硅、新型陶瓷与纳米材料-(考点梳理)【考点精准练】(解析版)

考点梳理5.3.2硅、二氧化硅、新型陶瓷与纳米材料考点梳理考点1硅1、硅单质的存在形式与结构：2、硅的性质：（1）物理性质:色态：有金属光泽的灰黑色固体。（有金属光泽但不是金属）熔点高(1410℃)硬度大、有脆性。导电性：介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。化学性质硅原子最外层有4个电子,得失电子都较难,常温下,化学性质不活泼。①常温下,除与F2、氢氟酸和强碱溶液反应外,硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。与F2反应：Si+2F2=SiF4与氢氟酸反应：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑与强碱反应：Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑Si是能与NaOH反应放出氢气的的非金属单质，Al是能与碱放出氢气的金属单质，主观题可以此为突破口来解答。②加热时，硅可以与氧气、氯气、碳等发生化合反应。与氧气反应：Si+O2SiO2与氯气反应：Si+2Cl2SiCl4与碳反应：Si+CSiC硅单质的制备：第一步：Si+2CSi(粗硅)+2CO↑第二步：Si+3HClSiHCl3+H2第三步：SiHCl3+H2Si(高纯硅)+3HCl硅的用途：高纯硅可以用来作半导体材料,可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片,以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池,高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。考点2二氧化硅二氧化硅的存在：二氧化硅结构：二氧化硅的物理性质：纯净的二氧化硅是无色透明的、熔沸点高、硬度大、不导电、不溶于水。二氧化硅的化学性质：稳定性：二氧化硅化学性质不活泼，通常情况下不与水、酸（氢氟酸除外）反应。酸性氧化物的通性：与碱反应：SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCaSiO3注意：氢氧化钠不可以用磨口玻璃瓶保存，同时石英坩埚不可加热或融化氢氧化钠。弱氧化性：SiO2+CSi+2CO↑与某些盐反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+Na2CO3NaSiO3+CO2↑硅酸的酸性弱于碳酸，但是二氧化硅在高温下却可以与碳酸盐反应，是因为该反应不在水溶液中进行，生成的二氧化碳离开反应体系，会促进反应的进行（遵循高沸点物质制取低沸点物质的原理）。特殊性（与氢氟酸反应）：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O二氧化硅的用途：主要成分是二氧化硅的沙子是建筑的主要材料。纯净的二氧化硅现代光学与光纤制品的基本原料，水晶可以制造电子工业里的重要部件。石英、玛瑙是制造工艺饰品的原材料。考点3新型陶瓷与纳米材料新型陶瓷（1）组成：新型陶瓷组成上不在局限于传统硅酸盐，组要成分由碳化硅（金刚砂）、氮化硅、钛酸盐、锆酸盐等。（2）种类：金刚砂、高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。（3）用途：在光学、热学、电学磁学方面发挥重要作用。碳纳米材料（1）组成：由碳原子通过不同的排列组合方式形成的材料。（2）种类：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。（3）用途：在医药、能源、信息方面有广阔的应用前景。题型剖析题型剖析考点1硅常考、必考题型：（1）客观题（硅的理化性质及用途，存在以及硅的“特殊性质”）（2）主观题（硅的制备流程）难易程度：简单题居多1、下列叙述错误的是(    )A.硅在自然界中主要以单质形式存在

B.硅是应用最为广泛的半导体材料

C.高纯度的硅可用于制造计算机芯片

D.二氧化硅可用于生产玻璃【答案】A【解析】硅在自然界中通常以化合态形式存在，故A错；硅处于元素周期表金属与非金属分界线上，是常用的半导体材料，故B正确；

计算机芯片与各种电路板主要材料为硅单质，故C正确；二氧化硅、纯碱、石灰石是制造玻璃的主要原材料，故D正确。2、2021年5月29日，顺德企业研发的世界首台航天微波炉随着“天舟二号”进入太空。其中芯片全为中国制造，制作芯片的刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合液，工艺涉及的反应为：Si+HNO3+6HF=A.该反应中，还原产物只有HNO2

B.标况下，生成2.24LH2时，转移电子的物质的量为0.4mol

【答案】A【解析】A.该反应中，N元素、H元素化合价降低，还原产物有HNO2、H2，故A错误；

B.标况下，生成2．24LH2时，氢气的物质的量为0.1mol，转移电子的物质的量为0.4mol，故B正确；

C.该反应中，HNO33、我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是(    )A.晶体硅具有特殊的光学性能

B.晶体硅的化学性质不活泼，不与任何物质发生反应

C.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵

D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电【答案】A【解析】

A.晶体硅具有特殊的光学性能，故A正确；

B.硅的化学性质不活泼，但在加热条件下能与HCl气体反应，故B错误；

C.晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；单晶硅是由二氧化硅与碳共热，得到粗硅与氯化氢反应，生成SiHCl3，然后与氢气高温反应最后得到较纯的硅单质，工艺不算复杂，价格谈不上昂贵，故C错误；

D.晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质，故D错误。4、下列物质中既能跟稀H2S①NaHCO3  ②AlA.②③④⑤ B.①②③④ C.①③④⑥ D.全部【答案】B【解析】

①NaHCO3属于弱酸的酸式盐，能和稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水，能和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故①选；

②Al2O3属于两性氧化物，与稀硫酸生成硫酸铝和水，与氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，故②选；

③Al(OH)3属于两性氢氧化物，与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，与氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，故③选；

④Al与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故④选；

⑤Si能和氢氧化钠溶液反应，但不与硫酸反应，故⑤不选；

⑥SiO5、硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳的90%以上。(1)下列不属于硅酸盐的是_____________。A.碳化硅陶瓷

B.黏土

C.玻璃

D.石英(2)科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了碳化硅纳米棒，反应的化学方程式为：8Na+CCl(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiOA.普通玻璃坩埚

B.石英玻璃坩埚

C.氧化铝坩埚D.铁坩埚

(4)制备纯硅的生产过程为如图：

假设每一轮次制备1mol纯硅，生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H【答案】(1)AD

(2)CCl4

(3)防火剂；D【解析】

(1)A.碳化硅陶瓷为新型无机非金属材料，不属于硅酸盐，故A符合题意；

B.黏土的成分为硅酸盐，故B不合题意；

C.玻璃的成分为硅酸盐，故C不合题意；

D.石英成分为二氧化硅，属于氧化物，不属于硅酸盐，故D符合题意。

故选AD；

(2)8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl中钠元素化合价升高，发生氧化反应，作还原剂，CCl4中碳元素化合价降低，发生还原反应，作氧化剂，则氧化剂为CCl4；

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可以用作防火剂，纯碱在高温下会与二氧化硅、氧化铝发生反应，则高温下制备硅酸钠只能使用铁坩埚，故选D；

(4)反应I为Si+3HClSiHCl3+H2，反应II为SiHCl3+H2Si+3HCl，第一轮反应，1molSi消耗考点2二氧化硅常考、必考题型：（1）客观题（二氧化硅理化性质与用途）（2）主观题（硅、硅酸盐、二氧化硅之间的转化）难易程度：简单题居多1、常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是(    )。XYZ①NaOH溶液Al(OH稀硫酸②KOH溶液Si浓盐酸③ONH④FeClCu浓硝酸A.①③ B.①④ C.②④ D.②③【答案】B【解析】Al(OH)3为两性物质，既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应；SiO2不与盐酸反应；常温下，N2与O2、H2均不反应；铜与FeCA.高压钠灯可用于道路照明

B.SiO2可用来制造光导纤维

C.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜

D.【答案】D【解析】A项，高压钠灯透雾能力强，可用于道路照明，正确；

B项，光导纤维的主要成分为SiO2，正确；

C项，工业上可采用主要成分为CuFeS2的黄铜矿来高温冶炼制备粗铜，正确；

D项，BaCO3会与胃酸反应，产生剧毒重金属离子——Ba选项化学性质实际应用A.H2医用消毒剂B.SiO光导纤维C.镁燃烧使发出耀眼的强光制作照明弹D.热纯碱溶液碱性强可除去发动机表面柴油A.A B.B C.C D.D【答案】C【解析】

A.过氧化氢具有强氧化性，可用于医用消毒剂，故A错误；

B.二氧化硅无色透明，折射率合适，可以用于光导纤维，故B错误；

C.镁燃烧使发出耀眼的强光，可以用于制作照明弹，故C正确；

D.热纯碱溶液碱性强，可以清洗发动机表面的油污(酯类)，柴油是烃类物质，热纯碱溶液不能除去柴油，故D错误。

4、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)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为

_________________________，工艺师常用____________(2)用Na2Si(3)工业上常用制备硅单质，该反应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)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+【解析】(1)NaOH与SiO2反应生成Na2SiO3和H2O：SiO2+2NaOH=Na5、SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，SiO2与NaOH反应可生成Na【答案】二氧化硅能和强碱反应生成硅酸盐和水，硅酸钠是一种具有粘性的物质，导致瓶塞与瓶口粘在一起；SiO【解析】

玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和强碱反应生成硅酸盐和水，如二氧化硅能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水：SiO26、氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4和【答案】SiO【解析】氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4和考点3新型陶瓷与纳米材料常考、必考题型：客观题（新型陶瓷与纳米材料的用途）1、科技改变世界，材料改变生活。下列关于材料的说法中不正确的是A.航天器上广泛使用的铝合金和镁合金均属于金属材料

B.人造血管的原料中尼龙、涤纶、塔氟纶和桑蚕丝均属于天然有机高分子化合物

C.3D打印技术最新研究的超高速高温烧结陶瓷属于无机非金属材料

D.稀土永磁材料是电子通讯技术中的重要材料。稀土元素均为金属元素【答案】B【解析】A.铝合金和镁合金均属于金属材料，A项正确；

B.尼龙、涤纶、塔氟纶均为人工合成的有机高分子化合物，B项错误；

C.高温烧结陶瓷属于无机非金属材料，C项正确；

D.稀土元素均为金属元素，D项正确。

2、2020年11月“嫦娥五号”成功着陆月球，展示了以芳纶为主制成的五星红旗，用SiC增强铝基材料钻杆“挖土”，实现了中国首次月球无人采样返回。研究表明月球表面的“土壤”主要含有氧，硅、铝、铁、镁、钙和钠等元素。下列有关说法不正确的是(    )A.月球表面的“土壤”所含金属元素镁和铝均可以通过电解其熔融氯化物进行冶炼

B.制造探测器中的瞄准镜时使用光导纤维，其主要成分是SiO2

C.嫦娥五号望远镜的某些部件由SiC制成，硬度高，耐高温【答案】A【解析】

A.镁可以通过电解其熔融氯化物进行冶炼，铝的冶炼需要电解熔融氧化铝实现，故A错误；

B.制造探测器中的瞄准镜时使用光导纤维，其主要成分是SiO2，故B正确；

C.嫦娥五号望远镜的某些部件由SiC制成，硬度高，耐高温，故C正确；

3、2021年“神州十二号”载人飞船成功发射，“天问一号”开启火星探测之旅，对其所涉及材料说法正确的是A.飞船船体覆盖的耐高温陶瓷材料属于传统无机非金属材料

B.“天问一号”所用的太阳能电池板使用的主要原料是SiO2

C.航天员所使用的操纵杆采用碳纤维材料制作，碳纤维属于有机高分子材料【答案】D【解析】

A.飞船船体覆盖的耐高温陶瓷材料属于新型非金属材料，故A错误；

B.“天问一号”所用的太阳能电池板使用的主要原料是Si不是SiO2，故B错误；

C.航天员所使用的操纵杆采用碳纤维材料制作，碳纤维属于新型无机非金属材料，故C错误；4、在航天飞机返回地球大气层时，为防止其与空气剧烈摩擦而被烧毁，需在航天飞机外表面安装保护层。该保护层的材料可能为(

)A.铝合金 B.新型陶瓷 C.合金钢 D.塑料【答案】B【解析】根据题意知，该保护层的材料必须是能够耐高温的材料，防止航天飞机返回地球大气层时，与空气剧烈摩擦，产生高温而被烧毁。