高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新高考版）無機(jī)非金屬材料

第四講無機(jī)非金屬材料

【課標(biāo)要求】1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解碳、硅及其

重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。

2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識碳、硅及其化合物的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)的

性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會文明進(jìn)步、自然資源綜合

利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價值。

夯-必備知識

一、碳、硅及其氧化物

1.碳、硅的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

⑴三種常見的碳單質(zhì)

①金剛石

?碳原子的排列方式：正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

碳原子的雜化方式：sp3雜化

礴醺人物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電

②石墨

碳原子的排列方式：層狀結(jié)構(gòu)，每層為正六邊形的

平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

碳原子的雜化方式：Sp2雜化

物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度小，能導(dǎo)電

③足球烯(C60)

碳原子的排列方式：“足球”狀分子，由正五邊形和

正六邊形排列而成

物理性質(zhì)：不導(dǎo)電

(2)硅的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

熔點(diǎn)高、硬度大、脆性

2.碳、硅的化學(xué)性質(zhì)

⑴碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性

①與02反應(yīng)

占燃占燃

。2足量：C+O2====CO2；02不足：2C+02^^2(20。

②與氧化物反應(yīng)

高溫

Si02：SiCh+2C=三Si+2cot(制取粗硅);

高溫

H20：C+H2O(g)三三CO+H2(制取水煤氣)。

③與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)

如木炭與濃H2so4、濃HNO3在加熱條件下的反應(yīng)。

⑵硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)——還原性

一△

①與02反應(yīng)(用化學(xué)方程式表示，下同)：Si+O2=^=SiO2；

②與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF=SiF4t+2H21；

③與NaOH溶液反應(yīng):Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2f。

3.碳和硅的氧化物

(1)一氧化碳：無色無味的有毒氣體，不溶于水，可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的還

原劑。

(2)二氧化碳和二氧化硅的比較

物質(zhì)二氧化硅二氧化碳

所屬類別均為酸性氧化物

結(jié)構(gòu)硅氧四面體相連構(gòu)成的螺旋鏈由C02分子構(gòu)成

硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下熔、沸點(diǎn)低，常溫下為氣體，

物理性質(zhì)

為固體，不溶于水能溶于水

化與水反應(yīng)不反應(yīng)CO2+H2OH2c。3

學(xué)只與氫氟酸反應(yīng)：SiCh+

與酸反應(yīng)不反應(yīng)

性4HF=SiF4t+2H2O

質(zhì)生成正鹽（CO，）：82+

SiC>2+2NaOH=Na2SiC)3+

與堿(NaOH)2NaOH=Na2CC）3+H2O；

3(盛堿液的試劑瓶用橡膠

反應(yīng)生成酸式鹽：（HC0F）C02±

塞)

NaOH===NaHCO3

如與Na2SiO3反應(yīng):C02（少量）

如與Na2cCh反應(yīng):SiO2+

與鹽反應(yīng)

+Na2SiO3+H2O=H2SiO31

Na2CO3^^Na2SiO3+CO2t

+Na2cO3

如與反應(yīng)：

與堿性氧CaOSiO2+如與Na?O反應(yīng)：Na?O+

化物反應(yīng)CaO8返CaSiChCO2=Na2CO3

光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部

用途制飲料、制碳酸鹽等

件等

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

(1)碳、硅在自然界中的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)(X)

(2)晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料(X)

(3)SiO2具有導(dǎo)電性，故可用于制備光導(dǎo)纖維(X)

(4)NaOH溶液貯存在帶橡膠塞的玻璃試劑瓶中(V)

二、硅酸、硅酸鹽和新型無機(jī)非金屬材料

1.硅酸

酸性比碳酸魁

弱酸性

NazSiO^+CCV少量）+凡0=凡$2：,1+Na2CO3

不穩(wěn)定性H2SiO3=SiO2+H2O

可溶性硅酸鹽與鹽酸等反應(yīng)制得：

制備

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

硅膠可用作催化劑的載體和袋裝食

用途

品、瓶裝藥品等的干燥劑

|提醒

硅酸在水中易聚合形成硅酸凝膠，經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為硅

膠，硅膠是一種干燥劑。

2.硅酸鹽一一硅酸鈉

⑴性質(zhì)

硅酸鈉是白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液

顯堿性。寫出下列反應(yīng)的離子方程式：

與鹽酸反應(yīng)：SiO歹+2H===H2SiO3I。

與C02水溶液反應(yīng)：SiO文+H2O+CO2(少量)===H2SiO3I+COA。

(2)用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。

3.無機(jī)非金屬材料

(1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料主要包括水泥、普通玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料(如下表)。

材料水泥普通玻璃陶瓷

生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英砂黏土

主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯

(2)玻璃的生產(chǎn)

①反應(yīng)原理

CaCO3+SiO2====CaSiO3+C02t

高溫

Na2co3+SiO2==Na2SiO3+CC)2」。

②主要成分：SiO2、CaSiCh、Na2SiO3o

4.新型無機(jī)非金屬材料

⑴新型陶瓷

工不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系

新特性和在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面

型功能具有很多新的特性和功能

陶化學(xué)式SiC

瓷

金剛砂

碳「碳原子和硅原子通過些位鍵連

實(shí)結(jié)構(gòu)

化接具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)、屬

例

硅L于共價晶體

性能、

-硬度大，用作砂紙、砂輪的磨料

用途

優(yōu)異的高溫抗氧化性能，用作

-耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)

體材料

(2)碳納米材料

碳納米材料在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的前景。

富勒烯

碳納

米管

石墨烯

【診斷2】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

(1)氮化硅陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、透明陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料(V)

(2)合成纖維與光導(dǎo)纖維都是新型無機(jī)非金屬材料(X)

(3)瓷土甘煙可用于加熱熔化燒堿或純堿(X)

(4)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽(X)

考點(diǎn)一碳、硅及其氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用

【典例】(2021.聊城模擬)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置對焦炭還原二氧化硅的氣

體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。

已知：PdC12溶液可用于檢驗(yàn)CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+PdC12+H2O===CO2

+2HC1+Pd(產(chǎn)生黑色金屬鋁粉末，使溶液變渾濁)。

⑴實(shí)驗(yàn)時要通入足夠長時間的N2,其原因是

(2)裝置B的作用是。

⑶裝置C、D中所盛試劑分別為

,若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量

相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________

(4)該裝置的缺點(diǎn)是____________________________________________________

【圖解分析】

兩個裝置分別檢驗(yàn)

由元素分析可以生成CO和CO2,由于檢

CO,也可以生成co2驗(yàn)co的反應(yīng)產(chǎn)生

Vco2,故先檢驗(yàn)COz

活塞K||焦炭與二氧化硅

通N2排空酒精

氣，防止噴燈

焦炭與

反應(yīng)A

安全瓶可CO有毒必須

以防倒吸進(jìn)行尾氣處理

答案(1)要用N2將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的02、C02、水蒸氣對實(shí)驗(yàn)

產(chǎn)生干擾(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)沒有尾氣吸收裝置將CO吸收

解析(1)碳與二氧化硅反應(yīng)需在高溫下進(jìn)行，高溫下，碳與空氣中氧氣也能反應(yīng)，

所以實(shí)驗(yàn)時要將裝置中的空氣排盡，則需要通入足夠長時間的N2；(2)根據(jù)裝置圖

可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸；(3)根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可

能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗(yàn)是否有二氧化碳，D

裝置用來檢驗(yàn)是否有一氧化碳，裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2

溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，且經(jīng)檢

測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)原子守恒可知，化學(xué)方程式為3SiO2+

4c直遑2cO2t+2c0t+3Si；(4)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，而該裝置

沒有尾氣吸收裝置將CO吸收。

|規(guī)律方法，

檢驗(yàn)C02中是否存在co的裝置及作用

E

各裝置的作用是：

A——除去混合氣體中的CO2

B—檢驗(yàn)混合氣體中CO2是否除盡

C——干燥氣體

D——CO還原CuO：C0+CU0=2=CU+C02

E——安全瓶，防倒吸

F——驗(yàn)證CO的氧化產(chǎn)物CO2

G—除去尾氣中的CO,防止污染環(huán)境

確定混合氣體中含有CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

D中的物質(zhì)由黑色變成光亮的紅色，B中無明顯現(xiàn)象，F(xiàn)中的澄清石灰水變渾濁。

題組一碳及其氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用

L新材料的新秀—石墨烯和氧化石墨烯正成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國

際熱點(diǎn)課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示。

下列有關(guān)說法正確的是（）

A.石墨烯是一種新型化合物

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異形體

D.氧化石墨烯具有一定的親水性

答案D

解析石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯誤；氧化石墨烯因?yàn)檫€含有氫元素，故不是石墨

烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有

羥基和羚基等親水基團(tuán)，所以它具有一定的親水性，D正確。

2.用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系正確的是

()

選項(xiàng)操作及現(xiàn)象溶液

A通入CO2至過量，溶液一直不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象飽和Na2c03溶液

通入C02,溶液變渾濁，繼續(xù)通入C02至過量，渾

BNa2SiO3溶液

濁消失

通入C02,溶液變渾濁，繼續(xù)通入C02至過量，渾

CCa(C10)2溶液

濁不消失，再加入品紅溶液，紅色褪去

通入C02,溶液變渾濁，繼續(xù)通入C02至過量，渾

DCa(OH)2溶液

濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁

答案D

解析飽和Na2cCh溶液中通入C02發(fā)生反應(yīng)：Na2c03+H20+

CO2=2NaHCO3I,故出現(xiàn)渾濁，A項(xiàng)錯誤；NazSiCh溶液中通入C02生成H2SiO3

沉淀，該沉淀不溶于H2co3,B項(xiàng)錯誤；Ca(C10)2溶液中通入C02,發(fā)生反應(yīng)：

Ca(C10)2+H2O+CO2===CaCO3I+2HC10,繼續(xù)通入CO2,CaC03轉(zhuǎn)化成

Ca(HCO3)2,沉淀溶解，C項(xiàng)錯誤；Ca(0H)2溶液中通入過量C02生成Ca(HCO3)2,

Ca(HCO3)2與過量NaOH反應(yīng)又生成CaCO3沉淀，D項(xiàng)正確。

題組二硅及其氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用

3.有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在

太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列有關(guān)硅的說法中，不正確的是()

A.高純度的硅廣泛用于制作計(jì)算機(jī)中的芯片

B.硅可由二氧化硅還原制得

C.低溫時，硅與水、空氣和一般酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)

D.自然界中硅的儲量豐富，自然界中存在大量的單質(zhì)硅

答案D

解析硅是重要的半導(dǎo)體材料，可用于生產(chǎn)制造計(jì)算機(jī)中的芯片，A正確；2C+

高溫

SiO2==Si+2COt,B正確；常溫下，Si的性質(zhì)穩(wěn)定，但可以與F2、HF、強(qiáng)

堿溶液反應(yīng)，C正確；自然界中不存在單質(zhì)硅，D錯誤。

4.下列關(guān)于硅及其化合物的描述中正確的是（）

A.SiCh硬度大，故可用于制造光導(dǎo)纖維

離歸SiC）2

B.在給定條件下，下列物質(zhì)間轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)：CaC03回嗎CaO=CaSiO3

高溫

C.硅太陽能電池工作時，光能轉(zhuǎn)化成電能，該過程與氧化還原反應(yīng)有關(guān)

D.在給定條件下，下列物質(zhì)間轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)：SiO2咚幽）SiC14-1^Si

高溫

答案B

解析SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維的原因是其導(dǎo)光性能好，與硬度無對應(yīng)關(guān)系，A

錯誤；CaCCh高溫分解生成CaO,CaO與SiCh在高溫時反應(yīng)生成CaSiO3,B正

確；硅太陽能電池工作時，利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能，與氧化

還原反應(yīng)無關(guān)，C錯誤；SiO2不能與鹽酸反應(yīng)，D錯誤。

|易錯提醒

?一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但石墨為導(dǎo)體、硅為半導(dǎo)體。

?非金屬單質(zhì)一般不與酸反應(yīng)，但Si既能與NaOH溶液反應(yīng)又能與HF反應(yīng)：Si

+4HF=SiF4t+2H2t。

?Si02既能與酸（HF）反應(yīng)，又能與堿（NaOH）反應(yīng)，但SiCh不是兩性氧化物，SiO2

屬于酸性氧化物。

?SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，故不能用玻璃容器盛放氫氟酸，可以用氫氟酸刻蝕玻璃。

?SiO2是H2SiO3的酸酎，但SiO2不與水反應(yīng)，不能用SiO2直接與水作用制備

H2SiO3o

考點(diǎn)二硅酸鹽、新型無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用

題組一傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料

1.（2021?合肥模擬）《天工開物》記載：“凡蜒泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙黏

土而為之”“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”“澆水轉(zhuǎn)釉（主要為青

色），與造磚同法”。下列說法錯誤的是（）

A.沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽

B.“燃薪舉火”使黏土發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)變化

C.燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦

D.黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料

答案A

解析沙子的主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬于硅酸鹽，A項(xiàng)錯

誤；黏土燒制成瓦的過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，B項(xiàng)正確；由“澆水

轉(zhuǎn)釉（主要為青色），與造磚同法”可知，C項(xiàng)正確；黏土是制作磚瓦和陶瓷的主

要原料，D項(xiàng)正確。

2.（2021-1月湖北適應(yīng)性考試）水泥是人類最偉大的發(fā)明之一，主要成分為硅酸三鈣

（3CaOSiO2）o將其與適量的水反應(yīng)，形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)式如下

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

但是，需要避免交聯(lián)過程熱膨脹及產(chǎn)生的水蒸氣在建筑結(jié)構(gòu)中造成空隙。我國三

峽大壩的建設(shè)者在全世界首創(chuàng)了以冰代水的澆灌方法，有效解決了這一問題，保

證了大壩建筑質(zhì)量。下列說法錯誤的是（）

A.水泥由黏土和石灰石等研磨、般燒制得

B.水泥生產(chǎn)過程中加入石膏，可以調(diào)節(jié)水泥的硬化速率

C.水的作用是提供結(jié)晶水以穩(wěn)定交聯(lián)結(jié)構(gòu)

D.以冰代水的優(yōu)點(diǎn)是減少了熱膨脹及水蒸氣的產(chǎn)生

答案C

解析A.水泥由黏土和石灰石等混合、研磨，經(jīng)高溫煨燒制得，正確；B.水泥生

產(chǎn)過程中加入石膏的目的是為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)硬化速率，從而調(diào)整水泥的凝結(jié)

時間，正確；C.水與硅酸三鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，

錯誤；D.以冰代水可吸收反應(yīng)放出的熱量，減少了熱膨脹及水蒸氣的產(chǎn)生，保證

了建筑質(zhì)量，正確。

題組二新型無機(jī)非金屬材料

3.（2021.金華模擬）碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料，

具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的

深入，其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。下列關(guān)于納米管說法不正確的是

A.納米管孔徑較大，可以摻雜各種金屬原子，體現(xiàn)特殊的催化活性

B.碳納米管擁有極高的熔點(diǎn)

C.納米管是一種新型有機(jī)納米材料

D.納米管可以由石墨烯在特定條件下卷曲而成

答案C

解析A.納米管孔徑較大，有很強(qiáng)的吸附作用，可以摻雜各種金屬原子，體現(xiàn)特

殊的催化活性，故A正確；B.碳納米管上每個碳原子采取sp2雜化，相互之間以

碳一碳。鍵結(jié)合起來，所以熔點(diǎn)高，故B正確；C.碳納米管只由碳原子構(gòu)成，屬

于單質(zhì)，不是有機(jī)化合物，故C錯誤；D.碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而

成，故D正確。

I易錯提醒

硅及其化合物用途的易錯點(diǎn)

?用作半導(dǎo)體材料的是晶體硅而不是SiO2,用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2而不是

Si,計(jì)算機(jī)芯片的成分是晶體硅而不是SiO2。

?水晶、石英、瑪瑙、硅石的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽。

?晶體硅、晶體二氧化硅、新型陶瓷（如SiC）、壓電陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、碳納米材料

等均為新型無機(jī)非金屬材料。

1.下列說法正確的是（）

A.Q021.廣東卷）用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品的原因是氫氟酸可與SiO2反應(yīng)

B.（2021.浙江6月選考）硅酸鈉是一種難溶于水的硅酸鹽

C.（2020.浙江7月選考）單晶硅和石英互為同素異形體

D.（2020.浙江1月選考）二氧化硅導(dǎo)電能力強(qiáng)，可用于制造光導(dǎo)纖維

答案A

解析Na2SiO3能溶于水，B錯誤；單晶硅是單質(zhì)，石英的主要成分是SiO2,二

者不是同素異形體，C錯誤；二氧化硅不導(dǎo)電，D錯誤。

2.化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列敘述錯誤的是（）

A.（2019?全國卷HI）高純硅可用于制作光感電池

B.（2019?全國卷HI）活性炭具有除異味和殺菌作用

C.（2019?天津卷）無水CoCL呈藍(lán)色，吸水會變?yōu)榉奂t色，可用于判斷變色硅膠是

否吸水

D.（2019?浙江4月選考）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，能除異味，但不能殺菌消毒，B項(xiàng)錯誤。

3.（2020?山東卷）下列關(guān)于C、Si及其化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的論述錯誤的是（）

A.鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6穩(wěn)定性大于Si2H6

B.立方型SiC是與金剛石成鍵、結(jié)構(gòu)均相似的共價晶體，因此具有很高的硬度

C.S1H4中Si的化合價為+4,CH4中C的化合價為一4,因此SiH4還原性小于CH4

D.Si原子間難形成雙鍵而C原子間可以,是因?yàn)镾i的原子半徑大于C,難形成p—p

n鍵

答案C

解析化合物中鍵能越大，該物質(zhì)越穩(wěn)定，由于鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,

故可判斷穩(wěn)定性：C2H6>Si2H6,A項(xiàng)正確；SiC與金剛石均為立體網(wǎng)狀的共價晶

體，二者成鍵和結(jié)構(gòu)均相似，均具有很高的硬度，B項(xiàng)正確；根據(jù)非金屬性O(shè)Si,

可知還原性：SiH4>CH4,C項(xiàng)錯誤；由于原子半徑：Si>C,Si原子間難形成p—p

兀鍵，故決定了Si原子間很難形成雙鍵，D項(xiàng)正確。

4.（2020?浙江7月選考）Ca3SiO5是硅酸鹽水泥的重要成分之一，其相關(guān)性質(zhì)的說法

不正確的是（）

A.可發(fā)生反應(yīng)：Ca3SiO5+4NH4Cl==^=CaSiO3+2CaCh+4NH3t+2H2O

B.具有吸水性，需要密封保存

C.能與S02反應(yīng)生成新鹽

D.與足量鹽酸作用，所得固體產(chǎn)物主要為Si02

答案D

解析加熱時氯化核分解生成HC1和氨氣，HC1與Ca3SiO5反應(yīng)得到硅酸鈣、氯

化鈣和水，A項(xiàng)正確；水泥吸水會變硬，需密封保存，B項(xiàng)正確；Ca3SiO5能與二

氧化硫反應(yīng)得到亞硫酸鈣，C項(xiàng)正確；由上述分析可知，Ca3SiO5與足量鹽酸反應(yīng)

得不到二氧化硅，D項(xiàng)錯誤。

5.（2021.浙江1月選考）鋁硅酸鹽型分子篩中有許多籠狀空穴和通道（如圖），其骨架

的基本結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體和鋁氧四面體，化學(xué)組成可表示為

Ma［（AIO2）MSiO2）#zH2O（M代表金屬離子）。

下列推測不正確的是（）

A.常采用水玻璃、偏鋁酸鈉在強(qiáng)酸溶液中反應(yīng)后結(jié)晶制得分子篩

B.若。=力2,則M為二價陽離子

C.調(diào)節(jié)y/x（硅鋁比）的值，可以改變分子篩骨架的熱穩(wěn)定性

D.分子篩中的籠狀空穴和通道，可用于篩分分子

答案A

解析在強(qiáng)酸溶液中反應(yīng)生成H2SiO3沉淀和AF+溶液,得不到分子篩,A不正確。

成-學(xué)科素養(yǎng)

超級圣礎(chǔ)里0

1.（2021.南開區(qū)一模）下列物品所使用的主要材料不屬于無機(jī)非金屬材料的是

（）

A.石墨烯超輕海綿B.宣紙

C.瓷器D.碳化硅陶瓷軸承

答案B

解析A.石墨烯超輕海綿為碳單質(zhì)，屬于無機(jī)非金屬材料，故A不符合題意；B.

宣紙成分為纖維素，屬于有機(jī)高分子材料，故B符合題意；C.陶瓷屬于硅酸鹽材

料，屬于無機(jī)非金屬材料，故C不符合題意；D.碳化硅陶瓷軸承是新型無機(jī)非金

屬材料，故D不符合題意。

2.大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物質(zhì)的俗名與

化學(xué)式或用途不相符的一組是（）

選項(xiàng)俗名主要成分（化學(xué)式）用途

A石英SiO2集成電路板

B純堿Na2cO3制備玻璃

C水玻璃Na2SiO3制備硅膠

D鐵紅Fe?O3用作油漆和涂料

答案A

解析石英主要用于生產(chǎn)玻璃，也可用于制造光導(dǎo)纖維，晶體硅才用于制作集成

電路板。

3.（2021?試題重組）下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化正確的是（）

.?.NaOH.?NaOH℃HC1

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

占燃H?O

B.Si公必SiO2衛(wèi)幺H2SiO3

C.H2S1O3--&-SiO2吧四）SiC14

炭Cl_2TT_

D.石英砂三一粗硅二-$（143二高純度硅

高溫高溫

答案D

解析硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，A錯誤；二氧化硅不溶于水，

且不與水反應(yīng)，B錯誤；二氧化硅與鹽酸不反應(yīng)，C錯誤。

4.（2021.肇慶模擬）化學(xué)與生活、人類生產(chǎn)、社會發(fā)展密切相關(guān)，下列有關(guān)化學(xué)知

識的說法錯誤的是（）

A.高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會“斷路”

B.“中國天眼”的鏡片材料為SiC,屬于新型無機(jī)非金屬材料

C.“蛟龍”號潛水器所使用的鈦合金材料具有強(qiáng)度大、密度小、耐腐蝕等特性

D.北斗導(dǎo)航專用ASIC硬件結(jié)合國產(chǎn)處理器打造出一顆“中國芯”，其主要成分

為SiCh

答案D

解析A.二氧化硅具有良好的光學(xué)特性，光導(dǎo)纖維主要成分為二氧化硅，可與強(qiáng)

堿反應(yīng)而“斷路”，故A正確；B.SiC屬于共價晶體，熔點(diǎn)高、硬度大，不是傳統(tǒng)

的硅酸鹽材料，是新型無機(jī)非金屬材料，故B正確；C.“蛟龍”號潛水器所使用

的鈦合金材料具有強(qiáng)度大、密度小、耐腐蝕等特性，故C正確；D.晶體硅為良好

的半導(dǎo)體，是制造芯片主要材料，二氧化硅不具有此用途，故D錯誤。

5.下列關(guān)于SiO2和C02的說法中正確的是（）

A.C02、SiCh對應(yīng)的含氧酸分別是H2c。3、H2SiO3

B.常溫下，鹽酸、氫氟酸均能與SiO2反應(yīng)

C.C02是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物

D.C02和SiCh都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的

答案A

解析常溫下鹽酸與二氧化硅不反應(yīng)，B錯誤；二氧化硅也是酸性氧化物，C錯

誤；二氧化硅是共價晶體，所以二氧化硅是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，D錯誤。

6.近年來科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對下列三種物質(zhì)的相關(guān)說法錯誤的是（）

石墨烯：從石墨中分離出石墨煥：平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米碳管：具有優(yōu)良的場

來，是最薄、最堅(jiān)硬的納全碳分子，具有優(yōu)良的化發(fā)射性能，制作陰極顯像

米材料學(xué)穩(wěn)定性管、儲氫材料

A.石墨烯具有良好的導(dǎo)電性

B.上述三種物質(zhì)與金剛石互為同素異形體

C.石墨煥孔徑略大于H2分子的直徑，可作H2的提純薄膜

D.上述三種物質(zhì)與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)產(chǎn)物不同

答案D

解析石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，A正確；題述三種物質(zhì)均為碳的單質(zhì)，與金

剛石互為同素異形體，B正確；石墨族孔徑大于H2分子的直徑，可以容納H2分

子，則石墨烘是理想的H2提純薄膜，C正確；題述三種物質(zhì)都是碳的單質(zhì)，在加

熱條件與濃硫酸都能發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)產(chǎn)物相同，D錯誤。

7.（2021.南通模擬）硅及其化合物在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有重要的作用，下列說

法中不正確的是（）

A.SiCh能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃

B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠

C.石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池

D.氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，其化學(xué)式為Si3N4

答案C

解析A.氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，能夠腐蝕玻璃，用于刻蝕玻

璃，故A正確；B.鹽酸的酸性強(qiáng)于硅酸，所以向NazSiCh溶液中逐滴加入稀鹽酸

制備硅酸凝膠，故B正確；C.晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將

光能直接轉(zhuǎn)化成電能，而不是二氧化硅，故C錯誤；D.據(jù)化合物中正負(fù)化合價的

代數(shù)和為0的原則，N為一3價，Si為+4價，則氮化硅的化學(xué)式為Si3N4,故D

正確。

8.SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)（見下圖）。下列說法中錯誤的是

（）

SiCl,,.H?「Si（單晶硅）

二「（粗硅）俞sei,前LHCI

lc：c?高溫CaO?------------.

IS。產(chǎn)------r|CaSiO3h

督會一一-co21硅酸鹽制品

Na2CO3

—dNazSiOj

A.圖中所涉及反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)

B.純凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料

C.用鹽酸可除去石英砂（主要成分為Si02）中少量的碳酸鈣

D.盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞

答案A

解析二氧化硅與碳反應(yīng)、硅和氯氣反應(yīng)、四氯化硅和氫氣反應(yīng)都屬于氧化還原

反應(yīng)，A錯誤；光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，做半導(dǎo)體芯片的是單晶硅，純

凈的二氧化硅和單晶硅都是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，B正確；SiCh不與鹽酸反

應(yīng)，鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣，可溶于水而除去，C正確；二氧化硅能與氫

氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，使瓶塞和瓶口粘連在一起，所以盛放氫氧化鈉

溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，D正確。

9.科學(xué)家最近用金屬鈉還原CC14和SiC14制得一種一維SiC納米棒，相關(guān)反應(yīng)的

化學(xué)方程式為8Na+CC14+SiC14=SiC+8NaCl。下列說法不正確的是（）

A.SiC和SiO2中Si元素的化合價相同

B.上述反應(yīng)中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物

C.SiCh制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiC14均涉及氧化還原反應(yīng)

D.一維SiC納米棒比表面積大，對微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力

答案B

解析SiC和SiO2中Si元素的化合價均為+4價，A項(xiàng)正確；SiC是還原產(chǎn)物，

NaCl是氧化產(chǎn)物，B項(xiàng)錯誤；SiO2制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiC14

需加入氧化劑，C項(xiàng)正確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，

對微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力，D項(xiàng)正確。

10.科技的進(jìn)步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說法錯誤的是

()

A.CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)

B.CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，CO2被還原

C.CO2電催化時，在陽極轉(zhuǎn)化為燃料

D.CO2與環(huán)氧丙烷可合成可降解塑料

答案c

解析含碳燃料燃燒以及動植物呼吸都會產(chǎn)生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧

化碳，所以CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)，故A正確；CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，

C的化合價降低，CO2得電子，被還原，故B正確；CO2中C為+4價，只能發(fā)

生得電子的還原反應(yīng)，CO2在陰極得電子轉(zhuǎn)化為燃料，陽極為失電子的氧化反應(yīng)，

故C錯誤；CO2與環(huán)氧丙烷發(fā)生加聚反應(yīng)，可合成可降解塑料，故D正確。

1L光纖通訊是光導(dǎo)纖維傳送信號的一種通迅手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅(一種

無機(jī)涂層)的工藝流程如下：

T氯氣

反

石百I?光導(dǎo)纖箋成應(yīng)書15ici?

英

應(yīng)fSiCl”1500^、氫氧焰

砂

I制備

Ifln|$反應(yīng)N一Si：N,

一表面涂層■A

麗I1400t

NH3

回答下列問題。

(1)反應(yīng)I的化學(xué)方程式為

氧化劑為(填化學(xué)式)。

⑵經(jīng)反應(yīng)n所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下:

組分名稱S1C14SiHChS1H2CI2HC1BChPCI3

質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5450.4050.0460.00030.001930.00157

沸點(diǎn)/℃57.631.88.2-8512.575.5

圖中“操作X”的名稱為;PC13的電子式為

(3)反應(yīng)ni和w中尾氣的用途為；反應(yīng)w的化學(xué)方程式為

答案(l)SiO2+2C^^Si+2COtSiO2

：Cl：P：ci:

:ci:

(2)精儲(或蒸儲)

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

高溫

解析⑴反應(yīng)I是焦炭還原S1O2,化學(xué)方程式為SiO2+2C==Si+2COt；氧

化劑是所含元素化合價降低的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，二氧化硅中硅的化合

價由+4價一0價，即SiO2是氧化劑。

(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，除HC1、BCb和SiH2c12常溫下是氣體外，其余為液體，因此

采用精僭(或蒸鐳)的方法得到SiC14,PCI3是共價化合物，最外層都滿足8電子穩(wěn)

：C1：P：C1:

：C1:

定結(jié)構(gòu)，其電子式為

（3）反應(yīng)HI中得到的物質(zhì)為SiO2和HC1,尾氣是HC1,反應(yīng)IV中發(fā)生的反應(yīng)是3S1C14

+4NH3以絲Csi3N4+12HCL尾氣是HC1,因此尾氣的用途是制備鹽酸。

12.硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料，在工業(yè)中可利用鎂制取硅：2Mg（過量）+SiO2/=

2MgO+Si,2Mg+Si金=Mg2Si（副反應(yīng)）。查資料得：

①M(fèi)g2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4（硅烷）；②SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分

解、易自燃的氣體；③Mg在加熱時能與CO2、N2反應(yīng)。

I.如圖1是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行Mg與SiCh反應(yīng)的裝置。

開關(guān)A

NaOH溶液

圖2

（1）盛放稀硫酸的裝置為,由于氧氣的存在對該實(shí)驗(yàn)有較大影響,

實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，試管中的固體藥品可選用o（填字母）

a.石灰石b.鋅粒c.純堿

⑵反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸?？捎^察到閃

亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為①；②

n.利用如圖2裝置（量氣管“o”刻度在刻度線的最上方）可測定生成物的純度。

（3）實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先。

（4）若反應(yīng)結(jié)束時讀數(shù)前未調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面高度相平（右邊的液面高于左邊

液面），則會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

答案I.⑴分液漏斗b（2）①M(fèi)g2Si+4HCl=2MgCL+SiH4t②SiH4+

2O2=SiO2+2H2O

n.⑶檢查裝置的氣密性

(4)偏低

解析1.(1)由裝置和儀器可知，盛稀硫酸的儀器是分液漏斗，Mg可以與C02發(fā)

生化學(xué)反應(yīng)，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣，選用的藥品

為稀硫酸和鋅粒；(2)Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)，其反應(yīng)的方程式為

Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4t,SiH4常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體，反

應(yīng)的方程式為SiH4+2O2=SiO2+2H2O,所以往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸,

可觀察到閃亮的火星；n.(3)實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；

(4)讀數(shù)前右邊的液面高于左邊液面，則測得V(H2)偏小一”(H2)偏小一機(jī)(Si)偏小，

所以測得Si的純度偏低。

[B級熊力提我

13.(2021.信陽模擬)中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院藥盛博士等人根據(jù)玉兔二號

提供的一個暗綠色閃光的“石塊”信息進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)石塊主要由約45%的斜長

石(CaAbSi2O8)、7%的輝石(XYAI2—2〃Si2O6)(X、Y為單核離子，0<〃Wl)和6%的

橄欖石(M2SiO4,M為Mg、Fe)組成。下列關(guān)于上述“三石”的說法正確的是()

A.含硅元素，屬于硅酸鹽；含金屬元素，屬于金屬材料

B.斜長石可以寫為CaSiO3-A12(SiO3)3的形式

C.若輝石中”=1、Y為V3+時，X可以是Na+或Li+等一價離子

D.橄欖石的氧化物形式一定為MgOFeOSiO2

答案C

解析A.上述三種“石塊”的主要成分斜長石、輝石、橄欖石的主要成分中都含

硅元素，屬于硅酸鹽；盡管含金屬元素，但不屬于金屬材料，A錯；B.硅酸鹽在

用不同形式表示時要遵循質(zhì)量守恒定律，即各種元素的原子個數(shù)比不變，根據(jù)化

學(xué)式書寫可知該表示中O原子個數(shù)與原式子不符合，不能表示斜長石，B錯；C.

若〃=1,則其中不含A1元素，。元素的負(fù)化合價為(-2)X6=—12；2個Si為

2X(+4)=+8,所以當(dāng)〃=1、Y為V3+時，根據(jù)化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為0,

可知X為+1價的金屬，X可以是Na+或Li+等+1價離子，C正確；D.橄欖石屬

于硅酸鹽，可以用鹽的形式表示，也可以用氧化物的形式表示，當(dāng)用氧化物形式

表示時，若M只表示Mg,則氧化物表示為2MgOSiCh,因此不一定為

MgOFeOSiO2,D錯。

14.（雙選）（2021德州模擬）多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能

電池及高純硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示。下列

說法錯誤的是（）

LX

|飽和食鹽水呼~Y-|點(diǎn)燃|SiHCl3[^y^a^|

I焦炭+石英聲叫麗烏曼[siHci,+少量si可

粉碎

A.Y、Z分別為H2、C12

I富）日

B.制取粗硅過程可能發(fā)生反應(yīng)：SiO2+3C====SiC+2COt

C.提純SiHCh可采用萃取、分液的方法

D.SiHCh和SiC14形成的晶體均為共價晶體

答案CD

解析A.電解飽和食鹽水得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉，其中H2在C12中燃燒，而

局溫

Y具有還原性，所以Y、Z分別為H2、Ch,故A正確；B.SiO2+3C==SiC+

2COt中，C元素的化合價由0升高為+2價,C元素的化合價由0降低為一4價，

符合氧化還原反應(yīng)規(guī)律，可能發(fā)生，故B正確；C.三氯硅烷與四氯硅烷沸點(diǎn)不同，

利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCh屬于蒸鐳，故C錯誤；D.SiHCh和SiC14都是分子晶

體，故D錯誤。

15.二氯二氫硅（SiH2c12）常用于外延法工藝中重要的硅源。二氯二氫硅易燃、有毒、

與水接觸易水解，沸點(diǎn)為8.2℃o在銅催化作用下，HC1與硅在250?260℃反應(yīng)

可以制得SiH2c12。

⑴以濃硫酸、濃鹽酸為原料,選用A裝置制取HC1,利用了濃硫酸的

性。

⑵D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為

（3）按照氣體從左到右的方向制取SiH2c12的裝置（h處用止水夾夾好）連接次序?yàn)?/p>

a-（）一（）一（）一（）一（）一（）一（）（填儀器接口的字母,

其中裝置C用到2次）。

（4）按從左到右的順序，前面裝置C中裝的藥品為,后面裝置C的作

用為。

（5）反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外，還會生成比和、等。

（6）制取SiH2c12的新方案：往硅粉中先通入C12,在300?350℃反應(yīng)生成SiCl4

然后SiC14再與HC1在250?260℃反應(yīng)，可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序

相反，結(jié)果會_______________________________________________________

（用化學(xué)方程式表示）。

250?260℃

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

銅

（4）P2O5或CaC12尾氣處理和防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中（5）SiC14SiHCh

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

解析（1）濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HC1,（3）A裝置制取HC1,連接

C裝置干燥，從f進(jìn)入D中反應(yīng)，SiH2c12從g處揮發(fā)出來，在B裝置中收集，

SiH2c12的密度比空氣大，導(dǎo)氣管應(yīng)長進(jìn)短出，為防止空氣中的水進(jìn)入B中，則

應(yīng)在B后接干燥管。（4）前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應(yīng)選用P2O5或

CaCl2,后面的裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中，應(yīng)選堿石

灰。（6）如果通入氣體次序相反，SiH2c12會與C12繼續(xù)反應(yīng),生成SiC14、SiHCho