2024高考化學課件 第18講　無機非金屬材料

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化工生產中的重要

非金屬元素第18講

無機非金屬材料考點一硅和二氧化硅考點二無機非金屬材料經(jīng)典真題·明考向作業(yè)手冊考點一硅和二氧化硅知識梳理

夯實必備知識|提升關鍵能力夯實必備知識1.硅元素在周期表中的位置硅元素位于元素周期表第

周期、第

族,處于金屬與非金屬的過渡位置。2.硅單質三ⅣA硅酸鹽氧化物Si+4HF=SiF4↑+2H2↑

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑3.二氧化硅夯實必備知識高大Na2SiO3+H2OCaSiO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+4HF

=SiF4↑+2H2O光導纖維4.高純硅的制備石英砂

粗硅

SiHCl3

高純硅反應①:

。

反應②:

。

反應③:

。

夯實必備知識SiO2+2CSi+2CO↑Si+3HClSiHCl3+H2SiHCl3+H2

Si+3HCl夯實必備知識判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在(

)(2)晶體硅熔點高、硬度大,故可用于制作半導體材料(

)(3)以下轉化均能實現(xiàn):SiO2

SiCl4Si(

)√×(4)常溫下,SiO2既能與NaOH溶液反應又能與氫氟酸反應,故屬于兩性氧化物(

)×[解析]二氧化硅不能與鹽酸反應,只能與氫氟酸反應,不是兩性氧化物。[解析]二氧化硅與鹽酸不反應?！梁粚嵄貍渲R(5)SiO2晶體中存在若干硅氧四面體結構()(

)(6)將SO2通入Na2SiO3溶液,產生膠狀沉淀,則酸性:H2SO3>H2SiO3(

)(7)SiO2具有導電性,故可用于制作光導纖維和光電池(

)√[解析]SiO2是共價晶體,不存在SiO2分子,硅原子和氧原子之間是單鍵,為共價鍵三維骨架結構?！獭羀解析]二氧化硅制作光導纖維與導電性無關,且SiO2不導電。(8)Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→Si均能一步轉化(

)×[解析]SiO2不能與水反應轉化為硅酸。1.我國具有獨立知識產權的電腦芯片的問世,填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關敘述正確的是(

)A.晶體硅的結構與金剛石類似B.晶體硅的化學性質不活潑,常溫下不與任何物質發(fā)生反應C.晶體硅是一種良好的半導體材料,但是它提煉工藝復雜,價格昂貴D.晶體硅具有金屬光澤,故它屬于金屬材料,可以導電提升關鍵能力題組一硅A[解析]晶體硅常溫下可與NaOH溶液、氫氟酸發(fā)生反應,B錯誤;晶體硅是利用焦炭還原SiO2制得粗硅,再提純得到高純硅,工藝并不復雜,C錯誤;晶體硅是半導體材料,不是金屬材料,D錯誤。2.硅是帶來人類文明的重要元素之一,從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。(1)硅在元素周期表中的位置是

。

(2)工業(yè)上生產粗硅的反應有SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;

SiO2+3CSiC+2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1,則參加反應的C和SiO2的物質的量之比為

。提升關鍵能力第三周期第ⅣA族[解析](1)硅在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。(2)根據(jù)反應SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,SiO2+3CSiC+2CO↑,生成1molSi需2molC、1molSiO2,生成1molSiC需3molC、1molSiO2,若產品中Si與SiC的物質的量之比為1∶1,則參加反應的C和SiO2的物質的量之比為5∶2。5∶2(3)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅:①若反應Ⅰ為Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,寫出反應Ⅱ的化學方程式:

。

②整個制備過程中必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3

遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出該反應的化學方程式:

。

提升關鍵能力SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑SiHCl3+H2

Si(純)+3HCl③假設每一輪次制備1mol純硅,且生產過程中硅元素沒有損失,反應Ⅰ中HCl的利用率為90%,反應Ⅱ中H2的利用率為93.75%,則在第二輪次的生產中,需要補充投入HCl和H2的物質的量之比是

。

提升關鍵能力5∶1

[規(guī)律小結]碳、硅單質的特殊性(1)一般情況下,非金屬單質為絕緣體,但硅為半導體。(2)Si的還原性強于C,但C在高溫下能還原出Si:SiO2+2CSi+2CO↑。(3)非金屬單質與堿反應一般既作氧化劑又作還原劑,且無氫氣放出,但硅與強堿溶液反應只作還原劑,且放出氫氣:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。(4)非金屬單質一般不與非氧化性酸反應,但硅能跟氫氟酸反應:Si+4HF=SiF4↑+2H2↑。提升關鍵能力提升關鍵能力題組二二氧化硅

D提升關鍵能力

2.下列除雜方法正確的是(

)A.SiO2中含Al2O3雜質,可以加入足量NaOH溶液然后過濾除去B.CO2中含有CO雜質,可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱C.CO2中含有HCl雜質,可以通過盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質,可以通入足量的CO2,然后過濾提升關鍵能力[解析]A項,SiO2、Al2O3均與NaOH溶液反應;C項,應通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶;D項,Na2CO3也與CO2反應。B[易錯警示]

二氧化硅性質的特殊性提升關鍵能力多數(shù)酸性氧化物的共性二氧化硅的特性非金屬氧化物的熔、沸點一般較低SiO2的熔、沸點很高酸性氧化物一般與水反應生成相應酸SiO2不溶于水,不與水反應酸性氧化物一般不與酸發(fā)生反應

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

“較強酸制較弱酸”是復分解反應的一般規(guī)律,如H2CO3酸性強于H2SiO3:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓以下反應不能說明酸性的強弱:Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑考點二無機非金屬材料知識梳理

夯實必備知識|提升關鍵能力夯實必備知識一、硅酸鹽材料1.硅酸鈉硅酸鹽大多數(shù)不溶于水,硅酸鈉是白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱

,有黏性,水溶液顯堿性。

硅酸鈉能與酸性比硅酸強的酸反應,寫出相應的化學方程式。與鹽酸反應:

。

與少量CO2水溶液反應:

。

用途:黏合劑(礦物膠),耐火阻燃材料。水玻璃Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2

=Na2CO3+H2SiO3↓夯實必備知識2.傳統(tǒng)無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料主要包括水泥、普通玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。常見硅酸鹽材料如下表。(2)普通玻璃的生產①反應原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑、

。

②主要成分:SiO2、CaSiO3、Na2SiO3。材料水泥普通玻璃陶瓷生產原料石灰石、黏土

、

、石英砂黏土主要設備水泥回轉窯玻璃窯陶瓷窯純堿石灰石Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑夯實必備知識二、新型無機非金屬材料1.硅和二氧化硅新型無機非金屬材料中有一些高純度的含硅元素的材料,如單晶硅、二氧化硅等,其具有特殊的光學和電學性能,是現(xiàn)代信息技術的基礎材料。2.新型陶瓷類別結構與性能用途碳化硅(SiC)碳化硅俗稱金剛砂,碳原子和硅原子通過共價鍵連接,具有類似金剛石的結構,硬度很大,具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能可用作砂紙和砂輪的磨料、耐高溫結構材料、耐高溫半導體材料等夯實必備知識類別結構與性能用途高溫結構陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結而成,具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)良性能可用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等透明陶瓷主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷,具有優(yōu)異的光學性能,耐高溫、絕緣性好可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等超導陶瓷在某一臨界溫度下電阻為零,具有超導性可用于電力、交通、醫(yī)療等領域3.碳納米材料(1)碳納米材料是一類新型無機非金屬材料,主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等。(2)三類碳納米材料的比較夯實必備知識類別結構特點主要性能重要應用或意義富勒烯由

構成的一系列

分子的總稱,C60是富勒烯的代表物

—開啟碳納米材料研究和應用的新時代碳原子籠形類別結構特點主要性能重要應用或意義碳納米管由

片層卷成的管狀物,具有

尺度的直徑

比表面積

,有相當

的強度和優(yōu)良的

性能

生產復合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個

直徑厚度的單層石墨

電阻率

、熱導率

,

具有很高的強度生產光電器件、超級電容器、電池和復合材料等夯實必備知識石墨納米大高電學碳原子低高夯實必備知識判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)氮化硅陶瓷、超導陶瓷、透明陶瓷是新型無機非金屬材料

(

)(2)合成纖維與光導纖維都是新型無機非金屬材料(

)(3)硅酸鈉溶液應保存在帶玻璃塞的試劑瓶中(

)(4)陶瓷是應用較早的人造材料,主要化學成分是硅酸鹽(

)√[解析]硅酸鈉溶液具有黏性,不能用帶玻璃塞的試劑瓶保存。××√夯實必備知識(5)傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽(

)(6)向硅酸鈉溶液中通入適量CO2,出現(xiàn)白色沉淀,證明碳的非金屬性大于硅(

)√×[解析]由現(xiàn)象知生成了硅酸,碳酸的酸性大于硅酸,則非金屬性碳大于硅。1.下列有關硅酸鹽材料的說法正確的是(

)A.生產普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和晶體硅B.水晶、瑪瑙、石英等主要成分都是SiO2C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料D.水泥、玻璃、陶瓷是三大傳統(tǒng)硅酸鹽產品,都是純凈物提升關鍵能力題組一硅酸鹽材料B[解析]生產普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和石英砂,A項錯誤;普通玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料,石英玻璃主要成分為SiO2,C項錯誤;水泥、玻璃、陶瓷是三大傳統(tǒng)硅酸鹽產品,都是混合物,D項錯誤。2.詩句“雨過天晴云破處,千峰碧波翠色來”描述了汝窯青瓷之美。青色主要來自添加的瑪瑙粉末,下列有關說法錯誤的是(

)A.青瓷的青色來自瑪瑙中的SiO2B.陶瓷是傳統(tǒng)的無機非金屬材料C.瓷器的質量與原料礦物組成、升溫速度、煅燒時間等因素有關D.青瓷化學性質穩(wěn)定,耐酸堿侵蝕提升關鍵能力A[解析]SiO2是無色晶體,A錯誤;陶瓷是傳統(tǒng)的無機非金屬材料,其化學性質穩(wěn)定,耐酸堿腐蝕,B、D正確;瓷器的質量與原料礦物組成、升溫速度、煅燒時間等因素有關,C正確。[易錯警示]

硅及其化合物用途的易錯點(1)用作半導體材料的是晶體硅而不是SiO2,用于制作光導纖維的是SiO2而不是硅,計算機芯片的成分是晶體硅而不是SiO2。(2)水晶、石英、瑪瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2,而不是硅酸鹽。(3)傳統(tǒng)無機非金屬材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸鹽。提升關鍵能力提升關鍵能力題組二新型無機非金屬材料1.下列關于無機非金屬材料的說法不正確的是

(

)A.傳統(tǒng)無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B.新型無機非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點,但強度比較差C.高溫結構材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點D.傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分不同B提升關鍵能力[解析]無機非金屬材料分為傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無機非金屬材料是指常說的硅酸鹽材料,包括玻璃、水泥、陶瓷等,故A正確;新型無機非金屬材料克服傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點,還具有新的特性和功能,如SiC耐高溫、硬度大、強度高等,故B錯誤;高溫結構陶瓷具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點,故C正確;傳統(tǒng)無機非金屬材料,如水泥、玻璃、陶瓷等主要成分是硅酸鹽,而新型無機非金屬材料,如高溫結構陶瓷、光導纖維等主要成分不是硅酸鹽,故D正確。2.科技發(fā)展改變生活,近幾年我國人工智能、航空航天、量子通信、生命科學大放異彩。下列說法不正確的是(

)A.神舟飛船上航天員所使用的操縱桿采用碳纖維材料制作,碳纖維屬于新型無機非金屬材料B.世界首款異構融合類腦芯片——“天機芯”的主要材料與光導纖維的不同C.“長征五號遙五”運載火箭中使用的氮化鋁陶瓷,屬于新型硅酸鹽材料D.量子通信材料螺旋碳納米管與石墨烯互為同素異形體提升關鍵能力C提升關鍵能力[解析]碳纖維是指含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維,碳纖維材料屬于新型無機非金屬材料,A正確;“天機芯”的主要材料是Si,光導纖維的主要材料為SiO2,B正確;氮化鋁陶瓷具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點,屬于新型無機非金屬材料,不是硅酸鹽材料,C錯誤;量子通信材料螺旋碳納米管為碳單質,石墨烯也為碳單質,兩者是同種元素的不同單質,兩者互為同素異形體,D正確。經(jīng)典真題·明考向知識梳理

1.[2022·廣東卷]廣東一直是我國對外交流的重要窗口,館藏文物是其歷史見證。下列文物主要由硅酸鹽制成的是(

)C文物選項

A.南宋鎏金飾品

B.蒜頭紋銀盒

C.廣彩瓷咖啡杯

D.銅鍍金鐘座[解析]鎏金飾品是用金汞合金制成的金泥涂飾器物的表面,經(jīng)過烘烤,汞蒸發(fā)而金固結于器物上的一種傳統(tǒng)工藝,其中不含硅酸鹽,故A項不符合題意;蒜頭紋銀盒中主要成分為金屬銀,其中不含硅酸鹽,故B項不符合題意;廣彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸鹽產品燒制而成的,其主要成分為硅酸鹽,故C項符合題意;銅鍍金鐘座是由銅和金等制作而成的,其中不含硅酸鹽,故D項不符合題意。2.

[2021·重慶卷]“垃圾分類記心上,魅力山城新時尚”。下列可回收物中,主要成分為無機非金屬材料的是

(

)A.普通玻璃B.不銹鋼鍋

C.礦泉水瓶D.棉麻織物A[解析]無機非金屬材料包括玻璃、陶瓷、水泥等,故A正確;不銹鋼鍋主要為金屬材料,礦泉水瓶為塑料制品,棉麻織物主要成分為纖維素,均不屬于無機非金屬材料,故B、C、D錯誤。漂白粉與鹽酸混合使用,反應生成Cl2,消毒效果減弱,D錯誤。3.

[2022·河北卷]定窯是宋代五大名窯之一,其生產的白瓷聞名于世。下列說法正確的是

(

)A.傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料

B.陶瓷主要成分為SiO2和MgOC.陶瓷燒制的過程為物理變化

D.白瓷的白色是因鐵含量較高A[解析]傳統(tǒng)陶瓷主要成分為硅酸鹽,屬于絕緣材料,A正確,B錯誤;陶瓷是以黏土為主要原料,經(jīng)高溫燒結而成,燒制過程中有新物質生成,存在化學變化,C錯誤;白瓷中鐵元素含量較少,鐵元素含量越多,瓷器顏色一般越深,D錯誤。4.

[2022·湖北卷]C60在高溫高壓下可轉變?yōu)榫哂幸欢▽щ娦?、高硬度的非晶態(tài)碳玻璃。下列關于該碳玻璃的說法錯誤的是

(

)A.具有自范性

B.與C60互為同素異形體C.含有sp3雜化的碳原子

D.化學性質與金剛石有差異

A[解析]自范性是晶體的性質,碳玻璃為非晶態(tài),所以沒有自范性,A錯誤;碳玻璃和C60是由碳元素形成的不同單質,所以互為同素異形體,B正確;碳玻璃硬度高,與金剛石物理性質類似,因而結構具有一定的相似性,所以含有sp3雜化的碳原子,C正確;金剛石與碳玻璃互為同素異形體,性質差異主要表現(xiàn)在物理性質上,化學性質上也有著活性的差異,D正確。1.[2019·全國卷Ⅰ]陶瓷是火與土的結晶,是中華文明的象征之一,其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是 (

)A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色,來自氧化鐵B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品,由黏土經(jīng)高溫燒結而成C.陶瓷是應用較早的人造材料,主要化學成分是硅酸鹽D.陶瓷化學性質穩(wěn)定,具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點[解析]氧化鐵為紅色,瓷器青色不是氧化鐵形成的,A項錯誤。黏土具有良好的可塑性,可用于燒制陶制品,B項正確。陶瓷屬于硅酸鹽產品,C項正確。陶瓷的主要化學成分是硅酸鹽,一般不易與酸堿等物質反應,D項正確。備用習題A備用習題2.[2023·湖南名校聯(lián)盟聯(lián)考]制造芯片用到高純硅,用SiHCl3與過量H2在1100~1200℃反應制備高純硅的裝置如下圖所示(熱源及夾持裝置略去)。已知:SiHCl3

遇水強烈水解,在空氣中易自燃。下列說法錯誤的是

(

)A.裝置B中的試劑是濃硫酸B.實驗時先打開裝置C中分液漏斗的活塞C.裝置C中的燒瓶需要加熱,其目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化D.裝置D不能采用普通玻璃管的原因是在反應溫度下,普通玻璃管會軟化B備用習題[解析]SiHCl3

遇水強烈水解,H2應干燥,故裝置B中的試劑是濃硫酸,A正確;SiHCl3在空氣中易自燃,實驗前應排盡裝置內的空氣,應先通H2,后打開裝置C中分液漏斗的活塞,B錯誤;SiHCl3呈液態(tài),需轉化為蒸氣進入石英管中與H2反應,裝置C中的燒瓶需要加熱,C正確;制高純硅時,溫度在1100~1200℃,故D不能采用普通玻璃管,D正確。3.下列有關新型無機非金屬材料的敘述,不正確的是 (

)A.氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、光導纖維等屬于新型無機非金屬材料B.碳化硅的硬度大、熔點高,可用作砂紙和砂輪的磨料及耐高溫材料C.碳納米管具有納米尺度的直徑,可用于生產復合材料、電池和傳感器等D.石墨烯具有熔點高、硬度大等特性,可用于電力、交通、醫(yī)療等領域[解析]石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨,具有電阻率低、熱導率高、強度高等特性,在光電器件、超級電容器、電池和復合材料等領域應用較廣。備用習題D4.《天工開物》記載:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無沙黏土而為之”“凡坯既成,干燥之后則堆積窯中,燃薪舉火”“澆水轉釉(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)生復雜的物理化學變化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備用習題A備用習題[解析]沙子的主要成分是SiO2,“黏土”的主要成分是硅酸鹽,A錯誤;“燃薪舉火”燒制“黏土”,發(fā)生一系列復雜的物理化學變化,制得磚、瓦等硅酸鹽產品,B正確;據(jù)“澆水轉釉(主要為青色)與造磚同法”可知,燒制后澆水冷卻成青瓦,C正確;“黏土”是制造磚瓦、陶瓷的主要原料,在燒制過程中發(fā)生復雜的物理化學變化,D正確?？键c一

硅和二氧化硅1.下列關于硅和二氧化硅的說法中不正確的是 (

)A.硅在自然界中主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在B.高純度的硅可用于制造計算機芯片C.二氧化硅用于制造光導纖維和生產玻璃D.二氧化硅的化學性質穩(wěn)定,常溫下不與任何物質發(fā)生反應D123456789101112[解析]常溫下,SiO2可與NaOH溶液反應生成Na2SiO3,可與氫氟酸反應生成SiF4氣體。2.下列關于二氧化硅的說法正確的是

(

)A.二氧化硅是酸性氧化物,因此能與水反應生成硅酸B.二氧化硅制成的光導纖維,由于導電能力強而被用于制造光纜C.二氧化硅能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應D.用二氧化硅制取單質硅時,當生成2.24L氣體(標準狀況)時,得到2.8g硅C123456789101112123456789101112[解析]二氧化硅是酸性氧化物,但是二氧化硅不溶于水,與水不反應,故A錯誤;二氧化硅制成的光導纖維,由于其良好的光學特性而被用于制造光纜,故B錯誤;在高溫時,二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應生成硅酸鈉和二氧化碳,故C正確;由化學方程式SiO2+2CSi+2CO↑,可知當生成2.24L(標準狀況)即0.1mol氣體時,得到0.05mol即1.4g硅,故D錯誤。123456789101112

C123456789101112[解析]SiO2雖然既能與NaOH溶液反應,又能與氫氟酸反應,但屬于酸性氧化物,A項錯誤;高溫下SiO2能與Na2CO3固體反應生成Na2SiO3和CO2,二氧化碳氣體逸出,會促進反應進行,并不能說明硅酸酸性強于碳酸,B項錯誤;C項正確;SiO2→H2SiO3不能直接一步轉化,D項錯誤。1234567891011124.高純度晶體硅是典型的無機非金屬材料,又稱“半導體”材料。它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起一場計算機的“革命”,可以按下列方法制備:SiO2

Si(粗)SiHCl3Si(純)下列說法不正確的是 (

)A.步驟①的化學方程式為SiO2+CSi+CO2↑B.步驟①中每生成1molSi,轉移4mol電子C.高純硅是制造太陽能電池的常用材料,二氧化硅是制造光導纖維的基本原料D.SiHCl3(沸點為31.8℃)中含有少量的SiCl4(沸點為57.6℃),通過蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3A123456789101112[解析]二氧化硅在高溫下與C反應生成CO氣體,即步驟①的化學方程式為SiO2+2CSi+2CO↑,故A錯誤;步驟①中Si的化合價降低4價,每生成1molSi轉移4mol電子,故B正確;高純硅是半導體,是制造集成電路、太陽能電池的常用材料,二氧化硅是制造光導纖維的基本原料,故C正確;二者沸點相差較大,可以采用蒸餾的方法分離,故D正確。1234567891011125.二氧化硅(SiO2)又稱硅石,是制備硅及其化合物的重要原料。下列說法正確的是(

)A.SiO2既能與HF反應,又能與NaOH反應,屬于兩性氧化物B.SiO2和Si都是光導纖維材料C.利用SiO2與NaOH溶液反應可制取“水玻璃”D.圖中所示轉化反應都是非氧化還原反應C123456789101112[解析]SiO2是酸性氧化物,A錯誤;SiO2是光導纖維材料,Si為半導體材料,B錯誤;“水玻璃”是Na2SiO3的水溶液,C正確;制取Si的過程中涉及了氧化還原反應,如二氧化硅與碳反應,硅與氯氣反應等,D錯誤。6.2022年2月在北京舉辦的冬季奧運會中,使用了許多功能各異的材料,下列有關材料的描述中不正確的是

(

)A.陶瓷、玻璃、水泥屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料B.石墨烯、富勒烯和碳納米管屬于新型有機非金屬材料C.硅是應用最為廣泛的半導體材料D.通訊中使用的光導纖維,主要成分為SiO2123456789101112考點二

無機非金屬材料B123456789101112[解析]玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸鹽類,都屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料,A正確;碳納米管、富勒烯、石墨烯都是新型無機非金屬材料,B不正確;晶體硅導電性介于導體與絕緣體之間,是應用最廣泛的良好的半導體材料,C正確;光導纖維的主要成分是二氧化硅,D正確。7.“九秋風露越窯開,奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句,描繪我國古代精美的陶瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品,下列有關說法正確的是(

)A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂C.硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、耐高溫D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽C123456789101112123456789101112[解析]陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品,A項錯誤;純堿、石灰石和石英砂是制普通玻璃的主要原料,而制水泥的主要原料是黏土和石灰石,B項錯誤;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸鹽,D項錯誤。8.碳納米管可看作單層或多層石墨烯無縫卷曲而成的直徑為2~20nm的中空管狀結構,下列說法錯誤的是(

)A.石墨烯和碳納米管互為同素異形體B.石墨烯中只存在非極性鍵C.碳納米管是一種膠體D.石墨烯可用于制造超級電容、電池等C123456789101112[解析]同素異形體是同種元素組成的不同單質,石墨烯和碳納米管互為同素異形體,A正確;石墨烯中只存在碳碳鍵,屬于非極性鍵,B正確;碳納米管是碳單質,不是膠體,C錯誤;石墨烯的電阻率低,熱導率高,具有很高的強度,可用于制造超級電容、電池等,D正確。1234567891011129.科學家開發(fā)出一種低成本光伏材料——蜂窩狀石墨烯。生產原理是Na2O+2CONa2CO3+C(石墨烯),然后除去Na2CO3,即可制得蜂窩狀石墨烯。下列說法不正確的是(

)A.石墨烯與金剛石互為同素異形體B.Na2O屬于堿性氧化物,CO屬于酸性氧化物C.上述生產石墨烯的反應不屬于復分解反應D.上述生產石墨烯的反應屬于氧化還原反應B123456789101112[解析]石墨烯與金剛石為同種元素即碳元素形成的不同單質,互為同素異形體,A正確。和酸反應只生成一種鹽和水的氧化物為堿性氧化物,故氧化鈉是堿性氧化物;CO與堿、水等不反應,為不成鹽氧化物,B錯誤。生產原理是Na2O+2CONa2CO3+C(石墨烯),反應中C元素化合價發(fā)生變化,屬于氧化還原反應,C、D正確。12345678910111210.

氮化硅(Si3N4)是一種重要的結構陶瓷材料。用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的單質及化合物):下列敘述不正確的是 (

)A.“還原”步驟中焦炭主要被氧化為COB.“高溫氮化”主要反應的化學方程式為3Si+2N2

Si3N4C.“操作X”可將原料氣通過灼熱的銅粉D.“稀酸Y”可選用稀硝酸或稀硫酸D123456789101112[解析]焦炭與石英砂發(fā)生反應SiO2+2CSi+2CO↑,焦炭被氧化成CO,A正確;“高溫氮化”是Si與氮氣化合生成Si3N4,化學方程式為3Si+2N2

Si3N4,B正確;原料氣中含有N2和少量的O2,氧氣能與Cu反應生成CuO,N2不與Cu反應,操作X可以得到純凈氮氣,C正確;粗硅中含有少量Fe和Cu,即Si3N4中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu與稀硝酸反應,得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2,稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu,但Cu不溶于稀硫酸,故不能用稀硫酸,D錯誤。12345678910111211.現(xiàn)今手機等電子產品產業(yè)蓬勃發(fā)展,推動了高純硅的生產與應用。工業(yè)上用“西門子法”,以硅石(SiO2)為原料制備冶金級高純硅的工藝流程如圖所示。下列說法不正確的是(

)已知:SiHCl3室溫下為易揮發(fā)、易水解的無色液體。A.“還原”過程需要在高溫條件下進行,該反應的主要還原產物為SiB.為最大程度節(jié)約成本,上述生產工藝中能循環(huán)使用的物質只有H2C.為防止SiHCl3水解而損失、氫氣爆炸,“氧化”“分離”與“熱解”的過程均需要在無水、無氧的條件下進行D.“氧化”過程反應的化學方程式為Si+3HClSiHCl3+H2B123456789101112考點三

無機非金屬材料綜合考查[解析]二氧化硅和金屬鎂在高溫下反應生成氧化鎂和硅,加入稀硫酸除去氧化鎂,過濾得到硅,通入氯化氫,在一定條件下反應生成SiHCl3,SiHCl3最后與氫氣反應生成Si。二氧化硅和金屬鎂在高溫下反應生成氧化