第4章非金屬及其化合物

第15講硅無機非金屬材料

［復習目標］1.掌握Si元素的單質及其重要化合物的性質及應用。2.掌握無機非金屬材料的性

質和用途。

考點一碳族元素硅和二氧化硅

?歸納整合

1.碳族元素概述

(1)碳、硅、褚、錫、鉛均屬于第IVA族元素，又稱碳族元素，其價電子排布式為〃s2?2。

(2)碳的單質

①碳單質的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。

②幾種單質的結構特點

金剛石：正四面體空間網狀結構;石墨：平面正六邊形層狀結構,C60是由60個碳原子形成

的足球狀分子晶體。

2.硅單質

而耳在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式

形I式］一存在

①制取粗硅：工業(yè)上，用焦炭還原石英砂

一得到含有少量雜質的粗硅：

*1高溫，

r-τ∩2C+SiO2=^=Si+2COf

制備_

4句一②粗硅提純：Si(粗)+3HCl”空SiHCl3+出

1100七

SiHCI.1+H2=Si+3HCI

①良好的半導體材料

I用途」②太陽能電池

③計算機芯片

3.二氧化硅

普通的沙（細小的石英晶體）

車在

I1~l?水晶（純石英，無色透明晶體）

：￡癥一難溶于水，熔點高、硬度大

堿

--SiO2+2NaOH^=Na2SiO3÷H2O

酹件堿性高溫

J^?-7??SiO2÷CaO=CaSiO3

花氧化物氧化物------

學—^―SiO2+Na2CO3=^=Na2SiO3+C02∣

性

質

氧化性SiO2+2C量遑=Si+2COt

一

溶于

??SiO2+4HF：^=SiFtt+2H2O

雁”光導纖維、光學儀器、電子部件

IΞ易錯辨析

1.I2C、i3c、∣4C是碳的三種同素異形體（）

2.金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質（）

3.石墨轉變?yōu)榻饎偸姆磻獙儆谘趸€原反應（）

4.Si是半導體材料，可用于制作太陽能電池（）

5.SiCh與NaoH溶液反應生成鹽和水，也可以和氫氟酸反應，所以SiCh是兩性氧化物（）

答案1.×2.×3.×4.√5.X

■專項突破關鍵能力

一、硅和二氧化桂的性質

1.下列關于硅的說法不正確的是（）

A.硅是非金屬元素，它的單質是灰黑色、有金屬光澤的固體

B.硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料

C.硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發(fā)生反應

D.加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應

答案C

解析晶體硅的結構與金剛石類似，它是灰黑色、有金屬光澤的非金屬固體，故A正確；硅

常溫下能和HF溶液、氫氧化鈉溶液反應，故C錯誤；在加熱時，硅能與氧氣或氯氣反應生

成二氧化硅或四氯化硅，故D正確。

2.二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產、科研及新型材料等方面有著重要的用

途。a?e是對①?⑤反應中Siθ2所表現的化學性質或作用進行的判斷，其中正確的是（）

①Siθ2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

②SiOz+2C=≡≡=Si+2CO↑

(3)SiO2+4HF=SiF4t+2H2O

(S)Na2CO3+SiO2=?^=Na2Siθ?+CO2t

⑤SiCh+3C外=SiC+2C0t

a.反應①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃

b.反應②中SiO2表現出氧化性

C.反應③中SiO2表現了酸性氧化物的通性

d.反應④符合用難揮發(fā)性的酸酊制取易揮發(fā)性的酸酢的原理

e.反應⑤中SiO2未參加氧化還原反應

A.aceB.bdeC.cdeD.ab

答案B

解析通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應的反應是③，a、C判斷錯誤；反應②是一個置換

反應，其中二氧化硅被還原，表現出氧化性，b判斷正確；反應④是一個復分解反應，用難

揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應⑤中碳的化合價由0價變?yōu)橐?

價和+2價，硅和氯的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應，e判斷正確。

二、高純硅的制備

3.科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產高純硅的工藝流程如圖所示：

氯化氫氯化氫

II?

[??H??Φ]------??√??

氫氣

氫氣

容器①中進行的反應為①Si(粗)+3HCl(g)^^SiHCh(l)+H2(g);容器②中進行的反應為

②SiHel3+H22里Si(純)+3HC1。下列說法不正確的是()

A.該工藝流程的優(yōu)點是部分反應物可循環(huán)使用

B.①和②互為可逆反應

C.該流程中需要隔絕空氣

D.粗硅制備不能通過Sio2』紗亶SiCl4與Si實現

問而L

答案B

解析A項，反應②中生成的HCl在反應①中循環(huán)利用，反應①中生成的H2在反應②中循

環(huán)利用，正確；B項，反應①與反應②的反應溫度不一致，不是可逆反應，錯誤；C項，高

溫條件下，Si、SiHCI3、H?都與O2反應，故需隔絕空氣，正確；D項，Sio2不與HCl反應，

不能通過上述途徑制硅，正確。

4.晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：

①粗硅與干燥的HCl氣體反應制得SiHCl3:Si(粗)+3HCl金絲=SiHCl3+H2；

②經過純化的SiHCb與過量比在1000―l100℃下反應制得純硅。

回答相關問題：

（1）粗硅與HCl氣體反應完全后,經冷凝得到SiHCl3（沸點為℃），只含有少量SiCI4（沸點為℃）

和HC1（沸點為一'C）,提純SiHel3的方法為。

（2）用SiHCl3與過量Ph反應制備純硅的裝置如圖所示（熱源及夾持裝置已略去）：

①在加熱D裝置前應先打開A裝置中分液漏斗的活塞，目的是

②C裝置中燒瓶需要加熱,采用的方法是______________________________________________

答案（1）蒸僧（2）①排出裝置內的空氣，以防爆炸②水浴加熱

?歸納總結

考點二無機非金屬材料

?歸納整合

1.常見硅酸鹽材料比較

水泥玻璃陶瓷

生產原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土

主要設備水泥回轉窯玻璃窯陶瓷窯

2.新型無機非金屬材料

⑴高溫結構陶瓷，如SiC、BN、Si3N4,ALCh等。

（2）碳納米材料

①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。

②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領域有廣闊的應用前景。

（3）特殊功能的含硅材料

①碳化硅共價晶體，具有金剛石結構，可用作磨料。

②含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。

IE易錯辨析

1.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽（）

2.二氧化硅可用于生產玻璃（）

3.碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結構陶瓷的制作（）

4.壓電陶瓷能實現機械能與電能的相互轉化（）

5.石墨烯的電阻率低，熱導率也低（）

6.傳統的無機非金屬材料均為硅酸鹽材料（）

答案1.×2.√3.√4.√5.×6.×

■專項突破關鍵能力

一、傳統無機非金屬材料

1.水玻璃（Na2SiO3溶液）廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產等領域，是一種重要的工業(yè)原料。

如圖是用稻殼灰（SiO2：65%?70%、C：30%?35%）制取水玻璃的工藝流程：

NaOH溶液

稻

反TNaSQ,稀溶液用/高濃度

Q應操作A水玻璃

器

洗滌

濾渣活性炭

下列說法正確的是（）

A.原材料稻殼灰價格低廉，且副產品活性炭有較高的經濟價值

B.操作A與操作B完全相同

C.該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變

D.反應器中發(fā)生的反應為氧化還原反應

答案A

解析A項，稻殼灰來源廣泛，價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經濟價值，正確；

B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，二氧化硅中硅

元素的化合價是+4價，硅酸鈉中硅元素的化合價也是+4價，所以該流程中硅元素的化合價

沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，反應器中發(fā)生的反應為SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O,此反

應沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應，錯誤。

2.世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7000多塊鋁板和1200多塊玻璃等建成。

（1）鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為、

_________________________________________________（用化學方程式表示）O

（2）生產硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是。制備普通玻

璃的主要反應的化學方程式為（任寫一個）。

（3）石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數小,是一種特殊玻璃,石英玻璃的主要成分是（填

化學式)。

(4)要將NaOH高溫熔化，下列坨期中可選用的是(填字母)。

A.普通玻璃均用B.石英玻璃用煙

C.氧化鋁卅煙D.鐵用煙

答案(1)2A1+2Na0H+6H2O=2NalAl(OH)4J+3H2tSiO2+4HF=SiF4t+2H2O

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

(3)SiO2(4)D

解析(2)生產硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料為石灰石。制備普通玻璃的主要

高?'S高'a.

反應的化學方程式有SiO2+Na2CO3==^Na2SiO3+C02t?SiO2+CaCO3CaSiO3+

CO2to(4)普通玻璃培期和石英玻璃甜娟中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應，故A、

B不選；氧化鋁培蝸中的氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應，故C不選；鐵與熔融的氫氧化

鈉不反應，故D選。

二、新型無機非金屬材料

3.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。

其結構模型如圖所示：

下列有關說法正確的是()

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，A錯誤；氧化石墨烯含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不

是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結構中含有的羥基和叛基為親水基團，所

以它具有一定的親水性，D正確。

4.氮化硅可用作高溫結構陶瓷復合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領域有著廣泛的

應用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：

焦炭/高溫粗C1J723~773KSiCl4C)SiCl4

(粗)(精)

NH3φ

氮化硅FySi(NH2)1

其中—NH2中各元素的化合價與N%相同.

請回答下列問題：

(1)石英砂不能與堿性物質共同存放，以NaOH為例，用化學方程式表示其原因:

__________________________________________________________________________________O

(2)圖示①?⑤的變化中，屬于氧化還原反應的是(填序號)。

(3)在反應⑤中，3molSi(NH2)4在高溫下加熱可得Imol氮化硅粉末和8molA氣體，則氮化

硅的化學式為。

(4)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應生成氮化硅，B和C兩種氣體在

一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應的化學方程式:

__________________________________________________________________________________O

答案(1)SiO2+2NaOH=Na2Siθ3+H2O

⑵①②(3)Si3N4

(4)3SiC∣4+2N2+6H2=^=Si3N4+12HCI

解析(2)反應①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應；反應②是硅單質與CL發(fā)生氧化還原反

應。(3)鼠化硅的化學式可通過題目信息運用質量守恒定律求得：3Si(NH2)4^^Si3N4+

8NH3t=(4)結合題給棺息,SiCLt與N2、%反應可得到Si3N4^HCL

真題演練明確考向

1.正誤判斷，正確的打“，錯誤的打“X”。

(1)晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維(2022?浙江，8A)(X)

(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiCh可制作光導纖維(2022?廣東，12A)(√)

(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022?湖南，2D)(√)

(4)單晶硅熔點高，所以可用作半導體材料(2022?江蘇，7B)(×)

(5)冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料?(2022?遼寧，1A)(√)

(6)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(2022?遼寧，1B)(×)

2.(2022?河北，1)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.傳統陶瓷是典型的絕緣材料

B.陶瓷主要成分為SiCh和MgO

C.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

答案A

解析陶瓷是良好的絕緣體，傳統陶瓷是典型的絕緣材料，A正確；陶瓷的主要成分為硅酸

鹽，而不是SiO2和MgO,B錯誤；陶瓷燒制過程發(fā)生復雜的化學反應，有新物質生成，屬

于化學變化，C錯誤；由于Fe2+、Fe?+和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越高，陶瓷

的顏色越深，白竟的白色是因為鐵含量較低甚至幾乎不含，D錯誤。

3.（2022?廣東，3）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（）

答案C

解析鎏金飾品主要由合金材料制成，故A項不符合題意；蒜頭紋銀盒的主要成分為金屬銀，

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，其主要成分為硅酸鹽，

故C項符合題意；銅鍍金鐘座由銅和金等金屬制成，故D項不符合題意。

4.（2019?全國卷1,7）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

答案A

解析“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關，而氧化鐵顯紅棕色，A項錯

誤；秦兵馬俑是陶制品，由黏土經高溫燒結而成，B項正確；陶瓷以黏土為原料，經高溫燒

制而成，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項正確；陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中

硅元素化合價處于最高價，化學性質穩(wěn)定，具有耐?酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點，D項正確。

5.（2017?全國卷∏,26）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO,SiO2,并含有

一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：

困T沉淀Al

泥氯化鉞G氨水H沉淀B〕

樣鹽酸、濾pH=4-5

品I硝ι?

L濾草酸鉉草疏酸KMnO

酸1

花］溶液法測定

回答下列問題：

(1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化鏤為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸

的目的是，還可以使用代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是,其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學

方程式為。

(3)加氨水過程中加熱的目的是O沉

淀B的主要成分為、(填化學式)。

(4)草酸鈣沉淀經稀H2SO4處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知

+2+

鈣的含量，滴定反應為：MnO；+H+H2C2O4^Mn+CO2+H2Oo實驗中稱取g水泥樣

品，滴定時消耗了0mol?L'的KMnO4溶液mL,則該水泥樣品中鈣的質量分數為

答案⑴將樣品中可能存在的Fe?+氧化為Fe3+H2O2(2)SiO2SiO2+4HF=SiF4t+

2H2O(3)防止膠體生成，易于沉淀分離AI(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%

解析(1)水泥樣品中含有鐵的氧化物。加入鹽酸后的溶液中可能含有Fe3+、Fe2+,Fe?+在PH

為4?5時不能形成沉淀除去，所以需要先加入氧化劑將Fe?+氧化為Fe?+,故加入硝酸的目

的是將樣品中可能存在的Fe?+氧化為Fe3+;雙氧水是一種強氧化劑，可將Fe?+氧化為Fe3+,

本身被還原為水，不會引入新的雜質離子，故可用雙氧水代替硝酸。

(2)鈣、鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物都能溶于鹽酸和硝酸的混合液，而二氧化硅不與鹽酸、硝

酸反應，故沉淀A的主要成分為SiCh;二氧化硅可與氫氟酸反應，生成四鼠化硅和水，該反

應的化學方程式為SiO2+4HF=SiF4t+2H2O<,

(3)Fe3+和AF+在PH為4?5時可水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁，水解過程中會生成氫氧化鐵

膠體和氫氧化鋁膠體，不利于分離出沉淀，加熱可使膠體聚沉，有利于分離出沉淀。

(4)根據化合價升降法、電荷守恒和質量守恒配平可得：2MnθT+6H++5H2C2θ4=2M∏2++

IOCO2f+8H2O,設含鈣的物質的量為Xmo1,由反應方程式和鈣元素守恒可得關系式：

2+

5Ca?5H2C2O4?2MnO7

5mol2mol

xmolOmol?L^1××IO3L

解得工=XI0^3,則0.40Og水泥樣品中鈣元素的質量為X10-3molX40g?mol-I=O.180g,故該

水泥樣品中鈣的質量分數為錯誤！X100%=45.0%o

課時精練

1.(2022?上海模擬)由于石墨烯獨特的結構，在石墨烯薄膜上施加較低的電壓(1?10V)即可

產生較高的熱量，平昌冬奧會“北京8分鐘”主創(chuàng)團隊用石墨烯制作了20℃能發(fā)熱4h的智

能服飾，向世界展現了新時代的中國形象，下列說法錯誤的是（）

A.石墨烯是能導熱的金屬材料

B.石墨烯屬于單質

C.石墨烯能導電

D.在石墨烯薄膜上施加電壓，使電能轉化為熱能

答案A

解析石墨烯屬于碳單質，是能夠導熱、導電的非金屬材料，A錯誤，B、C正確；根據題

干信息可知，在石墨烯薄膜上施加較低的電壓（1?IOV）即可產生較高的熱量，使電能轉化為

熱能，D正確。

2.（2023?南京模擬）“十四五”工作報告強調，中國將加速建設新能源供給消納體系。硅基能

源逐步取代碳基能源的革命，必須舉全國之力破解芯片技術受制于人的困局。以下說法不正

確的是（）

A.碳基能源主要指煤、石油、天然氣，我國的煤炭資源稟賦優(yōu)于石油

B.硅在地殼中的含量僅次于氧，從沙灘到用戶，硅發(fā)生了還原反應

C.半導體工藝中一般需要在晶硅中摻雜第川A族與第VA族元素

D.半導體工藝中用刻蝕劑——電子級氟化氫可加壓保存在玻璃罐體中

答案D

解析碳基能源主要指煤、石油、天然氣，我國的煤炭儲量及開發(fā)技術均優(yōu)于石油，A正確：

硅在地殼中的含量僅次于氧，從沙灘到用戶，硅由Sio2轉化為硅單質，發(fā)生了還原反應，B

正確：氟化氫可與玻璃容器中的二氧化硅發(fā)生反應，D錯誤。

3.下列關于無機非金屬材料的說法不正確的是（）

A.傳統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.傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分不同

答案B

解析無機非金屬材料分為傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類。傳統無機非

金屬材料是指我們常說的硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、陶瓷等；新型無機非金屬材料是指

一些新型的具有特殊結構和特殊功能的非硅酸鹽材料。新型無機非金屬材料與傳統無機非金

屬材料相比，具有許多優(yōu)良性能，如耐高溫、耐磨損、耐酸堿腐蝕、具有壓電效應和生物功

能等。

4.下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是（）

①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純

度的硅單質廣泛用于制作光導纖維④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料

A.①②B.②③C.①④D.③④

答案C

解析幾乎所有的巖石和礦物都含有硅酸鹽或者二氧化硅，則硅是構成一些巖石和礦物的基

本元素，故①正確；水泥、玻墻是硅酸鹽制品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②錯誤；光

導纖維的主要成分是二氧化硅，故③錯誤；陶瓷的主要原料是黏土，則陶瓷是人類應用很早

的硅酸鹽材料，故④正確。

5.“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，描繪了我國古代精美

的青瓷工藝品。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

C.硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高

D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽

答案C

解析陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；制普通硅酸鹽水泥的原料是黏土和石

灰石，B項錯誤；沙子的主要成分是Siθ2,黏土的主要成分是硅酸鹽，D項錯誤。

6.學習化學不是靠一味背誦的，要學會運用合適的方法，如“類推”，這樣才能事半功倍。

下列類推不正確的是()

A.已知CCh通入Ca(OH)2溶液中先變渾濁后溶解，S02通入Ba(OH)2溶液中也先變渾濁后

溶解

B.已知BaCO3能溶于鹽酸，溶液變澄清，BaCO3也能溶于硫酸，溶液變澄清

C.已知H2O能與Na2O2反應生成NaoH,比0也能與BaCh反應生成Ba(OH)2

D.已知CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,則SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

答案B

解析Co2和S02都是典型的酸性氧化物，所以化學性質類似，與Ca(OH)2或者Ba(OH)2溶

液反應時都是先變渾濁后溶解，A項正確；BaCO3能溶于硫酸，但是會生成新的沉淀BaSo4,

溶液依然渾濁，B項錯誤；Na2O2和BaCh都是過氧化物，氟元素的化合價都是一1價，所以

都可與水反應生成相應的堿，C項正確：CO2和Sio2都是酸性氧化物，都能和堿反應生成鹽

和水，D項正確。

7.在20世紀90年代末，科學家發(fā)現碳有新的單質形態(tài)C60存在。后來人們又相繼得到了

C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現了管狀碳分子和洋

蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質的家族。下列有關碳元素單質的說法錯誤的是()

C?6CiMCIJII

(a)球碳分子(b)管狀碳分子

A.金剛石和石墨的熔點肯定比C60高

B.熔點：C60<C70<C90

C.球碳分子、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子都不能與02發(fā)生反應

D.金剛石以非分子形式的粒子存在，屬于共價晶體；C60、C70、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子

以分子形式的粒子存在，屬于分子晶體；這些碳單質互為同素異形體

答案C

解析金剛石屬于共價晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，因此金剛石和石墨

的熔點肯定比C60高，故A正確；分子晶體的相對分子質量越大，熔點越高，因此熔點：C60

<C7o<C9o,故B正確。

8.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L氣體（標準狀況）時，得到g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，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+2C=≡=Si

+2COt可知，當生成L（標準狀況）即mol氣體時，得到mol即g硅，故D錯誤。

9.科學家最近用金屬鈉還原CCL和SiCl4制得一種一維SiC納米棒，相關反應的化學方程式

為8Na+CCLt+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.上述反應中SiC既是氧化產物又是還原產物

C.SiO2制備單質Si、單質Si制備SiCI4均涉及氧化還原反應

D.一維SiC納米棒比表面積大，對微小粒子有較強的吸附能力

答案B

解析Sie和Sio2中Si元素的化合價均為+4價，A項正確；SiC是還原產物，NaCl是氧化

產物，B項錯誤；SiCh制備單質Si需加入還原劑，單質Si制備SiCI4需加入氧化劑，C項正

確；一維粒子上下表面均能與其他物質接觸，比表面積大，對微小粒子有較強的吸附能力，

D項正確。

10.中國努力爭取2060年前實現碳中和。利用NaoH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2，反應過

程如圖所示。下列說法錯誤的是（）

COz含量CO2含量

高的空氣彳氐的空氣

高溫rl>χsCO2（儲存

反應爐利用）

A.捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2

B.環(huán)節(jié)a中物質分離的基本操作是蒸發(fā)結晶

C.反應過程中Cao和NaOH是可循環(huán)的物質

D.可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2

答案B

解析NaOH溶液噴成霧狀，可增大反應接觸面積,提高CO2吸收率,A正確：環(huán)節(jié)a為Na2CO3

和Ca（OH）2反應生成CaCo3,需從溶液中過濾出來再高溫燃燒，故基本操作不是蒸發(fā)結晶，

B錯誤；NaOH和CaO在流程中既有湎耗，也有生成，可循環(huán)利用，C正確；Na2CO3可以和

CO2反應，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正確。

11.已知草酸（H2C2O4）是一種弱酸，157'C升華，17（ΓC以上分解可放出CO2和CO；可與酸

性KMno4溶液反應；其鈉鹽易溶于水，鈣鹽難溶于水。下列說法正確的是（）

A.草酸受熱產生的氣體，用足量的NaOH溶液充分吸收后，可收集得到純凈的Co

B.草酸受熱產生的氣體通過灼熱的氧化銅，若出現黑色變紅色現象，則說明產生的氣體中

一定有CO

C.草酸受熱產生的氣體直接通入足量的澄清石灰水中，若能產生白色渾濁現象，則說明產

生的氣體中一定有CCh

+2+

D.H2C2O4與酸性KMnO4溶液反應的離子方程式為5H2C2θ4+2MnOZ+6H=2Mn+

IOCO2t+8H2O

答案D

解析根據題干信息可知，在草酸受熱產生的氣體中會含有分解所產生的CCh和co,也會

含有其升華所產生的草酸蒸氣，則產生的氣體用足量的NaOH溶液吸收后，除去了Ceh及草

酸蒸氣，但引入了水蒸氣，A項錯誤；由于受熱產生的氣體中含有草酸蒸氣，且草酸具有強

還原性，所以氧化銅被還原也有可能是草酸作用的結果，不能由此確定一定存在CO,B項

錯誤；由于受熱產生的氣體中含有草酸蒸氣，又因為草酸鈣同樣難溶于水，所以形成的沉淀

有可能是草酸鈣，C項錯誤。

12.實驗室用H?還原SiHCI3（沸點：℃）制備高純硅的裝置如圖所示（夾持裝置和尾氣處理裝

置略去），下列說法正確的是（）

I∏IHIV

A.裝置n、m中依次盛裝的是濃H2SO4、冰水

B.實驗時，應先加熱管式爐，再打開活塞K

C.為鑒定制得的硅中是否含微量鐵單質，需要用到的試劑為鹽酸、雙氧水、硫氟酸鉀溶液

D.該實驗中制備氫氣的裝置也可用于稀氫氧化鈉溶液與氯化鏤固體反應制備氨

答案C

-?.?0

解析本題制備高純硅，反應H2+SiHCb±≡=Si+3HCl應在裝置IV中進行，裝置I的目的

是制備氫氣，氫氣中含有水蒸氣，對后續(xù)實驗產生干擾，必須除去，因此裝置∏的作用是除

去氫氣中的水蒸氣，即裝置∏中盛放濃硫酸，裝置In的作用是提供SiHCI3氣體，因此在水浴

中加熱，故A錯誤；實驗時應先通入氫氣，目的是排出裝置中的空氣，防止發(fā)生危險，故B

錯誤；硅不與鹽酸反應，鐵與鹽酸反應生成Fe?+,Fe?+被H2O2氧化成Fe3+,Fe3+與KSCN

溶液反應，溶液變紅色，可以鑒定是否含有鐵單質，故C正確；用稀NaoH溶液制備氨，需

要加熱，裝置[中沒有加熱裝置，因此不能制備氨，故D錯誤。

13.海洋碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分，是影響全球氣候變化的關鍵控制環(huán)節(jié)。下圖

為海洋中碳循環(huán)的簡單原理圖。下列說法錯誤的是()

海洋表面LCo2、/次

C?>-N??~(φφ)

CaCO3(CH2O),

A.海洋碳循環(huán)過程中能將太陽能轉化為化學能

2+

B.鈣化釋放CO2的離子方程式：2HCO3+Ca=CaCO3I+CO2t+H2O

C.影響海洋碳循環(huán)的因素主要有海水的酸堿性、水溫、藻類生物的分布等

D.光合作用，每生成mol(CH2θ)χ轉移電子數為4NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)

答案D

解析由題圖知，Co2在弱堿性條件下轉化成Na2Cθ3?NaHCO3,遇氯化鈣發(fā)生反應：2HCO]

2+

+Ca=CaCO3I+CO2t+H2O,鈣化生成CaCO3沉淀同時釋放CO2,再經光合作用，形

成有機物參與海洋碳循環(huán)。此過程中能將太陽能轉化為化學能，故A正確；溫度高或酸性條

件下，二氧化碳在水中溶解度小，所以影響海洋碳循環(huán)的因素主要有海水的酸堿性、水溫、

藻類生物的分