第四章非金屬及其化合物

第17講無機(jī)非金屬材料

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.了解硅酸鹽材料及新型無機(jī)非金屬材料的性質(zhì)和用途。2.掌握硅和二氧化硅的

性質(zhì)及應(yīng)用，了解高純硅的制備。

考點(diǎn)一硅和二氧化硅

■歸納整合夯實(shí)必備知識(shí)

1.硅單質(zhì)

|存在|—自然界中以硅酸鹽和氧化物的形式存在

①制取粗硅：工業(yè)上，用焦炭在電爐中還

.原SiO?得到含有少量雜質(zhì)的粗硅：

高溫A

2C+SiC）2=Si+2cot

制備

方法

②粗硅提純：Si（粗）+2Cl2^=SiCl4、

SiCl4+2H2=B^=Si（純）+4HCl

一①良好的半導(dǎo)體材料；②太陽能電池；

一③計(jì)算機(jī)芯片

2.二氧化硅

普通的沙（細(xì)小的石英晶體）

存在

水晶（純石英，無色透明晶體）

物理

性質(zhì)一難溶于水，熔點(diǎn)窟、硬度大

堿

當(dāng)JSiC>2+2NaOH^=Na2SiO3+H2O

酸性

^^SiO2+CaOCaSiQ,

氧化物

一氧化物-------

化上卜高溫

SiO+NaCO=^=NaSiO+COt

學(xué)223232

性氧化性DC高溫

質(zhì)---------SiO+2C——Si+2COt

一2

溶于

SiO+4HFSiF|+2HO

氫氟酸----2------------------4-------2--

用途一光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件

r易錯(cuò)辨析」

1.工業(yè)上用焦炭和二氧化硅制取粗硅時(shí)生成粗硅和CO2氣體（）

2.Si是半導(dǎo)體材料，可用作太陽能電池（）

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

4.因?yàn)闊岱€(wěn)定性：CH4>SiH4,所以非金屬性：C>Si（）

5.SiCh能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃（）

6.NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放（）

7.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(huì)“斷路”（）

答案1.X2.V3.X4.V5.V6.X7.V

■專項(xiàng)突破提升關(guān)鍵能力

高純硅的制備

1.科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示:

氯化氫氯化氫

容器①中進(jìn)行的反應(yīng)為①Si（粗）+3HCl（g）=^SiHCl3（l）+H2（g）；容器②中進(jìn)行的反應(yīng)為

②SiHCb+E更&Si（純）+3HCl。下列說法不正確的是（）

A.該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用

B.①和②互為可逆反應(yīng)

C.該流程中需要隔絕空氣

D.粗硅制備不能通過SiCh里㈣>SiC14與Si實(shí)現(xiàn)

答案B

解析A項(xiàng)，反應(yīng)②中生成的HC1在反應(yīng)①中循環(huán)利用，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)①與反應(yīng)②對(duì)應(yīng)

的反應(yīng)溫度不一致，不是可逆反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，高溫條件下，Si、SiHCh，H2都與O2反應(yīng)，

故需隔絕空氣，正確；D項(xiàng)，SiCh不與HC1反應(yīng)，不能通過上述途徑制硅，正確。

2.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：

300°C

①粗硅與干燥的HC1氣體反應(yīng)制得SiHCb：Si（粗）+3HCl^=SiHCb+H2；

②經(jīng)過純化的SiHCb與過量印在1000?1100℃下反應(yīng)制得純硅。

回答相關(guān)問題：

（1）粗硅與HC1氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCb（沸點(diǎn)為36.5°C）,只含有少量SiCL（沸點(diǎn)

為57.6℃）和HC1（沸點(diǎn)為-84.7℃）,提純SiHCl3的方法為。

⑵用SiHCh與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示（熱源及夾持裝置已略去）:

尾氣處理

裝置略去

①在加熱D裝置前應(yīng)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）蒸儲(chǔ)（2）①排出裝置內(nèi)的空氣，以防爆炸②水浴加熱

考點(diǎn)二無機(jī)非金屬材料

■歸納整合夯實(shí)必備知識(shí)

（一）硅酸鹽材料

1.陶瓷

陶瓷以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的。

2.玻璃

普通玻璃的主要成分為Na2SiC>3、CaSiCh和SiCh，它是以純堿、石灰石和石英砂為主要原料,

經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融,發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化而制得的,玻璃可用于生

產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維,用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等。

3.水泥

普通硅酸鹽水泥的主要原料是黏土和石灰石,二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在水泥回轉(zhuǎn)窯

中燃燒，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化，加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率,再研成細(xì)粉得

到普通水泥。

混凝土是水泥、沙子和碎石等與水混合得到的。

（二）新型無機(jī)非金屬材料

1.新型陶瓷

新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多

新的特性和功能。

2.新型陶瓷的種類與用途

材料類型主要特性示例用途

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾管及

高溫結(jié)構(gòu)碳化硅、氮化硅與某些金

耐高溫、抗氧化、耐磨蝕燃燒室、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、

陶瓷屬氧化物等燒結(jié)而成

高溫電極材料等

實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相濾波器、揚(yáng)聲器、聲納

壓電陶瓷鈦酸鹽、錯(cuò)酸鹽

互轉(zhuǎn)化探傷器、點(diǎn)火器等

優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高氧化鋁、氧化鉉、氮化鋁、高壓鈉燈、激光器、高

透明陶瓷

溫，絕緣性好氟化鈣溫探測(cè)窗等

在某一臨界溫度下電阻可用于電力、交通、醫(yī)

超導(dǎo)陶瓷

為零療等領(lǐng)域

3.碳納米材料

碳納米材料是一類新型的無機(jī)非金屬材料

（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(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

材料類型性能用途

碳納米管比表面積大，高強(qiáng)度，優(yōu)良的電學(xué)性能生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等

用于光電器件、超級(jí)電容器、電池

石墨烯電阻率低，熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度

和復(fù)合材料等

r易錯(cuò)辨析」

i.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品（）

2.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽（）

3.二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃（）

4.碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作（）

5.壓電陶瓷能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化（）

6.石墨烯的電阻率低，熱導(dǎo)率也低（）

7.傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料均為硅酸鹽材料（）

答案1.義2.X3.V4.V5.V6.X7.X

■專項(xiàng)突破提升關(guān)鍵能力

一、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料

1.水玻璃（NazSiCh溶液）廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)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

殼

出

灰

F器

下列說法正確的是()

A.原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jià)發(fā)生改變

D.反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)

答案A

解析A項(xiàng)，稻殼灰來源廣泛，價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；

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

元素的化合價(jià)是+4價(jià)，硅酸鈉中硅元素的化合價(jià)也是+4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)

沒有發(fā)生改變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。，此反

應(yīng)沒有元素化合價(jià)的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。

2.世博會(huì)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

(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(xué)方程式表示)o

(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是o制備普通玻

璃的主要反應(yīng)方程式為(任寫一個(gè))。

⑶石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是

________________(填化學(xué)式)。

(4)要將NaOH高溫熔化，下列用期中可選用的是(填字母)。

A.普通玻璃用煙B.石英玻璃用煙

C.氧化鋁生煙D.鐵生埸

答案(1)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2tSiO2+4HF=SiF4t+2H2O

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

(3)SiO2(4)D

解析(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al+2NaOH

+2H2O=2NaAlO2+3H2t、SiO2+4HF=SiF4t+2H2Oo(2)生產(chǎn)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反應(yīng)方程式有SiCh+Na2c。3第、

Na2SiO3+CO2t或SiO2+CaCO3=^=CaSiO3+CO2f。⑷普通玻璃用期中的二氧化硅能夠與

熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；石英玻璃增堵中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，

故B錯(cuò)誤；氧化鋁用蝸中的氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；鐵與熔融的氫氧

化鈉不反應(yīng)，故D正確。

二、新型無機(jī)非金屬材料

3.新材料的新秀一石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、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(cuò)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(cuò)誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和竣基等親水基團(tuán)，所以

它具有一定的親水性，D正確。

4.氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的

應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示:

其中一NHz中各元素的化合價(jià)與NH3相同。

請(qǐng)回答下列問題：

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

(2)圖示①?⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是(填序號(hào))。

(3)在反應(yīng)⑤中，3moiSi(NH2)4在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8molA氣體，則氮化

硅的化學(xué)式為o

(4)在高溫下將SiCL在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)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SiCL與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式:

局溫

答案(l)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(2)①②(3)Si3N4(4)3SiCl4+2N2+6H2

Si3N4+12HCl

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

京、'口

應(yīng)。(3)氮化硅的化學(xué)式可通過題目信息運(yùn)用質(zhì)量守恒定律求得：3Si(NH2)4/^Si3N4+

8NH3to(4)結(jié)合題給信息，SiC14與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HC1。

真題演練明確考向

1.正誤判斷，正確的打“，錯(cuò)誤的打“X”

(1)河姆渡出土陶灶，屬于陶器，獸首瑪瑙杯主要成分為二氧化硅(2021?廣東，1BC)(V)

(2)利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品，是利用了氫氟酸可與SiO2反應(yīng)(2021?廣東，4C)(V)

(3)硅酸鈉是一種難溶于水的硅酸鹽(2021?浙江6月選考，9A)(X)

(4)SiC)2可用來制造光導(dǎo)纖維(2020?浙江7月選考，9B)(V)

+

⑸向NazSiCh溶液中滴加稀鹽酸：Na2SiO3+2H=H2SiO3I+2Na+(2019?江蘇，7D)(X)

(6)高純硅可用于制作光感電池(2019?全國卷III,7A)(V)

2.(2020?浙江7月選考，24)Ca3SiC>5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+2CaC12+4NH3f+2H2O

B.具有吸水性，需要密封保存

C.能與SO2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SiCh

答案D

解析Ca3SiC>5可看作CaSiO3-2CaO,它與NH4cl固體混合加熱，反應(yīng)生成CaSiCh、CaCb、

NH3和H2O,A正確；Ca3SiO5能夠吸水，故需要密封保存，B正確；由于H2SO3的酸性強(qiáng)于

H2SiO3,Ca3SiO5與SO2反應(yīng)可生成CaSCh,C正確；CasSiOs與足量鹽酸作用，析出HzSiCh

沉淀，故所得固體產(chǎn)物主要是H2SiC>3,D錯(cuò)誤。

3.(2019?全國卷I,7)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)

有著密切的關(guān)系。下列說法錯(cuò)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?zé)Y(jié)而成

C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是硅酸鹽

D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)

答案A

解析“雨過天晴云破處”所描述的餐器青色與氧化亞鐵有關(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A項(xiàng)錯(cuò)

誤；秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，B項(xiàng)正確；陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)?/p>

制而成，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項(xiàng)正確；陶漫主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中

硅元素化合價(jià)處于最高價(jià)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，D項(xiàng)正確。

4.(2017?全國卷II,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(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：

水

泥氯化鐵

樣沉淀B

品鹽酸、

硝酸

KMnO,

法測(cè)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(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程

式為。

(3)加氨水過程中加熱的目的是?

沉淀B的主要成分為、(填化學(xué)式)。

(4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2s04處理后，用KMnCU標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測(cè)定草酸的量可間接獲知

+2+

鈣的含量，滴定反應(yīng)為：MnO4+H+H2C2O4--Mn+CO2+H2Oo實(shí)驗(yàn)中稱取0.400g水

泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.0500mol-L1的KMnCU溶液36.00mL,則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量

分?jǐn)?shù)為=

3+

答案⑴將樣品中可能存在的Fe2+氧化為FeH2O2(2)SiC>2(或H2SiO3)SiO2+

4HF=SiF4f+2H2O(或H2SiO3+4HF=SiF4t+3H2O)(3)防止膠體生成，易于沉淀分離

A1(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(shí)不能形成沉淀除去，所以需要先加入氧化劑將Fe?+氧化為Fe3+,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(qiáng)氧化劑，可將Fe?+氧化為Fe3+,

本身被還原為水，不會(huì)引入新的雜質(zhì)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(yīng)，故沉淀A的主要成分為SiCh;二氧化硅可與氫氟酸反應(yīng)，生成四氟化硅和水，該反

應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HF==SiF4t+2H2Oo

⑶Fe3+和A/在pH為4?5時(shí)可水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁，水解過程中會(huì)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，所以加

熱可防止膠體的生成，易于沉淀分離，故沉淀B的主要成分為A1(OH)3、Fe(OH)3。

(4)根據(jù)化合價(jià)升降法、電荷守恒和質(zhì)量守恒配平可得：2MnOl+6H++5H2c2C)4=2Mn2++

10CO2t+8H2O,設(shè)含鈣的物質(zhì)的量為xmol,由反應(yīng)方程式和鈣元素守恒可得關(guān)系式：

5Ca2+?5H2co4?2MnO7

5mol2mol

xmol0.0500mol-L-1X36.00X10-3L

解得X=4.5X1（P3,則0.400g水泥樣品中鈣元素的質(zhì)量為4.5X10-3molX40g-mor^O.180

g,故該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為崔慧義100%=45.0%。

課時(shí)精練

1.硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機(jī)非金屬材料中，硅

一直扮演著主角。下列幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是（）

A.瑪瑙B.光導(dǎo)纖維C.太陽能電池D.水晶

答案C

解析瑪瑙、光導(dǎo)纖維和水晶的主要成分都是SiC）2,硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池。

2.下列關(guān)于無機(jī)非金屬材料的說法不正確的是（）

A.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料

B.新型無機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差

C.高溫結(jié)構(gòu)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(diǎn)

D.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不同

答案B

解析無機(jī)非金屬材料分為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無機(jī)非

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

料是指一些新型的具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能的非硅酸鹽型材料。新型無機(jī)非金屬材料與傳統(tǒng)

無機(jī)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(yīng)

和生物功能等。

3.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是（）

①硅是構(gòu)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(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④陶瓷是人類應(yīng)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(gòu)成一些巖石和礦物的基

本元素，故①正確；水泥、玻璃是硅酸鹽產(chǎn)品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②錯(cuò)誤；光

導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，故③錯(cuò)誤；陶瓷的主要原料是黏土，則陶瓷是人類應(yīng)用很早

的硅酸鹽材料，故④正確。

4.信息、材料、能源被稱為新科技革命的“三大支柱”。下列有關(guān)資訊錯(cuò)誤的是（）

A.在即將到來的新能源時(shí)代，核能、太陽能、氫能將成為主要能源

B.中、美、日等國已掌握的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，能較大程度地降低能耗，節(jié)約能源

C.光導(dǎo)纖維在信息產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，制造光導(dǎo)纖維的主要材料是單質(zhì)硅

D.結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硼（B4c3）常用于制造切削工具，它是一種新型無機(jī)非金屬材料

答案C

解析光纜在信息產(chǎn)業(yè)中有廣泛應(yīng)用，制造光導(dǎo)纖維的主要材料是二氧化硅，C錯(cuò)誤。

5.“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的

青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)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(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)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(xiàng)錯(cuò)誤；純堿、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項(xiàng)錯(cuò)誤；沙子的主要成分是SiCh,黏土的主要成分是硅

酸鹽，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

6.下列關(guān)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(yīng)生成硅酸

B.二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制造光纜

C.二氧化硅能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng)

D.用二氧化硅制取單質(zhì)硅時(shí)，當(dāng)生成2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，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，與水不反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；二氧化硅

制成的光導(dǎo)纖維，由于其良好的光學(xué)特性而被用于制造光纜，故B錯(cuò)誤；在高溫時(shí)，二氧化

硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由化學(xué)方程式SiO2+2C=^=Si

+2C0t,可知當(dāng)生成2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.1mol氣體時(shí)，得至U0.05mol即1.4g硅，故D

錯(cuò)誤。

7.宋代五大名窯分別為鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”

的神奇窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說法不正確的是（）

A.窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化

B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料

C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物

D.陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸

答案C

解析不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)

導(dǎo)致的顏色變化稱為窯變，故A正確；瓷器的原料主要是黏土，流器中含有多種硅酸鹽和二

氧化硅，是混合物，故C錯(cuò)誤；HF能與二氧化硅反應(yīng)，陶瓷的主要成分是硅酸鹽和二氧化

硅，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，故D正確。

8.實(shí)驗(yàn)室用H2還原SiHCb（沸點(diǎn)：31.85℃）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（）

A.裝置n、ill中依次盛裝的是濃硫酸、冰水

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先加熱管式爐，再打開活塞K

C.為鑒定制得的硅中是否含有微量鐵單質(zhì)，需要用到的試劑為鹽酸、雙氧水、KSCN溶液

D.該實(shí)驗(yàn)中制備氫氣的裝置也可用于飽和食鹽水與電石反應(yīng)制備乙快

答案C

西、'日

解析制備高純硅的反應(yīng)為Hj+SiHCb-Si+3HC1,此反應(yīng)應(yīng)在裝置IV中進(jìn)行。裝置I

的目的是制取氫氣，氫氣中含有水蒸氣，對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾，必須除去，因此裝置H的目

的是除去氫氣中的水蒸氣，即裝置II中盛放濃硫酸；裝置m的目的是使siHCb汽化，與氫氣

充分混合，因此應(yīng)在熱水浴中加熱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先打開活塞K,通入氫氣，排盡裝

置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅不能與鹽酸反應(yīng)，鐵與鹽酸反應(yīng)生成Fe2+,

Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,遇KSCN溶液變紅，可以鑒定制得的硅中是否含有鐵單質(zhì)，C項(xiàng)

正確；飽和食鹽水與電石反應(yīng)制備乙烘，反應(yīng)迅速放出大量熱且生成微溶的氫氧化鈣，因此

不能用啟普發(fā)生器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

9.金剛砂（SiC）可由SQ和碳在一定條件下反應(yīng)制得，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+3C1強(qiáng)SiC

+2C0t,下列有關(guān)制造金剛砂的說法正確的是（）

A.該反應(yīng)中的氧化劑是SiO2，還原劑為C

B.該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2

C.該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移121

D.該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是SiC、氧化產(chǎn)物是CO

答案D

解析反應(yīng)產(chǎn)物SiC中Si、C的化合價(jià)分別為+4、-4價(jià)，所以SiCh既不是氧化劑，又不

是還原劑；碳元素從0價(jià)轉(zhuǎn)變成一4價(jià)（SiC）和+2價(jià)（CO）,CO是氧化產(chǎn)物，SiC是還原產(chǎn)物，

兩者的物質(zhì)的量之比為2：1;根據(jù)化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移41。

10.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+CCL+SiC14耍逞=SiC+8NaCl。下列說法不正確的是()

A.SiC和SiCh中Si元素的化合價(jià)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SiCL均涉及氧化還原反應(yīng)

D.一維SiC納米棒比表面積大，對(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力

答案B

解析SiC和SiCh中Si元素的化合價(jià)均為+4價(jià)，A項(xiàng)正確；SiC是還原產(chǎn)物，NaCl是氧化

產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiCh制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCk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(duì)微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力，

D項(xiàng)正確。

11.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了純碳新材料“碳納米泡沫”，每個(gè)泡沫含有約4000個(gè)碳原子，直徑約6?

9nm,在低于一183℃時(shí)，泡沫具有永久磁性。下列敘述錯(cuò)誤的是()

A.“碳納米泡沫”與石墨互為同素異形體

B.把“碳納米泡沫”分散到適當(dāng)?shù)娜軇┲心墚a(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)

C.“碳納米泡沫”是一種新型的碳單質(zhì)

D.“碳納米泡沫”和金剛石的性質(zhì)相同

答案D

解析“碳納米泡沫”的粒子直徑為6?9nm,分散到適當(dāng)?shù)娜軇┲行纬赡z體，能產(chǎn)生丁達(dá)

爾效應(yīng)，B正確；“碳納米泡沫”和金剛石互為同素異形體，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)不同，

D錯(cuò)誤。

12.硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。

(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽材料的是(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與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為,

工藝師常用(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。

(3)工業(yè)上常用反應(yīng)：2C+SiO2^=Si+2cof制備粗硅，該反應(yīng)物中所含元素化合價(jià)升高的

物質(zhì)是(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是。

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

13.高純硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料，如圖是一種生產(chǎn)高純硅的工藝流程示意