高中化學(xué)2023年大一輪第四章復(fù)習(xí)講義

第四章非金屬及其化合物

第17講無機非金屬材料

【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。

考點一硅和二氧化硅

■歸納整合夯實必備知識

1.硅單質(zhì)

|存在|一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SiOz得到含有少量雜質(zhì)的粗硅：

高溫，

2C+SiC）2^^Si+2cof

制備

方法②粗硅提純：Si（粗）+3HCl空空SiHCh+Hz

I100七

SiHCl3+H2=Si+3HC1

①良好的半導(dǎo)體材料；②太陽能電池;

|用途|----

③計算機芯片

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，熔點高、硬度大

2堿f

^-SiC>2+2NaOHNa2SiO3+H2O

酸性堿性SiO2+Cao通遑CaSiQ

一

化鹽SiO+NaCO=^=NaSiO+COt

學(xué)223232

性

質(zhì)氧化性SiO2+2C國逞Si+2COt

一

溶于

。？+。

氫氟酸Si4HF^=SiFJ+2H2

用途一光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件

r易錯辨析」

1.工業(yè)上用焦炭和二氧化硅制取粗硅時生成粗硅和CC>2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.因為熱穩(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)纖維遇強堿會“斷路”（）

答案1.X2,V3.X4.V5.V6.X7.V

■專項突破提升關(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中進行的反應(yīng)為①Si（粗）+3HCl（g）^^SiHCl3（l）+H2（g）；容器②中進行的反應(yīng)為

②SiHCb+H2-矍Si（純）+3HCl。下列說法不正確的是（）

A.該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(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當(dāng)蛆SiCLSi實現(xiàn)

同向1

答案B

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

的反應(yīng)溫度不一致，不是可逆反應(yīng)，錯誤；C項，高溫條件下，Si、SiHCb、比都與O2反應(yīng)，

故需隔絕空氣，正確；D項，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：

ann

①粗硅與干燥的HC1氣體反應(yīng)制得SiHCh：Si（fi）+3HC1=SiHCh+H2；

②經(jīng)過純化的SiHCb與過量也在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（沸點為36.5℃）,只含有少量SiCL（沸點

為57.6℃）和HC1（沸點為一84.7℃）,提純SiHCh的方法為。

（2）用SiHCl3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（2）①排出裝置內(nèi)的空氣，以防爆炸②水浴加熱

考點二無機非金屬材料

■歸納整合夯實必備知識

（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NazSiCh、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

中煨燒，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)動機的尾管及

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)動機、

陶瓷屬氧化物等燒結(jié)而成

高溫電極材料等

實現(xiàn)機械能與電能的相濾波器、揚聲器、聲納

壓電陶瓷鈦酸鹽、錯酸鹽

互轉(zhuǎn)化探傷器、點火器等

優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高氧化鋁、氧化鋁、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、超級電容器、電池

石墨烯電阻率低，熱導(dǎo)率高，具有很高的強度

和復(fù)合材料等

r易錯辨析」

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.壓電陶瓷能實現(xiàn)機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)的無機非金屬材料均為硅酸鹽材料（）

答案LX2,X3.V4.V5.V6.X7.X

■專項突破提升關(guān)鍵能力

一、傳統(tǒng)無機非金屬材料

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（SiC）2：65%?70%、C：30%?35%）制取水玻璃的工藝流程：

NaOH溶液

稻

反操作B高濃度

I-NaSiO稀溶液

殼23

應(yīng)操作A水玻璃

灰

器洗滌

V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(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)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沒有發(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AC

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(jīng)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，正確；D項，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。，此反

應(yīng)沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，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(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。制備普通玻

璃的主要反應(yīng)方程式為(任寫一個)。

⑶石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強、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，下列由期中可選用的是(填字母)。

A.普通玻璃用煙B.石英玻璃用煙

C.氧化鋁用埸D.鐵用煙

答案(l)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2fSiO2+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=區(qū)

Na2SiO3+CO2t或SiO2+CaCO3^^CaSiO3+CO2t。(4)普通玻璃母堵中的二氧化硅能夠與

熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故A錯誤；石英玻璃培蝸中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，

故B錯誤；氧化鋁增蝸中的氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故C錯誤；鐵與熔融的氫氧

化鈉不反應(yīng)，故D正確。

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(xué)、材料科學(xué)研究的國際熱點課題。

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)中含有羥基和較基等親水基團，所以

它具有一定的親水性，D正確。

4.氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(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NH2中各元素的化合價與NH3相同。

請回答下列問題:

(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)。

(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=

(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SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式:

高溫

答案⑴SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。⑵①②(3灼32(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

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

8NH3to(4)結(jié)合題給信息,SiCH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“J”，錯誤的打“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SiCh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)

⑷SiCh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+4NH3t+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Ca3SiO5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；CasSiCh能夠吸水，故需要密封保存，B正確；由于H2sCh的酸性強于

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

沉淀，故所得固體產(chǎn)物主要是HzSiCh,D錯誤。

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

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(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A項錯

誤；秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，B項正確；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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點，D項正確。

4.(2017?全國卷n,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：

水

泥氯化鏤

樣沉淀B

品捻酸、

硝酸

KMnO,

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(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KMnO4標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)為：MnO；+H+H2C2O4—*Mn+CO2+H2Oo實驗中稱取0.400g水

泥樣品，滴定時消耗了0.0500mol-L1的KM11O4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=SiF4t+2涇0(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時不能形成沉淀除去，所以需要先加入氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+,故加入硝酸的目

的是將樣品中可能存在的Fe2+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(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+2涇0。

(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，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。

2+

(4)根據(jù)化合價升降法、電荷守恒和質(zhì)量守恒配平可得：2MnOl+6H++5H2C2O4=2Mn+

IOCO2t+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：

2+

5Ca?5H2c2O4?2MnO4-

5mol2mol

xmol0.0500mol-L1X36.00X103L

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

g,故該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:?:黑會義100%=45.0%o

課時精練

一、選擇題：每小題只有一個選項符合題目要求。

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SiO2,硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池。

2.下列關(guān)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(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

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

答案B

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

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

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。新型無機非金屬材料與傳統(tǒng)

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(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錯誤；光

導(dǎo)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(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)資訊錯誤的是（）

A.在即將到來的新能源時代，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)動機技術(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錯誤。

5.“九秋風(fēng)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

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；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項錯誤；沙子的主要成分是SiCh,黏土的主要成分是硅

酸鹽，D項錯誤。

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(yīng)

D.用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當(dāng)生成2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，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錯誤；在高溫時，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叁江Si

+2COt,可知當(dāng)生成2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.1mol氣體時，得到0.05mol即1.4g硅，故D

錯誤。

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，瓷器中含有多種硅酸鹽和二

氧化硅，是混合物，故C錯誤；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。

二、選擇題：每小題有一個或兩個選項符合題目要求。

8.實驗室用H2還原SiHCb（沸點：31.85°C）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II、III中依次盛裝的是濃硫酸、冰水

B.實驗時，應(yīng)先打開活塞K,再加熱管式爐

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.該實驗中制備氫氣的裝置也可用于飽和食鹽水與電石反應(yīng)制備乙煥

答案BC

解析制備高純硅的反應(yīng)為H2+SiHCl3=^=Si+3HC1,此反應(yīng)應(yīng)在裝置IV中進行。裝置I

的目的是制取氫氣，氫氣中含有水蒸氣，對后續(xù)實驗產(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III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項錯誤；實驗時應(yīng)先打開活塞K,通入氫氣，排盡裝

置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸，B項正確；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

正確；飽和食鹽水與電石反應(yīng)制備乙塊，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)生器進行實驗，D項錯誤。

9.金剛砂（SiC）可由SiCh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+3C上皿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SiCh，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2：1

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BD

解析反應(yīng)產(chǎn)物SiC中Si、C的化合價分別為+4、一4價，所以SiCh既不是氧化劑，又不

是還原劑；碳元素從0價轉(zhuǎn)變成一4價(SiC)和+2價(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4院。

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+CC14+SiCL—&SiC+8NaCh下列說法不正確的是()

A.SiC和SiCh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SiCL均涉及氧化還原反應(yīng)

D.一維SiC納米棒比表面積大，對微小粒子有較強的吸附能力

答案B

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

產(chǎn)物，B項錯誤；SiCh制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCL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(zhì)接觸，比表面積大，對微小粒子有較強的吸附能力，

D項正確。

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

9nm,在低于一183°C時，泡沫具有永久磁性。下列敘述錯誤的是()

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

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錯誤。

三、非選擇題

12.硅是無機非金屬材料的主角，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+SiCh^^Si+2cot制備粗硅，該反應(yīng)物中所含元素化合價升高的

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圖：

石英砂、焦炭HC1H2

I,

電弧爐一流化床反應(yīng)器還原爐一高純硅

I

H2HC1

2530r

已知：①流化床反應(yīng)器內(nèi)的主反應(yīng)：Si+3HC1°^°=SiHCl3+H2；

10000C

②還原爐內(nèi)的主反應(yīng)：SiHCl3+H2'"".>Si+3HC1；

③SiHCb極易水解：SiHCh+3H2O=H2SiO3+H2f+3HC1t。

回答下列問題：

(1)石英砂的主要成分為SiO2,SiO2是一種酸性氧化物，能與燒堿反應(yīng)生成鹽和水，下列物質(zhì)

中也能與燒堿反應(yīng)生成鹽和水的是(填字母)。

A.AlB.A12O3

C.CuOD.NaHCO3

SiO2能在一種常見的酸中溶解，生成一種氣態(tài)含硅物質(zhì)，這種酸的電子式為O

(2)電弧爐中生成粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為=

若電弧爐中焦炭過量，還會有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反應(yīng)中，氧化劑和還原劑

的物質(zhì)的量之比為=

(3)整個操作流程都需隔絕空氣,原因是(答出兩條即可)。

(4)流化床反應(yīng)器中除SiHCb外，還可能發(fā)生副反應(yīng)，生成其他含硅化合物(如SiCl4>SiH2cI2、

SiH3cl等)，可以用分館的方法加以分離，該操作方法的理論依據(jù)是。

(5)上述操作流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是?

II,［；?高源

答案(1)BD(2)SiO2+2C=^^Si+2COt1：2(3)防止SiHCb發(fā)生水解；防止

硅被氧化；防止氫氣與氧氣反應(yīng)而發(fā)生爆炸(任寫兩條即可)(4)各組分沸點相差較大

(5毋2、HC1

解析(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故A不符合題意；氧化鋁與氫氧化鈉

溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，故B符合題意；氧化銅與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，故C不符合題

意；碳酸氫鈉與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，故D符合題意；SiCh能在一種常見的酸

F,

中溶解，生成一種氣態(tài)含硅物質(zhì)，這種酸為HF,HF屬于共價化合物，其電子式為...工

(2)二氧化硅與碳在高溫條件下反應(yīng)生成粗硅和CO,對應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2C^=Si

+2C0t,石英砂和焦炭生成SiC的反應(yīng)為SiO2+3C=^SiC+2COt,C元素化合價由0

價降低為一4價，由0價升高為+2價，C既是氧化劑又是還原劑，根據(jù)氧化還原規(guī)則，氧化

劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2o

第18講氯及其化合物

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.了解氯的單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解氯

的單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境的影響。

考點一氯及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用

■歸納整合夯實必備知識

（一）氯氣的性質(zhì)

1.氯氣的物理性質(zhì)

氯氣是一種黃綠色,有刺激性氣味的氣體,密度比空氣的大，沸點一34.6°C,易液化。

注意實驗室里聞有毒氣體及未知氣體氣味的方法是：用手在瓶口輕輕扇動，僅使極少量氣

體飄進鼻孔（如圖所示）。

0-17)287

2.氯的原子結(jié)構(gòu)示意圖:

3.氯氣的化學(xué)性質(zhì)

（1）氧化性

與Fe（寫化學(xué)方程式，下同）：2Fe+3c%

金屬「迷鷺2FeCb,棕紅色煙

單質(zhì)

--^Cu：Cu+Cl2^^=CuCl2,棕黃色煙

）—與H?：型=2HC1,蒼白色火焰;

氧非金屬出現(xiàn)白霧

化單質(zhì)

性1

—能將P、Si氧化為PCk、PCI"SiCl4

廠與碘化鉀溶液：C12+2KI=2KC1+I2

還原性與SO?水溶液:CI2+SO2+2H2O=H2SO,

化合物—+2HC1

I—與FeCb溶液:Ck+2FeC12=2FeC13

（2）從化合價的角度認(rèn)識Cl2的化學(xué)性質(zhì)一歧化反應(yīng)

氯氣與水或堿反應(yīng)，氯元素的化合價既有升高又有降低，因而氯氣既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性。

水+

離子方程式：C12+H2OnH+C1-+HC1O

悅口堿「制漂白液：CL+2NaOH=NaCl+NaClO+H/O

包L制漂白粉：2cl2+2Ca(OH)2=CaC12+Ca(ClO)2

+2HQ

4.從平衡的角度理解氯水的成分和性質(zhì)

氯氣能以1：2的比例溶于水中，氯氣的水溶液稱為氯水，溶于水的氯氣只有少量與水反應(yīng)。

(1)氯水中存在三種平衡關(guān)系：

①CI2+H2OHC1+HC1O

②HC1OH++C1O

③H2OH++OH

四

＞離

子

(2)氯水性質(zhì)的多重性

新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)，在不同的化學(xué)反應(yīng)中，氯水中參與反應(yīng)的微粒

不同。

完成下列表格:

向氯水中加入的物平衡移動

濃度變化應(yīng)用

質(zhì)或改變的條件的方向

①用飽和食鹽水除C12中的

可溶性氯化物c(C「)增大,c(HC10)減小左移HC1

②用排飽和食鹽水法收集CL

潔廁劑和“84”消毒液不宜

鹽酸c(H+)和c(C1)增大左移

混合使用

減小右移

NaOHc(H+)用NaOH吸收多余的Cl2

光照c(HC10)減小右移氯水應(yīng)避光保存或現(xiàn)用現(xiàn)配

碳酸鈣c(H+)M4i，c(HClO)增大右移制取次氯酸濃度較大的氯水

注氯水常代替氯氣進行溶液中的實驗。

(二)次氯酸和次氯酸鹽的性質(zhì)

1.次氯酸

弱酸性，比碳酸酸性典

不穩(wěn)定性.2HC1O金嬰2HC1+CM，氯水要現(xiàn)

f用現(xiàn)配，保存在棕色試劑瓶中

強氧化’隹使有色布條褪色，用作消毒劑、漂白劑

2.漂白液

?有效成分.NaClO

而制備原理.2NaOH+CE=NaCl+NaClO+H2O

f化學(xué)性質(zhì).水解呈堿性，具有強氧化性

回漂白原里NaClO+COz+WOuNaHCOs+HClO

?用途.殺菌、消毒

3.漂白粉

成分，主要成分:CaCl,和Ca(C10)z,有效成

一分：Ca(ClC)5Z

他鯉理＞2C12+2Ca(OH)2=CaC12+Ca(ClO)2+2H2O

漂

生蟹返水解呈堿性，具有強氧化性

粉

邃邂里Ca(ClO)2+CC)2+H2O=CaCO3(+2HClO

久置失效))

原理一Ca(ClO2+CC2+H2O=CaCCM+2HC1O,

2HC1O工2HC1+CM，必須密封保存

特別提醒如果Cb與Ca(OH)2充分反應(yīng)，并使Ca(ClO)2成為主要成分，則得到漂粉精。

r易錯辨析」

1.C12具有很強的氧化性，在化學(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑()

2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1L2LCL與水充分反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.5NA()

3.可以用pH試紙測定氯水的pH()

4.向新制氯水中加入碳酸鈣粉末或亞硫酸鈣粉末，能增大氯水的漂白效果()

5.若貯氯罐意外發(fā)生泄露，人們應(yīng)用浸有一定濃度NaHCCh的毛巾捂住鼻子，在低洼處等

待救援()

6.漂白粉在空氣中長時間放置，最終得到的固體產(chǎn)物為CaC03()

7.NaClO是“84”消毒液的主要成分，在使用“84”消毒液時，在空氣中放置一段時間后,

漂白效果更好()

答案l.X2.X3.X4.X5.X6.X7,V

■專項突破提升關(guān)鍵能力

一、氯氣的性質(zhì)及應(yīng)用

1.根據(jù)下列裝置圖回答問題:

干燥的Cl?

干燥的紅濕潤的紅紫色石亞硫酸FeCl2NaOH

色布條色布條蕊溶液鈉溶液溶液溶液

ABCDEF

(1)裝置A、B通入干燥的CI2后，觀察到的現(xiàn)象是

________________________________________________________，根據(jù)現(xiàn)象可得出的結(jié)論是

(2)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是=

(3)實驗開始后，觀察裝置C中的現(xiàn)象是o

(4)通入Cb時裝置D中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是o

(5)裝置E中發(fā)生反應(yīng)的離子