2024年人教版高一化學寒假提升第03講 無機非金屬材料（解析版）

【淘寶店鋪：向陽百分百】【淘寶店鋪：向陽百分百】【淘寶店鋪：向陽百分百】第03講無機非金屬材料目錄新知導航：熟悉課程內容、掌握知識脈絡基礎知識：知識點全面梳理，掌握必備重點記憶：關鍵點快速記憶，提升能力小試牛刀：考點剖析+過關檢測，合理應用課時1無機非金屬材料一、傳統(tǒng)無機非金屬材料——硅酸鹽材料1.硅酸鹽及其結構（1）硅酸鹽的概念硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。它們種類繁多、組成各異、結構復雜，在自然界中廣泛存在。（2）硅酸鹽的結構在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，其結構如圖所示。每個Si結合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結合。（3）硅酸鹽的特性硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕等特點。2.常見的硅酸鹽材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土純堿、石灰石、石英砂主要原料：石灰石、黏土輔助原料：適量的石膏設備—玻璃窯水泥回轉窯主要成分成分復雜硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)物質，無固定熔點，在某一溫度范圍內軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具建筑材料、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程3.硅酸鈉(俗名泡花堿)（1）硅酸鈉易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，具有黏結力強、耐高溫等特性，常用作黏合劑和防火劑。（2）硅酸鈉溶液與鹽酸反應生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其離子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。（3）少量的二氧化碳通入硅酸鈉溶液中，反應的離子方程式是SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)。二、新型無機非金屬材料1.硅和二氧化硅（1）硅的存在與性質①硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在；②單質硅是應用最為廣泛的半導體材料；③高溫下，硅能與氧氣反應生成SiO2，與氯氣反應生成SiCl4。（2）二氧化硅的性質①二氧化硅硬度大、熔點高，不溶于水；②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；③具有氧化性：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；④特性：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。2.新型陶瓷（1）新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比，在成分上有很大的變化，在光學、熱學、電學、磁學等方面具有很多新的特性和功能。（2）常見新型陶瓷及其用途(連線)（3）高溫結構陶瓷——碳化硅(SiC)碳化硅俗稱金剛砂，它是由碳原子和硅原子通過共價鍵連接而形成，與金剛石的結構類似，具有硬度大和優(yōu)異的高溫抗氧化性能。3.碳納米材料（1）富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是C60。（2）碳納米管是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。比表面積大，具有高強度和優(yōu)良的電學性能。（3）石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具有很高的強度。一、工業(yè)制備高純硅的原理eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(1800～2000℃),\s\do5(①焦炭))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(300℃),\s\do5(②HCl))eq\x(SiHCl3)eq\o(→,\s\up7(1100℃),\s\do5(③H2))eq\x(高純硅)（1）工業(yè)制備高純硅反應的化學方程式：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl。（2）上述反應共同的反應類型是氧化還原反應(或置換反應)，反應①中焦炭的作用是還原劑，反應③中氫氣的作用是還原劑。考點剖析考點一：傳統(tǒng)無機非金屬材料1．（2023上·遼寧·高一統(tǒng)考）下列屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料的是A．單晶硅 B．石墨烯 C．普通玻璃 D．二氧化硅【答案】C【解析】傳統(tǒng)無機非金屬材料包括普通玻璃，陶瓷，水泥；答案選C?？键c二：新型無機非金屬材料2．（2023下·河南開封·高一校聯(lián)考期末）新型材料廣泛用于我國載人航天器，下列不屬于新型無機非金屬材料的是A．氧化鋁陶瓷 B．高純單晶硅 C．石墨烯 D．玻璃【答案】D【解析】氧化鋁陶瓷、高純單晶硅、石墨烯都屬于新型無機非金屬材料，玻璃屬于硅酸鹽材料，硅酸鹽材料屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料，故D符合題意。綜上所述，答案為D?？键c三：硅的性質極其用途3.（2023上·遼寧葫蘆島·高一聯(lián)考）最近，華為Mate60Pro上市，其搭載的新型麒麟9000s芯片，突破了美國的芯片封鎖，實現(xiàn)了智能手機5G芯片國產化。下列有關說法正確的是A．硅是芯片的主要成分之一，晶體硅是一種性能優(yōu)良的半導體材料，它屬于非電解質B．晶體硅和無定形硅是硅元素的同素異形體，二者化學性質完全不同C．光刻膠是制造芯片的關鍵材料，金屬氧化物納米顆粒光刻膠由金屬氧化物納米簇和溶劑等組成，是一種膠體D．工業(yè)粗硅的冶煉方法為SiO2+2CSi+2CO↑，在該反應中SiO2作還原劑【答案】C【解析】A．硅是單質，既不屬于電解質也不屬于非電解質，A錯誤；B．同素異形體化學性質相似，B錯誤；C．分散質的粒子直徑1-100nm，屬于膠體，C正確；D．SiO2中Si元素化合價降低，得電子，作氧化劑，D錯誤；故選C?？键c四：二氧化硅的性質極其用途4.（2023下·四川南充·高一校考期中）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．同二氧化碳一樣，二氧化硅分子是由一個硅原子和兩個氧原子構成的B．SiO2既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物C．制備粗硅的化學方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑D．因為CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強【答案】C【解析】A．二氧化碳是分子晶體，二氧化硅是共價晶體，A錯誤；B．二氧化硅能和強堿反應，反應方程式為SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；雖然也能和特殊的酸氫氟酸反應，反應方程式為：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O，但二氧化硅是酸性氧化物，B錯誤；C．制備粗硅的化學方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑，C正確；D．反應只有在高溫條件下才能進行，由于CO2是氣體，生成后脫離反應體系使反應得以繼續(xù)進行，但并不能說明硅酸的酸性比碳酸強，D錯誤；故選C。過關檢測1.（2023下·河南平頂山·高一統(tǒng)考期末）下列物品的主要成分為硅酸鹽的是物品

選項A．電腦B．水缸C．電動車D．紅燈籠【答案】B【解析】Ａ．電腦鋅片主要是硅單質，故不選A;Ｂ．水缸主要為陶瓷，陶瓷的主要成分為硅酸鹽，故選B；Ｃ．電動車的主要材質為塑料，故不選C；Ｄ．紅燈籠主要材質主要是紙張，成分為纖維素，故不選D。故選B。2.（2023下·湖南張家界·高一張家界市民族中學?？迹┫铝胁皇莻鹘y(tǒng)的無機非金屬材料的是A．玻璃 B．水泥 C．碳納米管 D．陶瓷【答案】C【解析】傳統(tǒng)無機非金屬材料是指主要成分為硅酸鹽的無機非金屬材料，包括：玻璃、陶瓷、水泥等，碳納米管不屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料，屬于新型無機非金屬材料，故選C。3.（2023上·江蘇鹽城·高一統(tǒng)考期中）已知，屬于A．酸 B．酸性氧化物 C．堿 D．鹽【答案】B【解析】能與堿反應生成鹽和水，屬于酸性氧化物，故選B。4.（2023下·湖北武漢·高一湖北省武昌實驗中學校考）下列說法正確的是A．高純硅可用于制作光感電池B．二氧化硅導電能力強，可用于制造光導纖維C．盛裝溶液的試劑瓶可以使用玻璃塞D．利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品運用了是兩性氧化物的化學原理【答案】A【解析】A．高純硅是太陽能電池材料，可用于制作光感電池，A正確；B．二氧化硅不能導電，B錯誤；C．溶液具有粘性，盛裝溶液的試劑瓶不能使用玻璃塞，C錯誤；D．是酸性氧化物，利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品運用了和氫氟酸反應的性質，D錯誤；故選A。5.（2023下·廣東東莞·高一?？计谥校┎牧鲜侨祟愘囈陨婧桶l(fā)展的物質基礎。下列有關物質的說法正確的是A．太陽能電池板廣泛應用在航天器上，其材料是晶體硅B．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸鹽材料C．半導體行業(yè)中有一句話：“從沙灘到用戶”，計算機芯片的材料是二氧化硅D．中國航天飛船外殼用到的是特種鎂合金，屬于新型無機非金屬材料【答案】A【解析】A．晶體硅是良好的半導體材料，常用于制作太陽能電池板，故A正確；B．石墨烯是碳元素形成的單質，屬于新型無機非金屬材料，不是硅酸鹽材料，故B錯誤；C．計算機芯片的材料是硅，不是二氧化硅，故C錯誤；D．特種鎂合金是性能優(yōu)良的金屬材料，不屬于新型無機非金屬材料，故D錯誤；故選A。6.（2023下·重慶江津·高一校考期中）下列物質中對應的用途不正確的是A．單質硅--半導體材料 B．二氧化硅--光導纖維C．硅酸鈉--光電池原料 D．硅酸凝膠--作干燥劑【答案】C【解析】A．單質硅可用作半導體材料，A正確；B．光導纖維的主要成分為二氧化硅，B正確；C．Si是制造光電池的原料而不是硅酸鈉，C錯誤；D．硅酸凝膠具有強吸附性，可用來制作干燥劑，D正確；故選C。7.（2023下·四川自貢·高一統(tǒng)考期末）近年來，我國在航天、通信、環(huán)保等領域取得了舉世矚目的成就，科學技術的進步離不開化學。下列說法正確的是A．航天飛船使用的高溫結構陶瓷，屬于硅酸鹽材料B．太陽能電池的材料是二氧化硅C．碳納米管屬于新型無機非金屬材料D．用于通信的光導纖維，是用高純硅制造的【答案】C【解析】A．航天飛船使用的高溫結構陶瓷，屬于新型無機非金屬材料，不是硅酸鹽材料，故A錯誤；B．太陽能電池的材料是硅單質，故B錯誤；C．碳納米管屬于新型無機非金屬材料，故C正確；D．用于通信的光導纖維，是用二氧化硅制造的，故D錯誤；故選C。8.（2023下·山東臨沂·高一統(tǒng)考期末）能正確表示下列反應的離子方程式為A．氯化銅溶液中通入硫化氫：B．硅酸鈉溶液中通入二氧化碳：C．過量二氧化碳通入飽和碳酸鈉溶液中：D．碳酸氫銨溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液：【答案】C【解析】A．氯化銅溶液中通入硫化氫生成硫化銅沉淀，硫化氫為弱酸不能拆：，A錯誤；B．硅酸鈉溶液中通入二氧化碳生成硅酸沉淀和碳酸鈉：，B錯誤；C．過量二氧化碳通入飽和碳酸鈉溶液中生成溶解度較小的碳酸氫鈉晶體：，C正確；D．碳酸氫銨溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液，銨根離子和碳酸氫根離子均完全反應生成氨氣和水、碳酸根離子：，D錯誤；故選C。9.（2023下河北邯鄲·高一校考）下列有關硅及其化合物的說法中正確的是A．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中B．反應①，反應②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，兩反應是相互矛盾的，不可能都發(fā)生C．粗硅制備單晶硅涉及反應之一：D．雖然能與、反應，但不是兩性氧化物【答案】D【解析】A．硅酸鈉屬于粘性的物質，能將玻璃塞和試劑瓶粘結在一起而打不開，故A錯誤；B．反應①強酸制弱酸，在溶液中反應，反應②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，是在高溫條件下才能發(fā)生，為氣體，逸出可促使反應正向進行，故B錯誤；C．粗硅制備單晶硅涉及反應之一：，故C錯誤；D．與HF反應生成的不是鹽，則不是兩性氧化物，故D正確；故選D。10.（2022下·山西朔州·高一校考）下列敘述正確的是A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質相似B．依據(jù)，推測硅酸的酸性比碳酸強C．CO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑D．SiO2既能和NaOH反應，又能和HF反應，所以二氧化硅屬于兩性氧化物【答案】C【解析】A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，化學性質相似，但物理性質差別很大，A錯誤；B．硅酸的酸性比碳酸弱，這個反應之所以發(fā)生，是因為CO2為氣體，可以脫離反應體系，B錯誤；C．CO2和SiO2與碳反應時，CO2和SiO2中C、Si的化合價均下降，故都作氧化劑，C正確；D．SiO2與堿反應生成鹽和水，與HF反應不能生成鹽，所以SiO2沒有兩性，它屬于酸性氧化物，D錯誤；故選C。11.（2023上·黑龍江哈爾濱·高一?？迹┕I(yè)上以石英砂(SiO2)為原料制取單質硅，其工藝流程圖如下：流程一：流程二：已知SiH4中H為-1價。下列有關反應分類說法不正確的是A．①～④均屬于氧化還原反應 B．只有①②③屬于置換反應C．⑥既屬于氧化還原反應又屬于分解反應 D．⑤中的兩個化學反應均屬于復分解反應【答案】D【解析】A．①～③中，均發(fā)生置換反應，④中發(fā)生反應4Mg+SiO22MgO+Mg2Si，都發(fā)生元素化合價的變化，都屬于氧化還原反應，A正確；B．只有①②③屬于置換反應，⑤為復分解反應，⑥為分解反應，④不屬于基本類型的反應，B正確；C．⑥中反應物只有SiH4，且生成兩種單質，既屬于氧化還原反應又屬于分解反應，C正確；

D．⑤中，其中有一個反應為Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，Si由-4價升高為+4價，則屬于氧化還原反應，D不正確；故選D。12.（2023下·江蘇無錫·高一?？计谥校┫铝嘘P于硅及其化合物的說法中，不正確的是A．自然界中的硅元素全部是以化合態(tài)形式存在B．據(jù)SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑的反應，可推知硅酸酸性比碳酸酸性強C．不能用二氧化硅跟水直接反應制取硅酸D．可用作黏合劑、木材防火劑的原料，實驗室保存溶液應用橡膠塞【答案】B【解析】A．Si是親氧元素，不能以單質形式存在于自然界中，主要以二氧化硅和硅酸鹽形式存在，故A正確；B．反應只有在高溫條件下進行，由于CO2是氣體，逸出反應體系使反應得以繼續(xù)進行，不能說明硅酸的酸性比碳酸強，比較硅酸和碳酸的酸性強弱要比較它們在水溶液中電離出H+的難易程度，故B錯誤；C．SiO2不溶于水，也不與水反應，不能用二氧化硅跟水直接反應制取硅酸，故C正確；D．可用作黏合劑、木材防火劑的原料，能夠粘連玻璃，則實驗室保存溶液應用橡膠塞，不能用玻璃塞，故D正確；故選B。13.（2023上·江西南昌·高一統(tǒng)考）碳酸鈣和二氧化硅常用作日常生活中牙膏的摩擦劑，下列說法正確的是A．常溫下，碳酸鈣易溶于水B．二氧化硅()中硅原子與氧原子的個數(shù)比為7：8C．工業(yè)上常采用煅燒碳酸鈣的方法來制備D．由反應可知，為堿性氧化物【答案】C【解析】A．常溫下，碳酸鈣難溶于水，故A錯誤；B．二氧化硅()中硅原子與氧原子的個數(shù)比為1：2，故B錯誤；C．碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳，工業(yè)上常采用煅燒碳酸鈣的方法來制備，故C正確；D．由反應可知，為酸性氧化物，故D錯誤；故選C。14.（2023下·重慶江津·高一校聯(lián)考期末）下列有關硅及其化合物的說法中不正確的是A．在粗硅的提取中發(fā)生反應：2C+SiO22CO↑+Si，硅元素被還原B．Si和SiO2均能與NaOH溶液反應生成硅酸鈉C．用SiO2制取硅酸，應先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應，然后再通入CO2D．由Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性強于碳酸【答案】D【解析】A．該反應中SiO2中的Si得電子被還原，A正確；B．Si與NaOH溶液反應生成硅酸鈉和氫氣，SiO2與NaOH溶液反應生成硅酸鈉和水，B正確；C．二氧化硅無法直接與水反應生成硅酸，因此先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉，硅酸鈉溶液再與二氧化碳反應生成硅酸，C正確；D．酸性強弱的比較需要在沒有外界條件干擾的情況下才能比較，該反應的反應條件為高溫，干擾了化學反應，且硅酸鈉溶液中通入二氧化碳生成硅酸，可知碳酸酸性強于硅酸，D錯誤；故選D。15．（2023下·湖北武漢·高一校聯(lián)考期末）高純硅廣泛應用于信息技術和新能源技術等領域，用(能與水強烈反應)與過量在1000~1100℃溫度下反應制備高純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去)。下列相關說法錯誤的是

A．裝置B中的試劑作用是干燥B．裝置D可使用石英玻璃管C．裝置D中發(fā)生反應的可用焦炭代替D．裝置C中的燒瓶需要水浴加熱，以更好的獲得反應原料氣【答案】C【分析】A中鋅和硫酸生成氫氣，通過B干燥，進入C中和混合后進入D高溫生成硅；【解析】A．能與水強烈反應，故裝置B中的試劑作用是干燥，A正確；B．反應溫度很高，故裝置D可使用耐高溫的石英玻璃管，B正確；C．裝置D中發(fā)生反應的不可用焦炭代替，會導致得到硅不純，C錯誤；D．裝置C中的燒瓶需要水浴加熱使得氣化和氫氣混合充分，以更好的獲得反應原料氣，D正確；故選C。16.（2023下·四川資陽·高一?？迹㊣.按要求填空①陶瓷餐具②混凝土橋墩③玻璃④石英鐘⑤水晶項鏈⑥硅太陽能電池⑦光導纖維⑧計算機芯片（1）使用了硅單質的是(填序號)。（2）使用了二氧化硅的是(填序號)。（3）使用了硅酸鹽材料的是(填序號)。（4）工業(yè)上制粗硅的化學方程式。II.（5）濃使蔗糖變黑，體現(xiàn)了濃的性。黑色物質為炭粉，炭粉與濃硫酸繼續(xù)反應的化學方程式為?！敬鸢浮浚?）⑥⑧（2）②③④⑤⑦（3）①②③（4）（5）脫水性(濃)【解析】（1）使用了硅單質的是⑥硅太陽能電池和⑧計算機芯片；（2）使用了二氧化硅的是②混凝土橋墩、③玻璃、④石英鐘、⑤水晶項鏈、⑦光導纖維；（3）陶瓷、玻璃和水泥是傳統(tǒng)的三大硅酸鹽材料；（4）工業(yè)上制粗硅的化學方程式；（5）濃使有機物蔗糖變黑，體現(xiàn)了濃的脫水性。黑色物質為炭粉，炭粉與