高中化學必修第二冊 第5章 第三節 無機非金屬材料

第三節無機非金屬材料

［核心素養發展目標］I.了解硅酸鹽及其結構特點，了解傳統硅酸鹽產品(陶瓷、玻璃、水泥)

的工業生產(原料、設備等)。2.了解硅和二氧化硅的性質，認識碳化硅、氮化硅、納米材料等

新型無機非金屬材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的應用，增強關注社會的意識和責

任感.

一、傳統無機非金屬材料——硅酸鹽材料

r知識梳理」

1.硅酸鹽及其結構

⑴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結合生個O,Si在中心,

0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。_相互連接，每個Q為兩個四

面體所共有，與復個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

質穩定、耐腐蝕等特點。

2.常見的硅酸鹽材料

陶驍普通玻璃普通水泥

主要原料：石灰石、

純堿(Na2coJ)、石灰

黏土

原料薪十石(CaCCh)、石英砂

輔助原料：適量的石

(SQ)

膏

設備——玻璃窯水泥回轉窯

硅酸鈉(NazSQ)、硅硅酸三鈣

主要

成分復雜

酸鈣(CaSiO3)、二氧化(3CaOSiO2)>硅酸二

成分

硅(SQ)鈣QCaOSiCh)、鋁酸

三鈣(3CaOALO3)

玻璃是非晶體，稱為

玻璃態物質，無固定具有水硬性，與水摻

抗氧化、抗酸堿腐蝕、

特點熔點，在某一溫，復范和攪拌并靜置后，很

耐高溫、絕緣

圍內軟化可加工或制容易凝固變硬

品

律筑材料、光學儀器、

建筑材料、絕緣材料、大量用于建筑和水利

用途各種器皿、制造玻璃

日用器皿、衛生潔具工程

纖維

r判斷正誤」

(I)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的混合物()

(2)硅酸鹽結構較為復雜，大多不溶于水，化學性質很穩定()

(3)硅氧四面體中，硅原子與氧原子都是以共價鍵結合()

(4)水泥與玻璃的共同原料是石灰石，水泥與陶瓷的共同原料是黏土()

(5)陶瓷、玻璃、水泥的生產都需要在高溫下進行()

(6)玻璃和水泥生產中都發生復雜的物理和化學變化()

答案(1)X(2)7(3)J(4)V(5)V(6)J

r理解應用」

i.傳統的玻璃、陶瓷都是硅酸鹽產品，根據你的觀察和使用經驗，將它們的主要物理性質和

化學性質填入下表。

材料物理性質化學性質

玻璃

陶姿

答案

材料物理性質化學性質

玻璃硬度大、耐磨損、耐高溫、較脆很穩定

陶瓷硬度大、耐磨損、耐高溫很穩定

2.硅酸鈉(俗名泡花堿)是?種最簡單的硅酸鹽。

(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⑴2SiO3)沉淀，其離子方程式是SiOMI2ir=H2SiO3Io

（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SiOr+CO2+H2O=H2SiO31

+COfo

【相關鏈接】

硅酸鹽的豐富性和多樣性

由于鋁與硅在元素周期表中位置相鄰、粒子大小相近，一3價的鋁常或多或少地置換候酸鹽

中+4價的硅而形成鋁硅酸鹽。為了保持電中性，會伴隨引入其他正離子，從而大大增加了

硅酸鹽品種的多樣性和結狗的復雜性，同時也為應用硅酸鹽材料提供了更廣闊的選擇。硅酸

鹽巖石長期在水和大氣中二氧化碳的侵蝕下，風化為黏土，并且形成土壤膠體。土壤膠體粒

子表面積巨大且帶負電，能與NH；、K+等數十種生物所需的營養離子相互作用，使土壤具有

保肥能力。這是大自然對人類及地球生物的饋贈，我們應該愛護大地母親。保持土壤的良好

結構和化學成分，就是保證農業、牧業和林業持續發展的基礎。

[跟蹤強化」

1.下列關于硅酸鹽材料的說法錯誤的是（）

A.生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷

B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅

C.陶瓷的主要原料是黏土

D.硅酸鹽水泥以石灰石和粘土為主要原料

答案B

解析普通玻璃主要成分為NazSiCh、CaSQ和SQ。

2.下列關于水玻璃的性質和用途的敘述中不正確的是（）

A.這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕

B.在建筑工業上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料

C.木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒

D.水玻璃的化學性質穩定，在空氣中不易變質

答案D

解析水玻璃為硅酸鈉溶液，其化學性質穩定，但可與空氣中的二氧化碳反應生成硅酸沉淀。

3.某博物館陳列著大量明清磚瓦和精美瓷器（婺州窯），婺州窯瓷器胎體的原料為高嶺上

fAlnSi2O5（OH）4]o下列說法不正確的是（）

A.古代的陶瓷、磚瓦都是硅酸鹽產品

B.高嶺土為含水的鋁硅酸鹽

C.〃=3

D.我國在新石器時代已能燒制陶器

答案C

解析根據化合物中正負化合價代數和為0的規則：〃X（+3）+2X（+4）+5X（—2）+4X（一

1）=0,解得〃=2。

二、新型無機非金屬材料

r知識梳理」

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沁，與氯氣反應生成皿.

(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：SiOo+2NaOH=Na2SiOj+H20;

③具有氧化性：SiO2+2C=^=Si±2COJ；

④特性：SiO2+4HF=SiF4t+2H2Oo

2.新型陶瓷

(1)新型陶瓷與傳統陶瓷相:匕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)

A.高溫結構陶鏡①用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測窗

B.壓電陶兗②主要用于電力、交通、醫療等領域

C.透明陶兗③用于濾聲器、揚聲器、超聲波探傷器

D.超導陶瓷④用于火箭、汽車發動機和耐高溫材料

(3)高溫結構陶瓷——碳化柞(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>?20等，其代表物是

C60O

(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

優良的也學性能。

(3)石墨烯是只有一個碳原了?直徑厚度的單層石墨,其獨特的結構使其電阻率低、熱導理高，

具有很高的強度。

-特別提示■---------------------------------------------------------------------------------------

碳納米材料(富勒烯、石墨涌等)、金剛石、石墨都是碳的同素異形體，它們具有不同的結構(碳

原子排列方式不同)和性質。

r判斷正誤」

(i)硅晶片是生產芯片的基瑞材料()

(2)生產光導纖維的原料是二氧化硅()

(3)二氧化硅是酸性氧化物,只能與堿反應，不能與酸反應()

(4)磨口玻璃塞試劑瓶不能盛放燒堿溶液，但能盛放氫氟酸()

(5)金剛砂和金剛石結構類懼，互為同素異形體()

(6)富勒烯和石墨烯完全燃澆的產物都是二氧化碳()

答案(1)V(2)V(3)X(4)X(5)X(6)J

[深度思考」

1.工業制備高純硅的原理如圖所示：

口央砂I一F十.畫訴T回回FZl高純闈

(1)寫出工業制備高純硅反應的化學方程式：

J/S]C)2+2C=SI+2cof；

300'C

②Si+3HC^^SiHCb+H2；

I]()()c

③SiHC13+H2^^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。

⑶在半導體工業中有這樣一句行話：“從沙灘到用戶”，你是如何理解的？

提示沙子的主要成分是SiO2,作為半導體材料的硅單質是用焦炭還原SiO2制得的。

2.回答下列問題。

(1)碳和硅的原子結構有何異同？從二者在元素周期表中的位置能獲得什么信息？

提示原子的最外層電子數相同，電子層數不同。不在同一周期，位于同一族。從二者在周

期表中的位置可知碳的非金屬性強于硅。

(2)碳和硅單質的存在形式有何相似之處？其性質有何不同？

提示單質都有晶體和無定形兩種。硅晶體是良好的半導體材料，而石墨是良導體，金剛石、

不導電。

(3)碳和硅的氧化物有何異同？

提示硅的氧化物只有而碳的氧化物有和兩種。均屬于酸性氧化

SiO2,COCO?SiO2.CO2

物，CO屬于不成鹽氧化物。SiO2為固態，存在于地表及地殼中；CO2、co為氣態，存在于

大氣中；SiO2的性質比CO?更穩定等。

3.氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質穩定，工業上普遍采用高純

硅與純氮在1300℃時反應獲得。

(1)根據性質，推測氮化硅陶瓷的用途是(填宇母)。

A.制汽輪機葉片B.制有色金屬

C.制永久性模具D.制造柴油機

⑵寫出氮原子結構示意圖________,根據元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學式

(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應，試推測該陶瓷被氫氟酸

腐蝕的化學方程式：

(4)現用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發生反應，可得較高純度的氮化硅，反應

的化學方程式為。

答案(l)ACD

(+7)^5

⑵Si3N4

(3)Si3N4+12HF=3SiF4\+4NH3t

(4)3SiC14-h2N2+6H2-^-Si3N4+12HC1

【相關鏈接】

近幾年，具有特殊功能的特殊的含硅材料得到迅速發展。例如硅與碳的化合物碳化硅(SiC,

俗稱金剛砂)，具有金剛石結構，硬度很大，可用作砂紙、砂輪的磨料；含4%硅的硅鋼具有

很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯；人工合成的硅橡膠是目前最好的既耐高溫又耐低溫的

橡膠，在一60?250c仍能保持良好的彈性，用于制造火箭、導彈、飛機的零件和絕緣材料

等；人工制造的分子篩(一種具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽)，主要用作吸附劑和催化劑；等等。

既耐高溫乂耐低溫的

硅橡膠制拓新型陶瓷制成的人造骨等

［跟蹤強化」

I.下列物品或設備的成分中含有二氧化硅的是()

①門窗玻璃②水晶鏡片③石英鐘表④瑪瑙首飾⑤硅太陽能電池⑥光導纖維⑦計

算機芯片

A.①②??⑥B.全部

C.⑤⑦D.①②⑥⑦

答案A

解析玻璃、石英、水晶、瑪瑙和光導纖維的成分中都含有二氧化硅，計算機芯片、亞太陽

能電池的主要成分是單質硅。

2.（2018?三門峽高一期末）高純度晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導體”材料。它的

發現和使用曾引起計第機的?場“革命”。它可以按下列方法制備：

DC①C-、②HQs③過?出.,純、

Si02高溫Si（ffl）3（K）rS1HCI3I10c.eSi（純）

下列說法不正確的是（）

A.步驟①的化學方程式：SiO2+C=^=Si+CO2t

B.步驟①中每生成1molSi,轉移4mol電子

C.步驟③中的反應為氧化還原反應

D.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

答案A

解析步驟①的反應方程尤為SiCh+2cM=Si+2CO1。

3.下列物質與其對應的用途搭配不正確的是（）

A.高能燃料——火箭動力

氏石英砂——制造光導纖維

C.半導體硅晶片——制造計算機芯片

D.高強度耐火陶瓷——制造輪船

答案D

解析制造輪船材料為鋼鐵，不能選用高強度耐火陶瓷。

課時對點練

A組基礎對點練

題組一傳統無機非金屬材料

1.硅酸鹽材料是傳統的無機非金屬材料。下面有關硅酸鹽材料的說法，正確的是（）

A.普通玻璃的主要成分是純堿、石灰石和石英

氏制造水泥的主要原料是石灰石和黏土

C.水玻璃的成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅

D.陶器比瓷器的結構致密，幾乎不吸水

答案B

解析普通被埼的主要成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅；水玻璃是硅酸鈉的水溶液；瓷器

的結構致密，幾乎不吸水。

2.制造水泥和普通玻璃都需要的原料是（）

A.石灰石B.黏土

C.純堿D.硅酸鈉

答案A

解析生產玻璃的原料是免堿、石灰石和石英砂：生產水泥以黏土和石灰石為主要原料。

題組二新型無機非金屬材料

3.被譽為21世紀“材料之星”的是（）

A.石英砂B.鈦合金材料

C.納米材料D.半導體硅晶片

答案C

解析被譽為21世紀''材料之星”的是納米材料，其中碳納米管是一種奇異分子，它是使用

一種特殊的化學氣相方法，使碳原子形成長鏈來生長出的超細管子，碳納米管作為一維納米

材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、業學和化學性能。

4.碳化硅（SiC）陶瓷基復合材料是一種新型熱結構材料。在空氣中，碳化硅能與熔融的氫氧化

鈉發生反應：SiC+2NaOH+2O2=^=Na2SiO3+X+H2O,下列有關X物質的化學式推斷中，

正確的是（）

A.SiO：B.COC.CO：D.Na2co3

答案C

解析根據反應的化學方程式和質量守恒定律可知X物質的化學式為CO2o

5.碳納米管是繼足球烯（C60）以后發現的又一種碳單質，以下有關碳納米管與足球烯（C60）的說

法錯誤的是（）

A.它們的物理性質有較大差異

B.在常溫下它們的化學性質都穩定

C.它們是不同的碳單質

D.它們分別完全燃燒后生成物不同

答案D

解析碳納米管和足球飾中碳原子排列方式不同，物理性質不同；它們都是碳單質，超是純

凈物，在通常情況下化學性質比較穩定；二者完全燃燒時都生成二氧化碳。

6.太空航天器常穿上用新型陶瓷材料制成的“外衣”，在穿越大氣層時，能克服“熱隨”安

全返回地面，這種外衣主要利用了材料的（）

A.絕緣性好B.密度大

C.耐窗溫和隔熱性好D.硬度大

答案C

解析因為航天器在穿過稠密的大氣層返回地球的過程白與大氣劇烈摩擦，產生高溫，為了

防止燒毀航天器，所以這種材料應具備耐高溫的特點；還有要防止艙內溫度過高導致對宇航

員產生危險，這種材料還應具備隔熱性好的特點。

題組三硅和二氧化硅

7.我國具有獨立知識產權的電腦芯片“龍芯一號”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.晶體硅和金剛石的物理性質相似

B.晶體硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發生反應

C.晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它的提煉工藝復雜，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

答案A

解析晶體硅的結構與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網狀結構，所以物理性質

與金剛石相似，熔、沸點高，硬度大；硅的化學性質不活潑，但常溫下可與F2、HF和強堿

反應；晶體硅是一種良好的半導體材料，被廣泛使用；晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于

非金屬單質。

8.（2019.長春市十一中期末）下列關于硅及其化合物的說法中，正確的是（）

A.硅可用于制造光導纖維

B.水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品

C.可用反應Na2SiO3+2HQ=2NaCl+H2SiO3（膠體）制取硅酸

D.SiO,既能與HF反應又能與強堿反應，所以SiO2是兩性氧化物

答案C

解析SiO2可用于制光導纖?維，而硅用于半導體材料，故A錯誤；水晶主要成分為S02,不

屬于硅酸鹽，故B錯誤；Si02能與HF反應生成四氟化硅和水，不是鹽和水，且二氧化硅只

能與一種酸反應，不是兩性氧化物，屬于酸性氧化物，故D錯誤。

9.下列說法正確的是（）

A.光導纖維的主要成分為二氧化硅

B.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸

C.二氧化硅的俗名叫水玻搐，不溶于水

D.硅在自然界中既有游離態又有化合態

答案A

解析二氧化硅是酸性氧化物，可溶于氫氟酸；硅酸鈉的水溶液俗名叫水玻璃，易溶于水：

硅在自然界中只以化合態的形式存在。

10.氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當的高溫穩定性，越來越多地被應

用于熱工的各個領域，如陶瓷燒成棚板、較棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。

（1）下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是（填字母）。

A.硅粉合成氮化硅的反應屬「氧化還原反應

B.氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽

C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料

D.太陽能光伏產業的主體材料為氮化硅

（2）在燒結氮化硅陶驍的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比3：6：2反應生成兩種

化合物。

①該反應的化學方程式為。

②該反應中氧化劑與還原劑的質量比為O

2

答案（1）AC（2）①BSiCh+ZNz+GC-—Si3N4+6CO②7:9

解析（l）Si與Nz反應前后，N、Si元素的化合價發生變化，故屬于氧化還原反應，A正確；

缸化硅屬于新型高溫結構陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯誤；根據氮化硅的性能，可用于制造磨

刀材料，C正確：太陽能光伏產業的主體材料為硅，D錯誤。

（2）?硅原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，在氮化硅中硅顯+4價，缸顯一3價,

根據化合物中化合價代數和等于零的原則，可得氮化硅的化學式為Si3N4o燒結Si3N4的反應物

為SiCh、N2>C,生成物為Si3N4和另一種化合物，則有3與02+22+60楚=$132+另一種化

合物，根據原子守恒可得另一種化合物為CO,故反應的叱學方程式為3SiO2+2N2+6C=^=

Si3N4+6COo②根據反應3SiO2+2N2+6C=^*=Si3N4+6CO,氯元素價態降低，N?為氧化劑，

碳元素價態升高，C單質為還原劑，其質量比為（2molX28g710「）：（6molX12gmo「）=7：9。

B組綜合強化練

1.（2019?合肥一中高一檢測）根據不同部位工作條件的不同，航天飛機使用了多種防熱材料。

例如，機身和機翼下表面使用高溫陶瓷瓦。下列對新型陶瓷材料的有關敘述中，錯誤的是

（）

A.高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料

B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它是生物陶瓷

C.氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它用于制造陶瓷發動機的受熱面

D.新型無機非金屬材料克服了傳統無機非金屬材料的缺點，但是強度比較差

答案D

解析高溫結構陶訛包括Si3N4陶瓷、SiC陶宛等，屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級

耐火材料，A正確；氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是一種生物陶出，B正確；缸化

硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是高溫結構材料，可月于制造陶瓷發動機的受熱面，C正

確：新型無機非金屬材料不但克服了傳統無機非金屬材料的缺點，而且同時還具有較高的強

度和耐磨性，能抵抗冷熱沖擊，且有包學性能等若干優點，D錯誤。

2.（2018?福州高一段考）制備硅單質時，主要化學反應如下：

①SQ（石英砂）+2C（焦炭）=^=Si（粗硅）+2COt,

②Si（粗硅）+2Chq=SiCl4，

③SiCL+2H2=^=Si（純硅）+4HCl,下列對上述三個反應的敘述中，不正確的是（）

A.①③為置換反應

B.①②?均為氧化還原反應

C.②為化合反應

D.三個反應的反應物中硅元素均被還原

答案D

解析在反應②中Si元素化合價升高，被氧化”

3.氮化鋁（A1N）是一種新型陶瓷材料。可通過如下反應制備：

A12O3+N2+3C=^2A1N+3CO

關于該反應的說法正確的是（）

A.該反應是復分解反應

B.AI2O3是氧化劑

C.N2發生還原反應

D.每反應1molN2轉移3mol電子

答案C

解析在該氧化還原反應中，只有氮元素的化合價降低，氟氣為氧化劑，發生還原反應；氮

元素化合價由0價變化為一3價,則每反應1molN2轉移6mol電,子。

4.二氧化硅是一種化工原料，可以制備一系列物質。下列說法正確的是（）

Si（單晶硅）

Si（粗硅）

COHC1

島溫CaO

[si67-1CaSiO、

CaCO,f、硅酸鹽制品

----------------------CO

Na2cO32

----年初,

A.圖中所有反應都不屬于氧化還原反應

B.硅酸鹽的化學性質穩定，常用于制造光導纖維

C.可川鹽酸除去石英砂（主要成分為SiCh）中少量的碳酸鈣

D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點很高

答案C

解析圖中二氧化硅與碳、硅與氯氣、四氯化硅與氫氣的反應屬于氧化還原反應；石英砂（主

要成分為SiO2）與鹽酸不反應，碳酸鈣能與鹽酸反應，用鹽酸可溶解除去石英砂中的碳酸鈣：

光導纖維的主要成分是二氮化硅，而不是硅酸鹽；玻璃是混合物，沒有固定的熔點。

5.下列溶液中①碳酸鈉溶液；②氫筑酸；③氫氧化鈉溶液；

④氯化鈉溶液，可以盛放在玻璃試劑瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（）

A.①③B.?@C.??D.??

答案A

解析①③項中溶液呈堿性，不能與光滑的玻璃反應，但能與磨口玻璃塞裸露的SiCh反應，

生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠，具有良好的黏結性，易使瓶塞與瓶口粘在一起而難以開啟。

氫鼠酸能腐蝕玻璃，不能用玻璃試劑瓶存放。

6.除去二氧化硅中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解②加水煮沸③

過濾④加稀鹽酸⑤加稀硫酸，正確的操作順序是（）

A.①③B.④③C.⑤③D.②?

答案B

解析加稀鹽酸與CaO、CaCCh反應生成CaCL溶液，然后過濾得到SiCh固體。注意不能選

用稀硫酸，因CaSO4微溶：不易分離出SiCh。

7.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量的90%以上。

請回答下列問題：

（1）下列物質不屬于硅酸鹽的是（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的化學方程式為,

工藝師常用（填物質名稱）來雕刻玻璃。

（3）用NazSiCh溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作，NazSiCh可通過

SiCh與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下到珀煙可選用的是（填字母）。

A.普通玻璃生煙B.石英玻璃生煙

C.氧化鋁坨煙D.鐵用煙

（4）工業上常用2C+SiO21之Si+2cOf制備硅單質，該反應中有元素化合價升高的物質是

_________________（填化學式，下同），氧化劑是。

答案（1）D（2）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O氯氟酸（3）阻燃劑D（4）CSiO2

解析（1）陶瓷、玻璃、水花都屬于硅酸鹽，生石灰是氧化鈣，不屬于硅酸鹽。（2）二氧化硅與

氫氧化鈉反應生成硅酸鈉名水，化學方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O:氫氟酸能夠

與二氧化硅反應生成四氟化硅和水，可用來雕刻玻璃。（3）硅酸鈉不能燃燒，可以用作阻燃劑；

普通玻埔出蝸、石英玻J離出煙都含有二氧化硅，能夠與純域發生反應，氧化鋁與純堿也能夠

發生反應，所以高溫熔融他堿時應選用鐵卅蝸。（4）該反應中SiCh作氧化劑，C作還原劑。

8.（2019?天津一中下學期開學考試）某實驗小組設計了如下裝置探究焦炭還原二氧化硅。

ABCD

已知:PdC12溶液可用于檢驗CO,反應的化學方程式為CO+PdCh+H2O=CO2+2HC1+

PdI(產生黑色金屬把粉末，使溶液變渾濁)。

(I)實驗時要通入足夠長時間的N2,其原因是。

(2)裝置B的作用是。

(3)裝置C、D中所盛試劑分別為、,若裝置C、D中溶液均變渾

濁，且經檢測兩氣體產物的物質的量相等，則該反應的化學方程式為

(4)該裝置的缺點是。

(5)設計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強：o

答案(1)避免空氣中的O二、CO?、水蒸氣對實驗產生干擾

(2)作安全瓶，防止倒吸

(3)澄清石灰水PdCL溶液3SiO2+4C9暨2cCht+2COt+3Si

(4)無尾氣吸收裝置

(5)向Na2Si5溶液中通入C5氣體，溶液變渾濁

解析(1)碳與二氧化硅反應要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中氧氣、水蒸氣反應，所以

實驗時要將裝置中的空氣排盡。(2)根據裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)

根據元素守恒，碳與二氧化硅反應可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來

檢險有沒有二氧化碳，D裝置用來檢臉一氧化碳，所以裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石

灰水、PdCh溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩

氣體產物的物質的量相等，根據元素守恒可知化學方程式為3SiO2+4C叁=2CO2t+2COt

+3Sio(4)一氧,化碳有毒，不能排放到空氣中。(5)臉證碳酸、硅酸的酸性強弱，產生的C02

氣體先通過飽和碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質氣體，然后再通入硅酸鈉溶液發生反應C02+

H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3(膠體)，說明酸性H2CO3>H2SiO3o

課后測評

一、選擇題(本題包括10小題，每小題只有一個正確選項，每小題2分，共20分)

1.(河北卷,4)硫和氮及其化合物對人類生存和社會發展意義重大,但硫氧化物和氮氧化物造成

的環境問題也日益受到關注。下列說法正確的是()

A.NO2和SO2均為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，是酸雨的主要成因

B.汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PM2.5

C.植物直接吸收利用空氣中的NO和NO?作為肥料,實現氮的固定

D.工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除

蠲D

|解析|SO2為無色有刺激性氣味的氣體,A項錯誤。汽車尾氣中的主要大氣污染物為CO、碳氫

化合物、氮氧化物、煙塵等,B項錯誤。氮的固定是將氯由游離態轉化為化合態，植物一般利用

硝酸鹽作為肥料，無法利用NO和NO2,通常大氣中不含有NO、NO2C項錯誤。工業廢氣中的

S02可采用石灰法進行脫琉,原理為SCh+CaO駕ZaSO3,2CaSO3+O2箜2CaS0%D項正確。

2.（安徽師大附中高一期中）下列說法正確的是)

A.在反應SG+2C駕i+2cOf中碓被還原，所以碳的還原性強于硅的還原性

B.硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿,故硅酸鈉溶液可以保存在磨口玻璃塞的試劑瓶中

C.用SiO2制取硅酸，應先使其與NaOH溶液反應，然后再通入C02

D.由反應SiCh+Na2cO3暨NazSiCh+CChT可知碓酸的酸性強于碳酸

|gM|c

廨薪|反應SiCh+2C直畫Si+2c0T在高溫下進行，不能據此比較碳、硅的還原性,A錯誤;硅酸鈉的

水溶液能將磨口玻璃塞和試劑瓶黏在一起，應盛放在帶橡校塞的試劑瓶中,B錯誤;H2cCh的酸

性強于H2SiO3,SiO2與NaOH溶液反應生成NazSiO.a,再通入C02氣體,可生成H2SiO3,C正

確;Si。？和Na2cCh在高溫下反應產生的CO2是氣體，脫離該反應體系,使反應向生成Na2SiO3

的方向進行，不符合較強酸制取較弱酸的規律，實際上H2c03的酸性強于HzSiCh'D錯誤。

3.（天津部分區高一期末）下列說法不正確的是（）

A.遇空氣變為紅棕色的是NO

B.NH4HCO3不穩定，受熱易分解

C.C12能使濕潤的紅色布條褪色

D.濃硫酸能使蔗糖變黑并有刺激性氣味的氣體生成，只體現白農硫酸的脫水性

I解析[NO遇到空氣中的02反應生成紅棕色的N02,A正確;NH4HCO3不穩定，受熱易分解生成

NH3、CO?和H2O,B正確;Q2與濕潤紅包布條中的水發生反應生成HC1和HC1O,HC1O具有漂

白性,能使紅色布條褪色,C正確;濃硫酸能使蔗槽變黑并有刺激性氣味的氣體生成，在蔗糖脫水

炭化后，濃硫酸與炭反應生成CO?、SO2和H2O,故濃硫酸體現了脫水性和強氧化性,D錯誤。

4.下列有關物質性質與用途具有對應關系的是（）

A.NazCh吸收CO2產生Ch,可用作呼吸面具供氧劑

B.CKh具有還原性，可用于自來水的殺菌消毒

C.SiO：硬度大，可用于制造光導纖維

D.NH3易溶于水，可用作制冷劑

|H]A

|解析A項,人呼出氣體中含有的CO2可與Na2o2反應生成02,故Na2o2可用作呼吸面具的供氧

劑,正確;B項,C102具有強氧化性，可以用于自來水的殺菌消毒,錯誤;C項,SiOz可用于制造光導

纖維不是因為其硬度大，兩者無對應關系,錯誤;D項,N%易液化，液氮汽化時吸收大量的熱是其

可用作制冷劑的原因，錯誤。

5.在給定條件下，下列選項所示的物質間轉化均能實現的是（）

Cl,

-、2NaOH（aq）

A.Fe點燃FeCL-------------*Fe（OH）2

（工H20

B.S點燃SO3-H2so4

SiO：

C.CaC()3圖與aO高顯CaSi()3

D.NH「催化劑WNO生2HNO3

|g^]c

|解析|A項,Fe與CL反應生成FeCh,錯誤;B項,S與Ch反應生成SCK錯誤;C項,CaCCh高溫分

解生成CaO和CO2,堿性氧化物CaO與酸性氧化物SiO2在高溫條件下反應生成CaSiCh,正確;D

項,NO與H2O不反應，錯誤。

6.（山東臨沂高一期中）不能利用下圖所示裝置進行的氣體制備實驗是（）

A.用生石灰和濃氨水制取氨氣

B.用銅和濃硝酸制取二氧化氮

C.用二氧化缽和濃鹽酸制取氯氣

D.用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳

^Mlc

域標]MnO?與濃鹽酸在常溫下不反應，要在加熱條件下反應生成Cl2o

7.下列除雜試劑選用正確且除雜過程不涉及氧化還原反應的是（）

選物質（括號內為雜

除雜試劑

項質）

AFeCh溶液(FeCh)Fe粉

NaCi溶液NaOH溶液、稀鹽

B

(MgCh)酸

CCh(HCl)H9、濃硫酸

DNO(NO2)比0、無水CaCL

ggB

|解析|A項,主反應Fe+2FeCb_3FeCb屬于氧化還原反應,A不選;B項，加入足量NaOH溶液

發生復分解反應生成Mg（OH）2沉淀，過濾后用鹽酸中和過量的NaOH得至U不含MgCh的NaCI

溶液,B符合題意;C項，除去Cl2中的HCI,可將混合氣體通過飽和食鹽水，然后再用濃硫酸干

燥,C不選;D項,主反應3NO2+H2O-2HNO3+NO屬于氧化還原反應,D不選。

8.（山東棗莊高一期末）在提純粗鹽（含有Ca?+、Mg2+、等雜質離子）的實驗中。下列說法正

確的是（）

A.加入試劑順序可以是BaCb、Na2cO3、NaOH、HC1

B.過謔操作可以在所有的試劑加完后進行

C.可以用玻璃棒攪拌溶液，以加快過濾速度

D.將提純后的食鹽溶液倒入用堪，加熱，至水分全部蒸干停止加熱

四A

噩|要先加入BaCL溶液除去S。；,后加入Na2co3溶液除去Ca2+及過量Ba?+,最后加入鹽酸,A

正確;過濾操作要在加入鹽酸之前進行,B錯誤;過濾時，不能用玻墻棒攪拌，防止濾紙破損,C錯

誤;蒸發時，待溶液中析出大量晶體時即可停止加熱,利用余熱蒸干溶液,D錯誤。

9.（全國乙卷⑻在實驗室采用如圖裝置制備氣體，合理的是（）

選制備的

化學試劑

項氣體

ACa（OH）2+NH4CINH?

BMnCh+HQ（濃）CI2

CM11O2+KCIO30?

DNaCl+H2sO”濃）HC1

棉花

ggc

畫］NH3的密度小于空氣的密度，收集N&應該用向下排空氣法，題干中裝直采用的是向上排

空氣法,A項不合理:MnCh與濃鹽酸反應制02、NaCI與濃硫酸反應制取HQ,均應該使用固-

液加熱型制氣裝置,而題干給出的裝置屬于固-固加熱型制氣裝置,B、D項不合理;利用MnO2

與KQCh共熱制取氧氣，制取裝置及收集裝置均正確,C項合理。

10.下列有關實驗操作、現象和解釋或結論都正確的是（）

選

操作現象解釋或結論

項

溶液呈

A過量的Fc粉中加入稀硝酸，充分反應后，滴加KSCN溶液稀硝酸將Fe氧化為Fe3+

紅色

Al箔表面被HNO3氧化,形成致

BA1箔插入稀硝酸中無現象

密的氧化膜

試紙變

C用玻璃棒陵取濃氨水點到紅色石痣試紙上濃氨水呈堿性

藍色

向盛有某溶液的試管中滴加稀NaOH溶液，將濕潤紅色試紙不

D原溶液中無

石蕊試紙置于試管口變藍NH

|W<|c

暖畫稀硝酸與Fe粉反應，首先生成Fe3+,過量的鐵將Fe'+還原得到Fe?二滴入KSCN溶液不顯紅

色,A項錯;Al箔能與稀硝酸反應放出NO,B項錯;檢驗溶液中的NH；應加入濃NaOH溶液，且

需要加熱.故無法確定是否含有NH；,D項錯。

二、選擇題（本題包括5小題，每小題有1~2個正確選項,每小題4分，共20分）

11.（山東青島高一期末）已知甲、乙、丙三種物質均含有同種元素X,其轉化關系如下。下列說

法錯誤的是（）

r—1試劑Ar—?試劑Ar—,

A.若A為硝酸,X為金屬元素，則甲與丙反應可生成乙

B.若A為氧氣，丙在通常狀況卜為紅棕色氣體，則甲一定為非金屬單質

C.若乙為NaHCCh,則A可能是鹽酸，也可能是氫氧化鈉溶液

D.若甲為淡黃色固體，則丙與水形成的濃溶液與某些金屬單質和非金屬單質都可以生成乙

彝B

解畫若A為硝酸,X為鐵元素，甲是Fe,乙是Fe(NCh)2,丙是Fe(NCh)3,Fe和Fe(NCh)3反應可生成

Fe(NO3)2,A正確。若A為氧氣，丙是紅棕色氣體,則丙是NO2,乙是NO,甲可以是N2或NH3,B

錯誤。若乙為NaHCCKA可能是鹽酸，甲是Na2co3,丙是CO2；A也可能是NaOH溶液，丙是

Na2cCh,甲是CO2,C正確。若甲為淡黃色固體，可能是S,A是O2,則乙是SO2,丙是SO3,SO5與水

反應生成H2so4,濃硫酸與某些金屬單質、非金屬單質反應均生成SCh,D正確。

12.如圖裝置,將溶液A逐滴加入固體B中，下列敘述正確的是()

A.若A為濃鹽酸,B為MnO2,C中盛品紅溶液，則C中溶液褪色

B.若A為醋酸,B為貝殼,C中盛過量澄清石灰水，則C中溶液變渾濁

C.若A為濃氨水,B為生石灰,C中盛AlCb溶液，則C中先產生白色沉淀后沉淀又溶解

D.若A為濃硫酸,B為Na2s0.5固體,C中盛石蕊溶液，則C中溶液先變紅后褪色

霞B

域麗濃鹽酸與MnO?反應需要加熱,A項錯誤;AI(0H)3不與弱堿性的氮水反應,C項錯誤;SCh

具有漂白性，但不能使石蕊溶液褪色.D項錯誤。

13.下表中,對陳述I、II的正確性及兩者間是否具有因果關系的判斷都正確的是()

選

陳述I陳述H判斷

項

向濃鹽酸中加入濃硫酸可制備I對，H

A濃鹽酸易揮發,濃硫酸與水作用放出大量的熱

氯化氫氣體對;有

由于Cu具有還原性，濃硝酸具有氧化性，在任何條件下生1對，11

BCu能與濃硝酸反應

成的氣體--定是NO?對;無

硫單質在純氧中燃燒有少量I對，n

C部分二氧化硫被氧化為SO?

S03生成對;無

氯化鉉和堿石灰共熱用于實驗I對，H

D餃鹽與堿能發生復分解反應

室制備NH3對;有

答案|AD

旋析|A項，濃硫酸具有吸水性，吸水的過程中放出大量的熱，促使濃鹽酸中的HC1揮發，從而制得

HC1氣體;B項,Cu與濃硝酸反應時，隨著反應的進行，硝酸濃度逐漸減小，當變為稀硝酸時生成

NO,且陳述II與陳述I有因果關系;C項，硫單質燃燒僅生成SO2；D項，利用餒鹽與堿共熱能發

生復分解反應，實驗室用氯化錠和堿石灰共熱制備NH3。

14.(山東濟南高一期末)向200mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中緩慢加入鐵粉,產生氣體的體

積隨鐵粉質量的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列說法錯誤的是()

H氣體)/L

O5.611.216.822.428.0巾(鐵粉)/g

A.04段產生的氣體是N0,BC段產生的氣體是H2

B.A點溶液中的溶質為FeXSCUb和H2SO4

C.原混合溶液中N03的物質的量為0.1mol

D.原混合溶液中H2sCh的物質