1、1第 13 讲 碳、硅及无机非金属材料一、选择题1(2019佛山教学质量检测)2017 年国产大飞机 C919 试飞成功，化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。下列关于 C919 的说法中错误的是( )A机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用B发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品C使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验D使用的第三代铝锂合金具有低密度、高比强度、优良的耐低温等性能解析：选 B。氮化硅不属于硅酸盐，B 项错误。2(2019龙岩教学质量检查)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品
2、，下列有关说法中正确的是( )A玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英C硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D高温结构陶瓷的主要成分也为硅酸盐解析：选 C。陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A 项错误；纯碱、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 项错误；硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高，C 项正确；高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，其主要成分不是硅酸盐，D 项错误。3(2019晋豫省际大联考)山西博物院是太原地标性建筑之一。下列相关说法正确的是( )A展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有 SiO2B墙体使用的砖瓦、水泥是硅酸盐制品C陈列的元青花瓷的原料有
3、高岭土Al 2Si2O5(OH)4，也可以表示为 Al2O3SiO2H2OD展示的青铜器上有一层绿色物质，此绿色物质可能是碱式碳酸铜，它不溶于盐酸解析：选 B。钢化玻璃与普通玻璃的成分相同(只是制造的工艺不同)，主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，A 项错误；砖瓦和水泥都是硅酸盐制品，B 项正确；高岭土2Al2Si2O5(OH)4应该表示为 Al2O32SiO22H2O，C 项错误；铜绿是碱式碳酸铜，该物质可以与盐酸反应生成氯化铜、二氧化碳和水而溶解，D 项错误。4(2019广州高三模拟)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是( )A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B粗硅制备单晶硅不
4、涉及氧化还原反应C反应 Si2NaOHH 2O=Na2SiO32H 2中，Si 为氧化剂D硅能与氢氟酸反应，则硅也可以与盐酸反应解析：选 A。由粗硅制备单晶硅的过程一般为 Si SiCl4 SiHCl，都是氧 Cl2 H2 化还原反应，B 项错误；C 项中 Si 为还原剂，C 项错误；硅不能与盐酸反应，D 项错误。5(2019孝感高中月考)锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)与碳、硅两元素同位于第A 族，其原子序数按锗、锡、铅的顺序依次增大，则下列推断一定不正确的是( )A铅可形成 PbO、PbO 2两种氧化物B锗与盐酸不反应，锡、铅能与盐酸反应C锗、锡、铅的4 价氢氧化物的碱性：Ge(OH)
5、4Sn(OH)4Pb(OH)4D锗、锡、铅的金属性依次减弱解析：选 D。Pb 在第A 族，有2、4 两种化合价，因而可形成 PbO、PbO 2两种氧化物，A 正确；锡、铅在金属活动性顺序中均排在氢的前面，因而可与盐酸反应，锗金属活动性比锡和铅弱，与盐酸可能不反应，B 正确；同一主族元素从上到下金属性依次增强，因而 Ge(OH)4、Sn(OH) 4、Pb(OH) 4的碱性依次增强，锗、锡、铅的金属性依次增强，C 正确、D 错误。6(2019临沂高三模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度
6、的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是( )A二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的强D水晶是比较纯净的二氧化硅，玛瑙的主要成分是硅酸盐解析：选 B。二氧化硅为酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；玛瑙的主要成分是二氧化硅。37(2019宜春高三月考)下列转化关系中，不能通过一步反应实现的是( )SiO 2Na 2SiO3 CuSO 4CuCl 2 SiO 2H 2SiO3CuOCu(OH) 2 Na 2O2Na 2SO4A BC D解析：选 B。中 SiO
7、2可与 NaOH 或 Na2CO3反应生成 Na2SiO3；中 CuSO4可与 BaCl2反应生成 BaSO4和 CuCl2；中 SiO2不能与 H2O 反应，所以不能由 SiO2一步制得 H2SiO3；中 CuO 不能与 H2O 反应一步生成 Cu(OH)2；中将 Na2O2加入稀 H2SO4中反应即可得到Na2SO4。8(2019济南高三模拟)下列离子方程式的书写正确的是( )A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na 2SiO3CO 2H 2O=2Na CO H 2SiO323B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH) 22CO 2=Ca2 2HCO 3C硅与氢氟酸的反应：Si4H 4F =Si
8、F42H 2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO 22OH =SiO H 2O23解析：选 D。Na 2SiO3是强电解质，应拆分成 Na 、SiO ，且应生成 HCO ，A 错；B23 3项正确写法是 CO2OH =HCO ，B 错；氢氟酸是弱酸，不能拆分成 H 和 F ，C 错。 39(2019南阳高三期末)天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘(黏)土而为之” “凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火” “浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法” 。下列说法错误的是( )A黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料B “燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理化学变化C沙子和黏土的主要成分为硅酸盐D烧制
9、后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦解析：选 C。沙子的主要成分是二氧化硅，黏土的主要成分是硅酸盐，C 项错误。10(2019山西高三联考)有些科学家提出硅是“21 世纪的能源” 。下列说法正确的是( )A晶体硅具有半导体性质，可用于制造光导纤维B玻璃中含有的 SiO2可与 NaOH 溶液反应，故常用 NaOH 溶液雕刻玻璃纹饰C陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料D硅酸盐 Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为 Na2O2FeO3SiO24解析：选 D。 A晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，A 不正确；B.玻璃中含有的 SiO2可与 NaOH 溶液反应，
10、但不能用 NaOH 溶液雕刻玻璃纹饰，因为玻璃表面是光滑的，该反应太慢，应用氢氟酸，B 不正确；C.陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C 不正确；D.硅酸盐 Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为 Na2O2FeO3SiO2，D 正确。11如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程。下列说法正确的是( )ASiO 2属于两性氧化物B盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化反应都是氧化还原反应解析：选 C。SiO 2是酸性氧化物，能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错；在图示转化关系中只有第一行的反应是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反
11、应，D 错。二、非选择题12在下列物质的转化关系中，A 是一种固体单质，且常做半导体材料，E 是一种白色沉淀，F 是最轻的气体单质。请回答下列问题：(1)B 的化学式是_，目前在现代通讯方面 B 已被用作_的主要原料。(2)B 和 a 溶液反应的离子方程式是_。(3)A 和 a 溶液反应的离子方程式是_5_。(4)C 和过量盐酸反应的离子方程式是_。答案：(1)SiO 2 光导纤维(2)SiO22OH =SiO H 2O23(3)Si2OH H 2O=SiO 2H 223(4)SiO 2H =H2SiO32313从“南澳一号”沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料
12、高岭土Al 2Si2O5(OH)x可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi 3O8)，在 1 300 左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。(1)下列说法正确的是_(填字母)。A高岭土分子中 x2B钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液C烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化D青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品(2)在“南澳一号”考古过程中，需用高纯度 SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。洗涤石英砂的目的是_。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_。在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是_。工业上常
13、用纯净石英砂与 C 在高温下发生反应制备粗硅，粗硅中含有 SiC，其中 Si和 SiC 的物质的量之比为 11。下列说法正确的是_(填字母)。ASiC 是一种传统的无机非金属材料B制造粗硅时的反应为 2SiO25C SiSiC4CO= = = = =高 温 6C在以上流程中，将盐酸改为 NaOH 溶液，也可达到目的D纯净的 SiO2只能用于制造光导纤维解析：(1)选项 A，根据化合物中各元素的正、负化合价代数和等于零的原则，可得(3)2(4)2(2)5(1) x0，解得 x4。选项 B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项 C，根据陶瓷的制作过程可推测出烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理
14、变化和化学变化。选项 D，青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品。(2)石英砂中含有易溶于水的 NaCl 杂质，洗涤石英砂可使 NaCl 与 SiO2分离。SiO 2与 NaOH 溶液反应生成 Na2SiO3和 H2O，据此可写出相应的离子方程式。将洗净的石英砂研磨成粉末后能增大反应物的表面积，从而增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。选项 A，SiC 是一种新型无机非金属材料。选项 B，粗硅中含有 SiC，其中 Si 和 SiC 的物质的量之比为 11，根据元素的原子个数守恒和得失电子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO 25C SiSiC4CO。 选项 C，因 SiO2、
15、Al 2O3都能溶解在= = = = =高 温 NaOH 溶液中，无法实现二者的分离。选项 D，纯净的 SiO2还可用于制造光学玻璃等。答案：(1)CD (2)除去石英砂中的 NaCl 杂质SiO 22OH =SiO H 2O 增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，23提高生产效率 B14单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为 450500 )，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得到高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解。硼、铝、铁在高温下均能与氯气直接反应生
16、成相应的氯化物。有关物质的物理常数见下表：物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl37沸点/ 57.7 12.8 315熔点/ 70.0 107.2 升华温度/ 180 300请回答下列问题：(1)装置 A 中 g 管的作用是_；装置 C 中的试剂是_。 (2)甲方案：f 接装置；乙方案：f 接装置。但是装置、都有不足之处，请你评价后填写下表。方案 优点 缺点甲乙(3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述：_。(4)SiCl4与 H2反应的化学方程式为_。答案：(1)平衡压强，使分液漏斗中的浓盐酸顺利流下 浓硫酸(2)方案 优点 缺点甲收集产品的导管粗，不会堵塞导管冷凝产品，减少了产品损失空气中的水蒸气进入产品收集装置，使 SiCl4水解没有尾气处理装置，污染环境乙有尾气处理装置，注重环保避免了空气中的水蒸气进入收集装置产品易堵塞导管没有冷凝装置，产品易损失(3)在装置的 i 处接盛有碱石灰的干燥管 j(4)SiCl42H 2 Si4HCl= = = = =高 温 8
