第一节硅无机非金属材料Word格式.docx
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SiO2
C．北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石[Ca2Mg5Si8O22（OH）2]表示为：
2CaSiO3·
5MgSiO3·
H2O
D．高岭石Al2（Si2O5）（OH）4可表示为：
2SiO2·
2H2O
2CaSiO3·
H2O中Ca与Si的原子个数比为2∶7，而Ca2Mg5Si8O22（OH）2中Ca与Si原子个数比为2∶8，故选C。
3．下列材料的特性及用途说法错误的是（ ）
A．氧化铝陶瓷具有两性，不可用来制造人造牙齿
B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机
C．光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料
D．压电陶瓷十分敏感，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用来制压电地震仪
对常见新型无机非金属材料的性能及用途应作了解。
特性：
能耐高温、强度高，具有电学特性，光学特性，具有生物功能。
Al2O3具有两性，可与酸、碱反应，牙齿经常接触酸性物质，但氧化铝陶瓷性质相当稳定，酸碱很难将其腐蚀，且氧化铝制成的假牙与天然牙齿十分接近，选项A说法错误。
4．下列表述正确的是（ ）
①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③B．②④C．③④⑤D．③⑤
本题主要考查硅及其化合物的具体应用。
刚玉的主要成分为Al2O3；
玛瑙的主要成分是SiO2；
玻璃的主要成分为SiO2和硅酸盐；
水泥的主要成分为3CaO·
SiO2、2CaO·
SiO2、3CaO·
Al2O3等，为硅酸盐材料；
Cu2O虽然是红色的，但它不能变色，也不能吸收有害光线。
硅材料不会产生对环境有害的物质。
5．晶体硅和二氧化硅具有相似的晶体结构，则下列说法不正确的是（ ）
A．晶体硅和二氧化硅都具有较高的熔点B．晶体硅和二氧化硅都具有较大的硬度
C．晶体硅和二氧化硅都可用作半导体材料D．晶体硅和二氧化硅都可用于制光导纤维
分析：
掌握Si和SiO2的性质和用途是解本题的关键。
晶体硅和二氧化硅晶体中都只存在原子间的强相互作用，使它们具有熔点高、硬度大的性质，A、B项正确；
SiO2不能用作半导体材料，C项错；
晶体硅不能用于制光导纤维，D项错。
CD
6.对于化学方程式SiO2＋3C
SiC＋2CO↑，有关叙述正确的是（ ）
A．反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂
B．硅元素被还原了，碳元素被氧化了
C．在反应中C只作还原剂
D．在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目如下：
，反应中只有C元素化合价改变，因此碳在反应中既是氧化剂，又是还原剂，且n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶2。
7．中国国家航天局正式公布了嫦娥一号发回的首张月面图（下图）。
月球表面的不同岩石富含硅、铝、钾、磷、铀、钍和稀土元素。
下列有关月球表面富含元素的叙述正确的是（ ）
A．硅既能溶解于氢氧化钠溶液又能溶于氢碘酸
B．铝热反应中铝始终作还原剂
C．将钾投入到氯化铝溶液中，能置换出单质铝
D．磷的最高价氧化物对应的水化物为强电解质
硅不能溶于HI（aq）；
钾投入水中与水反应会放出H2，不会置换出铝；
H3PO4为中强酸，属于弱电解质。
8．下列说法正确的是（ ）
A．硅材料广泛应用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
B项工艺师应利用氢氟酸……；
C项中水晶→SiO2；
D项中粗硅制备单晶硅的反应有：
Si＋2Cl2
SiCl4，SiCl4＋2H2
Si＋4HCl。
9．在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是（ ）
A．①②B．②④C．④⑤D．③④
本题考查硅的化学性质，抓住硅发生的反应。
硅能与F2、HF、强碱常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。
10.晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：
Si＋3HCl
SiHCl3＋H2
③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为___________________________________________。
（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点－84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为___________________________________。
（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：
①装置B中的试剂是____________。
装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________________，
装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________________________，
装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________________。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________（填写字母代号）。
a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液
（1）根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应方程式为
SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑；
（2）因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行；
（3）①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。
②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1000～1100℃，此温度下普通玻璃容易软化。
③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。
④铁与盐酸反应产生Fe2＋，其检验方法常常采用先将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。
（1）SiO2＋2C
Si＋2CO↑
（2）分馏（或蒸馏） （3）①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 ②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化
Si＋3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd或c
11．已知A、B、C三种元素均为短周期元素，它们的原子序数关系为C>
B>
A。
A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，B和C可形成BC4型化合物。
用化学符号填空：
（1）三种元素中A是____________，B是____________，C是________。
（2）A、B、C的最高价氧化物对应的水化物分别是____________、_________、___________，在这些水化物中，酸性最弱的是____________。
（3）用化学方程式说明A的最高价含氧酸的酸性比B的最高价含氧酸的酸性强________________________________________________________________________；
（4）已知BC4不能在空气中燃烧，理由是___________________________________________。
（5）用离子方程式表示出用B的氧化物制得B的氧化物对应水化物的原理________________________________________________________________________。
依据A的电子层结构特点，可知A为碳；
B和C可形成BC4型化合物，可推知B为ⅣA族元素，C为ⅦA族元素，又因为原子序数的关系C>
A，可知B为Si，C为氯，结合其他化合物的性质，可推知其他问题的答案。
（1）C Si Cl
（2）H2CO3 H2SiO3 HClO4 H2SiO3 （3）CO2＋H2O＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3 （4）SiCl4在点燃的条件下不能被O2氧化 （5）SiO2＋2OH－===SiO
＋H2O，SiO
＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
12．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。
A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请填空：
（1）形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。
（2）B的化学式（分子式）为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是________________________________________________________________________。
（3）C的化学式（分子式）为________，D的化学式（分子式）为________。
由“A为地壳中含最仅次于氧的非金属单质，其晶体结构与金刚石相似”，推知A为Si，根据B
A＋E，B
C，B
D＋H2O，不难推知B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO。
（1）
＋4
（2）SiO2 SiO2＋2C
Si＋2CO↑ （3）CaSiO3 Na2SiO3
13.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450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。
以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
－
315
熔点/℃
－70.0
－107.2
升华温度/℃
180
300
162
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式________________________。
（2）装置A中g管的作用是________；
装置C中的试剂是________；
装置E中的h瓶需要冷却的理由是________________________________________________________________。
（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________（填写元素符号）。
（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：
5Fe2＋＋MnO
＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
①滴定前是否要滴加指示剂？
________（填“是”或“否”），请说明理由________________________________________________________________________。
②某同学称取5.000g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用1.000×
10－2mol·
L－1KMnO4标准溶液滴定。
达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是________。
制四氯化硅是由粗硅与Cl2反应得到的，所以必须先制得Cl2，因SiCl4极易水解，所以Cl2须干燥，再根据表格数据分析提纯SiCl4的方法。
（1）书写的是离子方程式，B装置中盛放饱和食盐水除去HCl，C装置中用浓H2SO4除水以制得干燥纯净的Cl2；
（2）A中用恒压分液漏斗平衡压强，使液体顺利流下；
h瓶用冷却液冷却主要目的是得到SiCl4；
（3）精馏粗产物得到SiCl4，温度应控制在57.7℃，此时BCl3变为气体，但AlCl3、FeCl3、PCl5均残留在瓶中，所以残留杂质元素是Fe、Al、P、Cl，（4）中①滴定时MnO
是自身指示剂，终点时变为紫红色且30s内不变即可读数；
②中
5Fe2＋～MnO
51
xn
n＝1.000×
L－1×
20mL×
10－3L·
mL－1＝2.000×
10－4mol
x＝1.000×
10－3mol，从100mL中取出25mL，原溶液中n（Fe2＋）＝4.000×
10－3mol，
w＝
＝4.480%。
（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
（2）平衡压强，使液体顺利流下 浓硫酸 使SiCl4冷凝 （3）Al、P、Cl （4）①否 KMnO4溶液自身可作指示剂 ②4.480%
1.城市面貌一天比一天得到改善，但在建设的同时，也给城市环境带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，吸入石棉纤维者易患肺癌。
已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式表示为：
Ca2MgxSiyO22（OH）2，式中x，y的值分别是（ ）
A．5,8B．8,3C．3,8D．8,5
硅酸盐是一种比较复杂的化合物，在化合物中，各元素的化合价的代数和为0。
2
x
y
22（
）2,2×
2＋2x＋4y＝44＋2，可得：
2x＋4y＝42，从式中可知，x＝5，y＝8。
2．游客发现，这座开凿于715年的世界第一大佛像——乐山大佛脸上出现了黑色条纹，鼻子已经变黑，胸部和腿部也出现好几块大“伤疤”（如图）。
一些专家认为，出现这种现象的根源是大佛所在地自然环境湿度大、降水丰沛，容易产生风化现象，以及大佛面部微生物的新陈代谢和酸雨等各种因素的综合反应。
有关叙述正确的是（ ）
A．岩石的风化过程属于物理变化
B．化石燃料燃烧排放出的CO2会引发酸雨
C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨
D．若黑色部分为硫化物所致，可用双氧水擦洗漂白
自然风化指岩石与空气、水、二氧化碳等物质长期作用，发生了复杂的化学反应；
酸雨主要由二氧化硫、氮氧化物引起；
双氧水具有强氧化性，可将硫化物氧化为白色硫酸盐。
3．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是（ ）
①SiO2→Na2SiO3 ②CuSO4→CuCl2 ③SiO2→H2SiO3 ④CuO→Cu（OH）2 ⑤Na2O2→NaOH
A．①②B．③④C．②③④D．②③④⑤
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；
②CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2；
⑤2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，SiO2和CuO均不溶于水，因此SiO2、CuO不可能通过一步反应分别生成H2SiO3、Cu（OH）2。
4．下列各组物质中：
①Cl2O7，HClO ②SO2，H2SO4 ③NO2，HNO3 ④SiO2，H2SiO3 ⑤Mn2O7，HMnO4，前者是后者的酸酐的是（ ）
A．②③B．③④C．④⑤D．①③④
含氧酸的酸酐中非氧元素的化合价必须与酸中中心元素的化合价相同。
5．某无色溶液能与硅作用生成H2，则溶液中不可能大量共存的离子组是（ ）
A．H＋、Ba2＋、Mg2＋、Cl－B．Cl－、CO
、Cu2＋、Mg2＋
C．NO
、SO
、K＋、Na＋D．NO
、OH－、Ba2＋、Cl－
与硅作用生成H2，溶液为强碱性，A中H＋不能大量共存；
B中Cu2＋、Mg2＋与CO
、OH－不能大量共存。
AB
6．下列关于硅酸盐的叙述中，正确的是（ ）
①硅酸盐很多都难溶于水 ②硅酸盐是构成地壳岩石的最主要成分 ③硅酸盐中最常见的是Na2SiO3，它的水溶液俗称水玻璃
A．只有①②B．只有②③C．只有③D．有①②③
7．科技日报曾报道：
美国宇航局最新发布火星探测成果称，“勇气”号火星车对火星“古谢夫环形山”区域一小片土壤分析后发现，其中富含硅胶。
火星车项目科学家们认为，能够生成如此高纯度的二氧化硅沉积物一定要有水参与。
下列有关说法正确的是（ ）
A．硅胶的化学式可以用SiO2·
xH2O表示
B．二氧化硅是硅芯片的主要成分
C．二氧化硅能溶于所有的酸
D．水晶、硅石、石英的主要成分是二氧化硅
硅芯片的成分是硅；
二氧化硅只能溶于氢氟酸，不溶于其他酸；
硅石、水晶、石英的主要成分是二氧化硅。
AD
8．有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。
假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥的是（ ）
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．自然界中存在大量的单质硅
C．硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．自然界的硅易开采，且可再生
硅在自然界中主要是以化合物形式存在，硅的含量在地壳中之所以多，是因为砂石的主要成分是二氧化硅。
9.硅酸铜钡是当今最新科学技术合成的一种物质，然而科学家惊奇地发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料也是硅酸铜钡。
由以上事实推测，下列关于硅酸铜钡的说法错误的是（ ）
A．易溶于水B．难溶于水C．属于硅酸盐D．含有两种金属阳离子
硅酸铜钡属于硅酸盐，含有Cu2＋和Ba2＋两种金属阳离子。
硅酸盐除了钾盐、钠盐一般都不溶于水，而且作为一种颜料，也应该不溶于水。
10．制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现：
①Si（s）＋3HCl（g）
SiHCl3（g）＋H2（g）；
ΔH＝－381kJ·
mol－1
②SiHCl3＋H2
对上述两个反应的叙述中，错误的是（ ）
A．两个反应都是置换反应B．反应②是吸热反应
C．两个反应互为可逆反应D．两个反应都是氧化还原反应
①②是逆向进行的反应，①放热反应，②必然是吸热反应，①②进行条件不一样，不能称为可逆反应。
11．下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（ ）
A．稀盐酸溶液B．氢氟酸C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液
C项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与毛玻璃裸露的SiO2反应；
氢氟酸能腐蚀玻璃。
12．金属陶瓷是一种应用于高科技的复合材料，合成方法是将陶瓷（主要成分为Al2O3、ZrO2等耐高温材料）和粘结金属（主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属）研磨混匀成型后，高温烧结使金属仍然以单质的形式存在于金属陶瓷之中，据此判断合成工艺必须（ ）
A．在氧气中合成B．在HCl气氛中合成C．在氮气气氛中合成D．在空气中合成
要金属以单质存在于陶瓷中，金属不能与O2、HCl等发生反应。
13.2008年9月25，“神舟七号”飞船上天了，又一次显示出我国航天技术已进入世界一流。
飞船应用了许多尖端的合成材料。
据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。
下列相关叙述不正确的是（ ）
A．它耐高温抗氧化B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定熔点D．它是一种新型无机非金属材料
思路点拨：
解题要点就是根据物质的性能确定其用途或根据其用途推知其性能。
航空材料的特点是质轻、高强度、耐高温抗氧化等高可靠性，故B错，A正确；
复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。
14．氮化碳结构如下图所示，其硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。
下列有关氮化碳的说法不正确的是（ ）
A．氮化碳属于原子晶体
B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价
C．氮化碳的化学式为C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
氮化碳硬度超过金刚石晶体，说明它属于原子晶体；
碳氮原子间以共价键结合，由于氮原子的得电子能力大于碳原子，共用电子对偏向氮原子而使其显负价，根据最外层电子数可得碳显＋4价，氮显－3价，据此也可得出其化学式为C3N4。
由题图分析得每一个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连。
15.为测定大理石中碳酸钙的纯度（设含杂质SiO2），某兴趣小组设计了如下几个方案：
方案Ⅰ 按下图连接好装置开始实验，通过测定装置E反应前后的质量，计算纯度。
（1）B中发生反应的离子方程式为_________________________________________________。
（2）装置C中所装的试剂是________，F的作用是___________________________________。
（3）当样品充分反应完后，缓慢通入空气的目的是：
_________________________________
________________，A中所装的试剂是_________________________________________
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