高中化学人教版（2019）必修第二册 第五章第三节 无机非金属材料
一、单选题
1．（2020高二上·长春期中）现代光学及光纤制品的基本原料是（ ）
A．SiO2 B．Cu C．Al D．C
2．（2020高一上·长春月考）下列物质中属于酸性氧化物，但不能与水反应的是（ ）
A．Na2O B．SiO2 C．CO D．SO2
3．（2020高三上·梅河口月考）下列表述中正确的是（ ）
①提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
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氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料
④光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
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．①②③ B．②④ C．①③⑤ D．③④⑤
4．（2020·丰台模拟）2020年2月4日投入使用的武汉火神山医院在建设中使用了大量建筑材料。下列主要成分为无机非金属材料的是（ ）
A．瓷砖
B．硫氧镁彩钢板
C．塑料管道
D．螺纹钢
5．（2020高三上·黑龙江开学考）某学生进行了如下实验：
编号 I II
实验
现象 a中产生凝胶状沉淀 b中凝胶状沉淀溶解，c中无明显变化
下列结论正确的是（ ）
A．由I能说明酸性H2CO3> H2SiO3
B．由II可知结合氢离子的能力CO32- > HCO3-
C．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2，发生反应SiO32- +CO2+H2O=CO32-+H2SiO3↓
D．将新制的硅酸与硅酸钠溶液混合不会出现明显现象
6．（2020高二下·大庆期末）下列各组物质中，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系的组合有（ ）
序号 X Y Z W
① Si Na2SiO3 H2SiO3 SiO2
② Na NaOH Na2CO3 NaCl
③ Cl2 Ca(ClO)2 HClO HCl
④ Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)2
A．②③ B．①③④ C．①④ D．①②③
7．（2020 新高考I）下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是（ ）
A．键能 、 ，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH4中Si的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此SiH4还原性小于CH4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成 键
8．（2020高一上·宣城期末）我国的瓷器以“入窑一色，出窑万彩"的神奇窑变而着称。下列关于陶瓷的说法正确的是（ ）
A．瓷器中含有许多金属元素，因此陶瓷属于金属材料
B．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物
C．氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料
D．“窑变”是高温下釉料中某些金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
9．（2020高一上·长春期末）下列关于SiO2和Si的叙述中，正确的是（ ）
A．都能跟强碱溶液反应，都不会跟任何酸反应
B．都能跟烧碱反应，都不会跟纯碱反应
C．Si能跟某些非金属单质反应，SiO2跟任何非金属单质都不反应
D．两者都是空间立体网状结构，熔点和沸点都比较高
10．（2020高二下·定兴月考）清华大学的科学家将古老的养蚕技术与时兴的碳纳米管和石墨烯结合，发现通过给蚕宝宝喂食含有碳纳米管和石墨烯的桑叶，可以获得更加牢固的蚕丝纤维。已知：当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。下列说法正确的是（ ）
A．蚕丝纤维的主要成分是纤维素
B．石墨烯像烯烃一样，是一种有机物
C．碳纳米管和石墨烯互为同素异形体
D．碳纳米管具有丁达尔效应
二、综合题
11．（2020高二上·芜湖期末）现代化城市建设离不开各种材料。
（1）水泥具有 性和强吸水性；水泥砂浆是 、 和水的混合物，是建筑用黏合剂；混凝土是 、 和 的混合物，用钢筋做结构的混凝土强度很大。
（2）玻璃生产的主要原料是 、 和 。
12．（2020高三上·黑龙江开学考）硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
（1）工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃生成粗硅的化学方程式为 。
（2）在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式_ 。
（3）有关物质的熔沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_ ；
SiHCl3极易水解且生成某种可燃性气体，其完全水解的产物为_ 。
物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4
熔点/℃ 1410 -70.4 -126.5 -122 -118 -114.2 -185
沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
（4）还原炉中发生的化学反应为：
。.
（5）上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外， 还有_ 。
三、实验探究题
13．（2020高二上·福贡期末）
（1）工业上通常利用SiO2和碳反应来制取硅，写出反应的化学方程式 。工业上还可以利用镁制取硅，反应为2Mg+SiO2=2MgO+Si，同时会发生副反应：2Mg + Si=Mg2Si。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置，试回答下列问题：
（2）由于O2和H2O（g）的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用 (填序号)。
a.石灰石
b.锌粒
c.纯碱
（3）实验开始时，必须先通一段时间X气体，再加热反应物，其理由是 ；当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是 。
（4）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因是副产物Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷）气体，然后SiH4自燃。用化学方程式表示这两个反应① ，② 。
14．（2018高三上·云南期中）在平板电视显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末中含有二氧化铈(CeO2)。
（1）在空气中煅烧Ce(OH)CO3可制备CeO2，该反应的化学方程式 ；
（2）已知在一定条件下，电解熔融状态的CeO2可制备Ce，写出阴极的电极反应式 ；
（3）某课题组用上述废玻璃粉末(含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其它少量不溶于稀酸的物质)为原料，设计如图流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵。
①过滤得到滤渣B时，需要将其表面杂质洗涤干净。洗涤沉淀的操作是 。
②反应①的离子方程式为 。
③如下图，氧化还原滴定法测定制得的Ce(OH)4产品纯度。
该产品中Ce(OH)4的质量分数为 (保留两位有效数字)。若滴定所用FeSO4溶液已在空气中露置了一段时间，则测得该Ce(OH)4产品的纯度 (“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】硅和二氧化硅
【解析】【解答】A. 二氧化硅具有良好的光学效果，是高性能通讯材料光导纤维的主要原料，故A符合题意；
B. 铜是电的良导体，不是良好的光学材料，故B不符合题意；
C. 铝是电的导体，不是良好的光学材料，故C不符合题意；
D. 碳元素形成的单质石墨是电的良导体，不是良好的光学材料，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】现代光学及光纤制品的基本原料是二氧化硅，铜、铝、碳不具有良好的光学性，不是现代光学及光纤的基本原料，据此即可解答。
2．【答案】B
【知识点】二氧化硫的性质；硅和二氧化硅；物质的简单分类；钠的氧化物
【解析】【解答】A. Na2O属于碱性氧化物，与水反应生成氢氧化钠，A不符合；
B. SiO2能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，但是二氧化硅难溶于水，B符合；
C. CO不是酸性氧化物，也不溶于水，C不符合；
D. SO2能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，易溶于水生成亚硫酸，D不符合；
故答案为：B。
【分析】氧化物是由两种元素组成并且一种元素是氧元素的化合物，能和碱反应生成盐和水的氧化物属于酸性氧化物，据此解答。
3．【答案】C
【知识点】无机非金属材料；含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】①水泥是传统的无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故①符合题意；②玛瑙的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐，故②不符合题意；③氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷的成分是无机化合物，属于新型无机非金属材料，故③符合题意；④光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅性质稳定，耐腐蚀，故④不符合题意；⑤硅是良好的半导体，太阳能电池的主要成分是硅单质，太阳能是清洁能源，故⑤符合题意；
故答案为C。
【分析】①依据水泥的成分是硅酸盐分析；
②依据玛瑙的成分是晶体二氧化硅的存在形式分析判断；
③依据氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷的成分是无机化合物分析；
④依据光导纤维的主要成分是二氧化硅的特性分析判断；
⑤依据晶体硅可以制太阳能电池分析.
4．【答案】A
【知识点】无机非金属材料
【解析】【解答】A．瓷砖为硅酸盐材料属于无机非金属材料，A项符合题意；
B．钢板属于金属材料，B项不符合题意；
C．塑料属于有机高分子材料，C项不符合题意；
D．螺纹钢属于金属材料，D项不符合题意；
故答案为：A。
【分析】区分无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料的用途。
5．【答案】B
【知识点】硅酸的性质及制法；含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】A.为除去盐酸，不能确定硅酸钠是与盐酸反应，还是与二氧化碳反应，故A不符合题意
B.b中凝胶状沉淀溶解，而c中无明显现象，故碳酸根结合氢离子的能力较强，故B符合题意
C.由第二组实验可知，硅酸的酸性强于碳酸氢根，故反应为 SiO32- +2CO2+2H2O=2HCO3-+H2SiO3↓，故C项不符合题意
D.能形成硅酸凝胶，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】根据二组实验可知，硅酸的酸性强于碳酸氢根，弱于碳酸，故结合氢离子的能力碳酸根结合氢离子的能力较强
6．【答案】D
【知识点】氯气的化学性质；含硅矿物及材料的应用；钠的重要化合物；铁盐和亚铁盐的相互转变
【解析】【解答】①Si Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系；
②Na NaOH Na2CO3 NaCl Na，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系；
③Cl2 Ca（ClO）2 HClO HCl Cl2，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系；
④Fe与Cl2反应可生成FeCl3，FeCl3与Fe反应可得到FeCl2，FeCl2与氢氧化钠生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁得不到Fe，故不满足题意；
故答案为：D。
【分析】①硅与氢氧化钠生成硅酸钠，与盐酸反应生成硅酸，受热分解成二氧化硅，与碳共热反应生成硅单质；
②钠与水生成氢氧化钠，通二氧化碳生成碳酸钠，与盐酸反应生成氯化钠，电解成钠；
③氯气与熟石灰生成次氯酸钙，与二氧化碳生成次氯酸，见光分解成氯化氢气体，二氧化锰反应生成氯气；
④铁与氯气生成氯化铁，溶液种与铁单质生成氯化亚铁，与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁；
7．【答案】C
【知识点】碳族元素简介
【解析】【解答】A．因键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A不符合题意；
B．SiC的成键和结构与金刚石类似均为原子晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度和很大，B不符合题意；
C．SiH4中Si的化合价为+4价，C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si，则Si的阴离子的还原性强于C的阴离子，则SiH4的还原性较强，C符合题意；
D．Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A．键能越大越稳定，越小越易分解；
B．SiC与金刚石均为原子晶体，硬度大；
C．C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si；
D．Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键。
8．【答案】D
【知识点】硅和二氧化硅；无机非金属材料
【解析】【解答】A．瓷器的主要成分为硅酸盐，则为无机非金属材料，A不符合题意；
B．瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，B不符合题意；
C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C不符合题意；
D．不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．瓷器属于硅酸盐工业；
B．瓷器是多种硅酸盐的混合物；
C．氮化硅陶瓷属于新材料；
D．不同的金属氧化物由于高温发生氧化还原反应导致颜色变化。
9．【答案】D
【知识点】硅和二氧化硅
【解析】【解答】A.二者都可以和氢氟酸反应，A项不符合题意；
B.二者都可以和烧碱反应， 还能和纯碱在高温下反应得到硅酸钠，B项不符合题意；
C. 可以与氢气或者氟气反应，C项不符合题意；
D.二者都是由原子直接构成的空间立体网状结构，熔沸点较高，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.都能跟强碱溶液法反应，但硅、二氧化硅能和氢氟酸反应；
B.都能跟烧碱反应，二氧化硅能跟纯碱反应；
C.硅能跟某些非金属反应，二氧化硅也能与非金属反应；
D.二氧化硅和硅都是通过共价键形成原子晶体，熔点和沸点都比较高。
10．【答案】C
【知识点】同素异形体
【解析】【解答】A.蚕丝的主要成分是蛋白质，故A不符合题意；
B.石墨烯是一种很薄的石墨片，属于单质，而有机物烯烃中含有碳、氢元素，故B不符合题意；
C.碳纳米管和石墨烯是碳元素的不同单质互为同素异形体，故C符合题意；
D.碳纳米管在合适的分散剂中才能形成胶体分散系，故D不符合题意
【分析】 蚕丝纤维的主要成分是 蛋白质， 石墨烯 属于单质，碳纳米管在合适的分散剂中才能形成胶体分散系。
11．【答案】（1）水硬；水泥；沙子；水泥；沙子；碎石
（2）碳酸钠；碳酸钙；二氧化硅(写俗称或化学式均可)
【知识点】水泥的主要化学成分、生产原料及其用途
【解析】【解答】（1）水泥具有水硬性和强吸水性；水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，是常用的建筑黏合剂；混凝土是水泥、沙子和碎石的混合物，用钢筋做结构的混凝土强度很大。
（2）玻璃的生产原料是碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅。
【分析】（1）根据水泥和混凝土的组成进行分析；
（2）根据玻璃的生成原料进行分析；
12．【答案】（1）SiO2+ 2C Si + 2CO↑
（2）Si + 3HCl SiHCl3+ H2 (或加热)
（3）蒸馏；H4SiO4 (或H2SiO3). H2、HCl
（4）SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl
（5）H2、HCl
【知识点】含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】（1）化学方程式为 SiO2+ 2C Si + 2CO↑
（2）由反应物和生成物可推方程式为 Si + 3HCl SiHCl3+ H2 (或加热)
（3）根据熔沸点可知，操作流程依次为沉降、冷凝、和蒸馏
可燃性气体为氢气， 能生成氢气则说明硅元素的化合价要升高，则产物为硅酸，剩下来的氯就形成HCl
（4）还原炉中是得到纯硅的反应，根据反应物和生成物可推化学方程式为 SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl
（5）根据示意图可知，水解过程中产生的氢气和氯化氢也能循环使用
【分析】（1）注意：该条件下C只能变成CO，不能到二氧化碳
（3）可根据熔沸点来选择提纯方法
（5）可根据示意图来找出循环物质。
13．【答案】（1）SiO2 + 2C Si + 2CO↑
（2）b
（3）防止加热条件下H2与空气混合爆炸；Mg与SiO2的反应是放热反应
（4）Mg2Si＋4HCl= 2MgCl2＋SiH4↑；SiH4＋2O2 = SiO2↓＋2H2O
【知识点】硅和二氧化硅
【解析】【解答】碳和二氧化硅在高温下反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2 + 2C Si + 2CO↑。（2）Mg可以与CO2、N2发生化学反应，Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护气；选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥，答案选b；（3）装置中有空气，若不用氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气；Mg与SiO2反应的条件是加热，当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，这说明Mg与SiO2的反应是放热反应；（4）Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），其反应的方程式为：Mg2Si＋4HCl＝2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为SiH4＋2O2 ＝SiO2↓＋2H2O，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星。
【分析】碳和二氧化硅反应生成硅和CO，据此书写方程式；
Mg为活泼金属，在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，在工业中利用镁制取硅：需排尽装置中的空气，实验中应通入气体X作为保护气，X由稀硫酸制得，根据题干（1）信息可知，用锌和稀硫酸制得的氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气，X为氢气，通过浓硫酸进行干燥，据此分析解答
14．【答案】（1）4 Ce(OH)CO3+O2=4CeO2+4CO2+2H2O
（2）
（3）后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化,加入氯水若不变红色,证明洗涤干净；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；冷却结晶65.30%；偏高
【知识点】氧化还原反应；电极反应和电池反应方程式；化学实验方案的评价
【解析】【解答】（1）Ce(OH)CO3变成CeO2失去1个电子，氧气得到4个电子，所以二者比例为4:1，方程式为4 Ce(OH)CO3+O2=4CeO2+4CO2+2H2O。
（2）电解熔融状态的 二氧化铈可制备铈，在阴极得到铈，阴极是铈离子得到电子生成铈，电极反应为 。
（3）滤渣A为氧化铁，二氧化铈和氧化亚铁，与硫酸反应后溶液中存在铁离子和亚铁离子。固体表面可吸附铁离子或亚铁离子，检验滤渣B已经洗净的方法是取最后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化,加入氯水若不变红色,证明洗涤干净。二氧化铈与过氧化氢反应生成硫酸铈和水，方程式为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；根据流程分析，由溶液生成固体，应先蒸发浓缩，然后冷却结晶。称取0.536g样品，加入硫酸溶解，用硫酸亚铁溶液滴定，消耗25毫升，方程式为：Ce4++ Fe2++= Ce3++ Fe3+,根据元素守恒分析，Ce(OH)4的物质的量等于亚铁离子物质的量=0.0025mol，含量为0.0025×140/0.536="65.30%" ；硫酸亚铁在空气中被氧化，消耗硫酸亚铁增多，测定产品的质量分数偏高。
【分析】（1）根据氧化还原反应规律书写化学方程式；
（2）电解池的阴极发生还原反应；
（3）根据流程关系图分析各步操作、发生的反应等，然后进行计算产品纯度。
1 / 1高中化学人教版（2019）必修第二册 第五章第三节 无机非金属材料
一、单选题
1．（2020高二上·长春期中）现代光学及光纤制品的基本原料是（ ）
A．SiO2 B．Cu C．Al D．C
【答案】A
【知识点】硅和二氧化硅
【解析】【解答】A. 二氧化硅具有良好的光学效果，是高性能通讯材料光导纤维的主要原料，故A符合题意；
B. 铜是电的良导体，不是良好的光学材料，故B不符合题意；
C. 铝是电的导体，不是良好的光学材料，故C不符合题意；
D. 碳元素形成的单质石墨是电的良导体，不是良好的光学材料，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】现代光学及光纤制品的基本原料是二氧化硅，铜、铝、碳不具有良好的光学性，不是现代光学及光纤的基本原料，据此即可解答。
2．（2020高一上·长春月考）下列物质中属于酸性氧化物，但不能与水反应的是（ ）
A．Na2O B．SiO2 C．CO D．SO2
【答案】B
【知识点】二氧化硫的性质；硅和二氧化硅；物质的简单分类；钠的氧化物
【解析】【解答】A. Na2O属于碱性氧化物，与水反应生成氢氧化钠，A不符合；
B. SiO2能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，但是二氧化硅难溶于水，B符合；
C. CO不是酸性氧化物，也不溶于水，C不符合；
D. SO2能和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，易溶于水生成亚硫酸，D不符合；
故答案为：B。
【分析】氧化物是由两种元素组成并且一种元素是氧元素的化合物，能和碱反应生成盐和水的氧化物属于酸性氧化物，据此解答。
3．（2020高三上·梅河口月考）下列表述中正确的是（ ）
①提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
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氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料
④光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
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．①②③ B．②④ C．①③⑤ D．③④⑤
【答案】C
【知识点】无机非金属材料；含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】①水泥是传统的无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故①符合题意；②玛瑙的主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐，故②不符合题意；③氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷的成分是无机化合物，属于新型无机非金属材料，故③符合题意；④光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅性质稳定，耐腐蚀，故④不符合题意；⑤硅是良好的半导体，太阳能电池的主要成分是硅单质，太阳能是清洁能源，故⑤符合题意；
故答案为C。
【分析】①依据水泥的成分是硅酸盐分析；
②依据玛瑙的成分是晶体二氧化硅的存在形式分析判断；
③依据氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷的成分是无机化合物分析；
④依据光导纤维的主要成分是二氧化硅的特性分析判断；
⑤依据晶体硅可以制太阳能电池分析.
4．（2020·丰台模拟）2020年2月4日投入使用的武汉火神山医院在建设中使用了大量建筑材料。下列主要成分为无机非金属材料的是（ ）
A．瓷砖
B．硫氧镁彩钢板
C．塑料管道
D．螺纹钢
【答案】A
【知识点】无机非金属材料
【解析】【解答】A．瓷砖为硅酸盐材料属于无机非金属材料，A项符合题意；
B．钢板属于金属材料，B项不符合题意；
C．塑料属于有机高分子材料，C项不符合题意；
D．螺纹钢属于金属材料，D项不符合题意；
故答案为：A。
【分析】区分无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料的用途。
5．（2020高三上·黑龙江开学考）某学生进行了如下实验：
编号 I II
实验
现象 a中产生凝胶状沉淀 b中凝胶状沉淀溶解，c中无明显变化
下列结论正确的是（ ）
A．由I能说明酸性H2CO3> H2SiO3
B．由II可知结合氢离子的能力CO32- > HCO3-
C．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2，发生反应SiO32- +CO2+H2O=CO32-+H2SiO3↓
D．将新制的硅酸与硅酸钠溶液混合不会出现明显现象
【答案】B
【知识点】硅酸的性质及制法；含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】A.为除去盐酸，不能确定硅酸钠是与盐酸反应，还是与二氧化碳反应，故A不符合题意
B.b中凝胶状沉淀溶解，而c中无明显现象，故碳酸根结合氢离子的能力较强，故B符合题意
C.由第二组实验可知，硅酸的酸性强于碳酸氢根，故反应为 SiO32- +2CO2+2H2O=2HCO3-+H2SiO3↓，故C项不符合题意
D.能形成硅酸凝胶，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】根据二组实验可知，硅酸的酸性强于碳酸氢根，弱于碳酸，故结合氢离子的能力碳酸根结合氢离子的能力较强
6．（2020高二下·大庆期末）下列各组物质中，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系的组合有（ ）
序号 X Y Z W
① Si Na2SiO3 H2SiO3 SiO2
② Na NaOH Na2CO3 NaCl
③ Cl2 Ca(ClO)2 HClO HCl
④ Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)2
A．②③ B．①③④ C．①④ D．①②③
【答案】D
【知识点】氯气的化学性质；含硅矿物及材料的应用；钠的重要化合物；铁盐和亚铁盐的相互转变
【解析】【解答】①Si Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系；
②Na NaOH Na2CO3 NaCl Na，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系；
③Cl2 Ca（ClO）2 HClO HCl Cl2，满足表中图示物质在一定条件下一步转化关系；
④Fe与Cl2反应可生成FeCl3，FeCl3与Fe反应可得到FeCl2，FeCl2与氢氧化钠生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁得不到Fe，故不满足题意；
故答案为：D。
【分析】①硅与氢氧化钠生成硅酸钠，与盐酸反应生成硅酸，受热分解成二氧化硅，与碳共热反应生成硅单质；
②钠与水生成氢氧化钠，通二氧化碳生成碳酸钠，与盐酸反应生成氯化钠，电解成钠；
③氯气与熟石灰生成次氯酸钙，与二氧化碳生成次氯酸，见光分解成氯化氢气体，二氧化锰反应生成氯气；
④铁与氯气生成氯化铁，溶液种与铁单质生成氯化亚铁，与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁；
7．（2020 新高考I）下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是（ ）
A．键能 、 ，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH4中Si的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此SiH4还原性小于CH4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成 键
【答案】C
【知识点】碳族元素简介
【解析】【解答】A．因键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A不符合题意；
B．SiC的成键和结构与金刚石类似均为原子晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度和很大，B不符合题意；
C．SiH4中Si的化合价为+4价，C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si，则Si的阴离子的还原性强于C的阴离子，则SiH4的还原性较强，C符合题意；
D．Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A．键能越大越稳定，越小越易分解；
B．SiC与金刚石均为原子晶体，硬度大；
C．C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si；
D．Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键。
8．（2020高一上·宣城期末）我国的瓷器以“入窑一色，出窑万彩"的神奇窑变而着称。下列关于陶瓷的说法正确的是（ ）
A．瓷器中含有许多金属元素，因此陶瓷属于金属材料
B．高品质的白瓷晶莹剔透，属于纯净物
C．氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料
D．“窑变”是高温下釉料中某些金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
【答案】D
【知识点】硅和二氧化硅；无机非金属材料
【解析】【解答】A．瓷器的主要成分为硅酸盐，则为无机非金属材料，A不符合题意；
B．瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，B不符合题意；
C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C不符合题意；
D．不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．瓷器属于硅酸盐工业；
B．瓷器是多种硅酸盐的混合物；
C．氮化硅陶瓷属于新材料；
D．不同的金属氧化物由于高温发生氧化还原反应导致颜色变化。
9．（2020高一上·长春期末）下列关于SiO2和Si的叙述中，正确的是（ ）
A．都能跟强碱溶液反应，都不会跟任何酸反应
B．都能跟烧碱反应，都不会跟纯碱反应
C．Si能跟某些非金属单质反应，SiO2跟任何非金属单质都不反应
D．两者都是空间立体网状结构，熔点和沸点都比较高
【答案】D
【知识点】硅和二氧化硅
【解析】【解答】A.二者都可以和氢氟酸反应，A项不符合题意；
B.二者都可以和烧碱反应， 还能和纯碱在高温下反应得到硅酸钠，B项不符合题意；
C. 可以与氢气或者氟气反应，C项不符合题意；
D.二者都是由原子直接构成的空间立体网状结构，熔沸点较高，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.都能跟强碱溶液法反应，但硅、二氧化硅能和氢氟酸反应；
B.都能跟烧碱反应，二氧化硅能跟纯碱反应；
C.硅能跟某些非金属反应，二氧化硅也能与非金属反应；
D.二氧化硅和硅都是通过共价键形成原子晶体，熔点和沸点都比较高。
10．（2020高二下·定兴月考）清华大学的科学家将古老的养蚕技术与时兴的碳纳米管和石墨烯结合，发现通过给蚕宝宝喂食含有碳纳米管和石墨烯的桑叶，可以获得更加牢固的蚕丝纤维。已知：当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。下列说法正确的是（ ）
A．蚕丝纤维的主要成分是纤维素
B．石墨烯像烯烃一样，是一种有机物
C．碳纳米管和石墨烯互为同素异形体
D．碳纳米管具有丁达尔效应
【答案】C
【知识点】同素异形体
【解析】【解答】A.蚕丝的主要成分是蛋白质，故A不符合题意；
B.石墨烯是一种很薄的石墨片，属于单质，而有机物烯烃中含有碳、氢元素，故B不符合题意；
C.碳纳米管和石墨烯是碳元素的不同单质互为同素异形体，故C符合题意；
D.碳纳米管在合适的分散剂中才能形成胶体分散系，故D不符合题意
【分析】 蚕丝纤维的主要成分是 蛋白质， 石墨烯 属于单质，碳纳米管在合适的分散剂中才能形成胶体分散系。
二、综合题
11．（2020高二上·芜湖期末）现代化城市建设离不开各种材料。
（1）水泥具有 性和强吸水性；水泥砂浆是 、 和水的混合物，是建筑用黏合剂；混凝土是 、 和 的混合物，用钢筋做结构的混凝土强度很大。
（2）玻璃生产的主要原料是 、 和 。
【答案】（1）水硬；水泥；沙子；水泥；沙子；碎石
（2）碳酸钠；碳酸钙；二氧化硅(写俗称或化学式均可)
【知识点】水泥的主要化学成分、生产原料及其用途
【解析】【解答】（1）水泥具有水硬性和强吸水性；水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，是常用的建筑黏合剂；混凝土是水泥、沙子和碎石的混合物，用钢筋做结构的混凝土强度很大。
（2）玻璃的生产原料是碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅。
【分析】（1）根据水泥和混凝土的组成进行分析；
（2）根据玻璃的生成原料进行分析；
12．（2020高三上·黑龙江开学考）硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
（1）工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃生成粗硅的化学方程式为 。
（2）在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式_ 。
（3）有关物质的熔沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_ ；
SiHCl3极易水解且生成某种可燃性气体，其完全水解的产物为_ 。
物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4
熔点/℃ 1410 -70.4 -126.5 -122 -118 -114.2 -185
沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
（4）还原炉中发生的化学反应为：
。.
（5）上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外， 还有_ 。
【答案】（1）SiO2+ 2C Si + 2CO↑
（2）Si + 3HCl SiHCl3+ H2 (或加热)
（3）蒸馏；H4SiO4 (或H2SiO3). H2、HCl
（4）SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl
（5）H2、HCl
【知识点】含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】（1）化学方程式为 SiO2+ 2C Si + 2CO↑
（2）由反应物和生成物可推方程式为 Si + 3HCl SiHCl3+ H2 (或加热)
（3）根据熔沸点可知，操作流程依次为沉降、冷凝、和蒸馏
可燃性气体为氢气， 能生成氢气则说明硅元素的化合价要升高，则产物为硅酸，剩下来的氯就形成HCl
（4）还原炉中是得到纯硅的反应，根据反应物和生成物可推化学方程式为 SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl
（5）根据示意图可知，水解过程中产生的氢气和氯化氢也能循环使用
【分析】（1）注意：该条件下C只能变成CO，不能到二氧化碳
（3）可根据熔沸点来选择提纯方法
（5）可根据示意图来找出循环物质。
三、实验探究题
13．（2020高二上·福贡期末）
（1）工业上通常利用SiO2和碳反应来制取硅，写出反应的化学方程式 。工业上还可以利用镁制取硅，反应为2Mg+SiO2=2MgO+Si，同时会发生副反应：2Mg + Si=Mg2Si。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置，试回答下列问题：
（2）由于O2和H2O（g）的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用 (填序号)。
a.石灰石
b.锌粒
c.纯碱
（3）实验开始时，必须先通一段时间X气体，再加热反应物，其理由是 ；当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是 。
（4）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因是副产物Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷）气体，然后SiH4自燃。用化学方程式表示这两个反应① ，② 。
【答案】（1）SiO2 + 2C Si + 2CO↑
（2）b
（3）防止加热条件下H2与空气混合爆炸；Mg与SiO2的反应是放热反应
（4）Mg2Si＋4HCl= 2MgCl2＋SiH4↑；SiH4＋2O2 = SiO2↓＋2H2O
【知识点】硅和二氧化硅
【解析】【解答】碳和二氧化硅在高温下反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2 + 2C Si + 2CO↑。（2）Mg可以与CO2、N2发生化学反应，Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护气；选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥，答案选b；（3）装置中有空气，若不用氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气；Mg与SiO2反应的条件是加热，当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，这说明Mg与SiO2的反应是放热反应；（4）Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），其反应的方程式为：Mg2Si＋4HCl＝2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为SiH4＋2O2 ＝SiO2↓＋2H2O，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星。
【分析】碳和二氧化硅反应生成硅和CO，据此书写方程式；
Mg为活泼金属，在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，在工业中利用镁制取硅：需排尽装置中的空气，实验中应通入气体X作为保护气，X由稀硫酸制得，根据题干（1）信息可知，用锌和稀硫酸制得的氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气，X为氢气，通过浓硫酸进行干燥，据此分析解答
14．（2018高三上·云南期中）在平板电视显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末中含有二氧化铈(CeO2)。
（1）在空气中煅烧Ce(OH)CO3可制备CeO2，该反应的化学方程式 ；
（2）已知在一定条件下，电解熔融状态的CeO2可制备Ce，写出阴极的电极反应式 ；
（3）某课题组用上述废玻璃粉末(含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其它少量不溶于稀酸的物质)为原料，设计如图流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵。
①过滤得到滤渣B时，需要将其表面杂质洗涤干净。洗涤沉淀的操作是 。
②反应①的离子方程式为 。
③如下图，氧化还原滴定法测定制得的Ce(OH)4产品纯度。
该产品中Ce(OH)4的质量分数为 (保留两位有效数字)。若滴定所用FeSO4溶液已在空气中露置了一段时间，则测得该Ce(OH)4产品的纯度 (“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【答案】（1）4 Ce(OH)CO3+O2=4CeO2+4CO2+2H2O
（2）
（3）后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化,加入氯水若不变红色,证明洗涤干净；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；冷却结晶65.30%；偏高
【知识点】氧化还原反应；电极反应和电池反应方程式；化学实验方案的评价
【解析】【解答】（1）Ce(OH)CO3变成CeO2失去1个电子，氧气得到4个电子，所以二者比例为4:1，方程式为4 Ce(OH)CO3+O2=4CeO2+4CO2+2H2O。
（2）电解熔融状态的 二氧化铈可制备铈，在阴极得到铈，阴极是铈离子得到电子生成铈，电极反应为 。
（3）滤渣A为氧化铁，二氧化铈和氧化亚铁，与硫酸反应后溶液中存在铁离子和亚铁离子。固体表面可吸附铁离子或亚铁离子，检验滤渣B已经洗净的方法是取最后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化,加入氯水若不变红色,证明洗涤干净。二氧化铈与过氧化氢反应生成硫酸铈和水，方程式为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；根据流程分析，由溶液生成固体，应先蒸发浓缩，然后冷却结晶。称取0.536g样品，加入硫酸溶解，用硫酸亚铁溶液滴定，消耗25毫升，方程式为：Ce4++ Fe2++= Ce3++ Fe3+,根据元素守恒分析，Ce(OH)4的物质的量等于亚铁离子物质的量=0.0025mol，含量为0.0025×140/0.536="65.30%" ；硫酸亚铁在空气中被氧化，消耗硫酸亚铁增多，测定产品的质量分数偏高。
【分析】（1）根据氧化还原反应规律书写化学方程式；
（2）电解池的阴极发生还原反应；
（3）根据流程关系图分析各步操作、发生的反应等，然后进行计算产品纯度。
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