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知识思维导图
第三节 无机非金属材料
课程学习目标
1．通过查阅资料，了解传统无机非金属材料的原料、成分，认识无机非金属材料在生产中的应用。
2．通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。
3．通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。
【新知学习】
知识点01传统无机非金属材料
人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。
一．硅酸盐材料
传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。
1.硅酸盐的结构、特点
结构 特点
硅氧四面体 硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点
2.陶瓷
产品 主要原料 制备过程 生产应用
陶瓷 黏土 原料经高温烧结而成 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
3.玻璃和水泥
产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途
普通 玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、 CaSiO3、SiO2 建筑材料、光学仪器、各种器皿、 高强度复合材料等
水泥 石灰石、黏土 水泥回转窑 硅酸盐 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土,大量用于建筑和水利工程
知识点02 硅
1.硅元素的存在
①硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于 氧 ，在地壳中含量居第 二 位。硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以 化合态 态形式存在。 二氧化硅 是硅最重要的化合物。
②硅原子和碳原子最外层电子数为 4 个，它们既 难 失去电子，也 难 得到电子，其中 碳 是构成有机物的主要元素， 硅 是构成岩石与许多矿物的基本元素。
2、硅单质的存在形式与结构：
3、硅的性质：
（1）物理性质:
色态：有金属光泽的灰黑色固体。（有金属光泽但不是金属）
熔点高(1410℃)硬度大、有脆性。
导电性：介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。
化学性质
硅原子最外层有4个电子,得失电子都较难,常温下,化学性质不活泼。
①常温下,除与F2、氢氟酸和强碱溶液反应外,硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。
与F2反应：
Si+2F2=SiF4
与氢氟酸反应：
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
与强碱反应：
Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑
Si是能与NaOH反应放出氢气的的非金属单质，Al是能与碱放出氢气的金属单质，主观题可以此为突破口来解答。
②加热时，硅可以与氧气、氯气、碳等发生化合反应。
与氧气反应：
Si+O2SiO2
与氯气反应：
Si+2Cl2SiCl4
与碳反应：
Si+CSiC
4.硅的工业制法及提纯
涉及的化学方程式：
①SiO2+2C Si+2CO↑
②Si+3HCl SiHCl3+H2
③SiHCl3+H2 Si+3HCl
（3）硅的用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
知识点03二氧化硅
二氧化硅的存在：
2.二氧化硅中每个Si周围结合 4 个O，Si在 中心 ，O在 4个顶角 ； 许多个这样的四面体又通过顶角的 O 相连，每个 O 与 2个Si 相结合，二氧化硅晶体中Si和O按 1:2 的比例组成 立体网状 结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点 高 ，硬度 大 ， 不 导电， 不 溶于水，化学性质 稳定 。
3.二氧化硅的物理性质：
纯净的二氧化硅是无色透明的、熔沸点高、硬度大、不导电、不溶于水。
4.二氧化硅的化学性质：
稳定性：
二氧化硅化学性质不活泼，通常情况下不与水、酸（氢氟酸除外）反应。
酸性氧化物的通性：
与碱反应：
SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O
与碱性氧化物反应：
SiO2+CaOCaSiO3
注意：氢氧化钠不可以用磨口玻璃瓶保存，同时石英坩埚不可加热或融化氢氧化钠。
弱氧化性：
SiO2+CSi+2CO↑
与某些盐反应：
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
SiO2+Na2CO3NaSiO3+CO2↑
硅酸的酸性弱于碳酸，但是二氧化硅在高温下却可以与碳酸盐反应，是因为该反应不在水溶液中进行，生成的二氧化碳离开反应体系，会促进反应的进行（遵循高沸点物质制取低沸点物质的原理）。
特殊性（与氢氟酸反应）：
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
5.二氧化硅的用途：
主要成分是二氧化硅的沙子是建筑的主要材料。
纯净的二氧化硅现代光学与光纤制品的基本原料，水晶可以制造电子工业里的重要部件。
石英、玛瑙是制造工艺饰品的原材料。
【思考】
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）
氢氧化钠与二氧化硅反应生成硅酸钠，使瓶口黏结无法打开
知识点04硅酸盐和硅酸
一、硅酸盐
1、硅酸盐的组成：
硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。它们种类繁多,结构复杂,组成各异。硅酸盐大多难溶于水,化学性质稳定。
特点：
硅酸盐大多硬度高、难溶于水，耐高温、耐腐蚀。
4、硅酸钠（Na2SiO3）：
Na2SiO3是最简单的硅酸盐,其水溶液是一种无色黏稠状的液体,俗称水玻璃,黏性很强,常用作建筑、玻璃、纸张等的黏结剂。
物理性质：
能溶于水。
化学性质
①水溶液呈碱性，能使酚酞试液变红。
②与CO2的反应：
SiO32-+ CO (少量)+ H2O= H2SiO3↓ + CO32-
SiO32-+ 2CO (过量)+ H2O=H2SiO3↓ + 2HCO3-。
用途:制备硅胶和木材防火剂。硅酸钠能与比硅酸酸性强的一些酸反应,生成难溶于水的硅酸。
二、 硅酸
物理性质：
难溶于水的白色固体。
化学性质：
弱酸性：酸性弱于碳酸。
制备：
Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
硅胶：
制备：硅酸凝胶硅酸干凝胶。
物理性质：多孔，吸水能力强。
用途：实验室、食品药品干燥剂；催化剂载体。
知识点05新型无机非金属材料
1.新型陶瓷
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料。
其它新型陶瓷
材料类别 主要特性 示例 用途
高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
压电陶瓷 具有电学特性 钛酸钡陶瓷 声呐系统、气象探测等
透明陶瓷 具有光学特性 氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷 高压钠灯、激光器和高温探测窗等
超导陶瓷 具有超导性 超导陶瓷 电力、交通、医疗等
2.碳纳米材料
(1)富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为C60。
(2)碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产复合材料、电池和传感器等。
(3)石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,其电阻率低、热导率高，具有很高的强度，应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料。
3.特殊功能的含硅材料：
①含4%硅的硅钢具有 导磁 性，主要用作 变压器的铁芯 ；
②人工合成的硅橡胶是最好的 既耐高温又耐低温 的橡胶，用于 火箭、飞机、导弹的零件和绝缘材料 ；
③人工制造的分子筛，主要用作 吸附剂和催化剂 。
【拓展培优】
【问题探究】
一．二氧化碳与二氧化硅的性质比较
1．盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞，你知道这是为什么吗？
试剂瓶的瓶塞一般是毛玻璃，易与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠溶液，从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而难以打开，所以盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞。
2．SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？
SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。
【知识归纳总结1】
二氧化碳与二氧化硅的性质比较
物质 二氧化硅 二氧化碳
存在 存在于岩石、沙子、石英、水晶、硅藻土中 空气，燃料的燃烧产物
物理性质 固体，难溶于水，熔、沸点高，硬度大 通常情况下为无色无味气体，密度比空气大，微溶于水
化学性质 ①与水反应 不反应 CO2＋H2O??H2CO3
②与酸反应 只与氢氟酸反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应
③与碱液 (NaOH)反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡皮塞) CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3
④与碱性氧化物反应 如与CaO反应： SiO2＋CaOCaSiO3 如与Na2O反应： CO2＋Na2O===Na2CO3
⑤与碳反应 SiO2＋2CSi＋2CO↑ CO2＋C2CO
用途 制饰品、坩埚、光导纤维 干冰用于人工降雨
【典例1】（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）下面有四个SiO2参与的反应，由该反应得出的结论正确的是
A．由反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O可知SiO2是碱性氧化物
B．由反应 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3+CO2可知H2SiO3酸性比H2CO3强
C．由反应 SiO2＋2CSi+2CO↑可知C的非金属性比Si强
D．由反应 SiO2+2OH- =SiO+H2O可知盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应使用橡胶塞而不用玻璃塞
【答案】D
【详解】A．反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O生成气体促使反应进行，二氧化硅和NaOH溶液反应生成盐和水，所以二氧化硅属于酸性氧化物，A错误；
B．反应是在非水溶液状态下进行的，不能说明H2SiO3酸性比H2CO3强，实际H2SiO3酸性比H2CO3弱，B错误；
C．高温下碳的还原性比硅强，但不能说明C、Si的非金属性强弱，C错误；
D．碳酸钠溶液显碱性，会和玻璃中二氧化硅反应生成硅酸钠，故盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应使用橡胶塞而不用玻璃塞，D正确；
故选D。
（变式训练1）（23-24高一下·四川达州·期中）下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是
A．氢氧化钠腐蚀磨口玻璃塞：SiO2+2OH-=+H2O
B．氯化铝液中滴加氨水，生成沉淀：Al3++3OH-=Al(OH)3↓
C．BaSO3和稀硝酸：BaSO3+2H+=Ba2++H2O+SO2↑
D．84消毒液与洁厕灵混用产生有毒气体：ClO-+Cl-+H+=Cl2↑+OH-
【答案】A
【详解】A．氢氧化钠腐蚀磨口玻璃塞，是由于NaOH能够与玻璃中的SiO2反应产生Na2SiO3、H2O，该反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=+H2O，A正确；
B．氨水中的一水合氨是弱电解质，应该写化学式，该反应的离子方程式为：Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3，B错误；
C．HNO3具有强氧化性，会将BaSO3氧化为BaSO4，HNO3被还原为NO，反应的离子方程式应该为：3BaSO3+2H++2=3BaSO4+2NO↑+H2O，C错误；
D．在酸性溶液中，H+与OH-会发生反应而不能大量共存，因此酸性溶液中不能含有大量OH-，84消毒液与洁厕灵混用产生有毒气体，该气体是Cl2，反应的离子方程式应该为：ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，D错误；
故合理选项是A。
二．高纯硅的制备原理
其中涉及的主要化学反应：
SiO2＋2CSi＋2CO↑
Si＋3HClSiHCl3＋H2
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
【典例2】 （23-24高一下·广东茂名·期末）工业制备高纯硅的原理示意图如下：
下列说法错误的是
A．硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在
B．反应①为
C．反应③中的不可用焦炭代替
D．上述流程中能循环利用的物质有、HCl
【答案】B
【分析】石英砂主要成分是二氧化硅，与焦炭反应生成硅和CO，粗硅和HCl在高温下反应生成SiHCl3和氢气，SiHCl3和氢气再反应生成纯硅和HCl；
【详解】A．自然界中不存在游离态硅，硅为亲氧元素，硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在，A正确；
B．根据原理图，反应①为二氧化硅和焦炭在高温下反应生成硅和CO，反应方程式为(粗)，B错误；
C．反应③中的用焦炭代替会产生杂质，C正确；
D．流程②、③中分别会有、HCl生成，所以整个流程中能循环利用的物质有和HCl，D正确；
故选B。
（变式训练2）（23-24高一下·广东广州·期中）如图所示是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。
下列说法错误的是
A．步骤①中反应的化学方程式：
B．石英砂的主要成分二氧化硅可分别与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，故它属于两性氧化物
C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有和
D．若混合物分离后，得到的物质的量之比为，则理论上需要额外补充
【答案】B
【分析】石英砂中主要成分为SiO2，与碳在高温下反应生成粗硅，，粗硅与HCl在300℃以上反应生成SiHCl3，SiHCl3中含有少量氢气以及SiCl4，SiCl4可被氢气还原为SiHCl3，纯SiHCl3在高温的条件下与H2反应生成纯Si，SiHCl3+H2Si+3HCl，据此回答。
【详解】A．根据分析，步骤①中反应的化学方程式为，故A正确；
B．二氧化硅只能与氢氟酸反应，且生成物不是盐，而二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，其属于酸性氧化物，故B错误；
C．结合反应过程，和可循环使用，故C正确；
D．根据SiCl4+H2SiHCl3+HCl，SiHCl3+H2Si+3HCl，1molSiCl4和1molSiHCl3 完全转化为Si共需要 3molH2，现有 SiCl4、SiHCl3、H2 的物质的量之比为1：1：1，则理论上需要额外补充 H2，故D正确；
故选B。
【课堂检测】
一、单选题
1．（23-24高一下·湖南长沙·期中）化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是
A．歼-20战斗机采用大量先进复合材料、石墨烯材料等，其中石墨烯材料属于有机高分子材料
B．“天宫二号”空间运行的动力源泉—太阳能电池帆板，核心材料为晶体硅
C．玻璃、水泥、光导纤维等均属于硅酸盐材料
D．城市建筑群易受酸雨腐蚀，pH<7的雨水为酸雨
【答案】B
【详解】A．石墨烯属于无机非金属材料，A错误；
B．太阳能电池帆板的核心材料为晶体硅，B正确；
C．玻璃、水泥属于硅酸盐材料，光导纤维为SiO2，不属于硅酸盐材料，C错误；
D．pH<5.6的雨水为酸雨，D错误；
故选B。
2．（23-24高一下·辽宁·期中）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，下图是工业制备高纯硅的原理示意图：
下列叙述错误的是
A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：1
B．反应②的产物为SiHCl3和H2
C．整个操作流程都需要隔绝空气
D．H2、HCl都能在该流程中循环利用
【答案】A
【分析】反应①发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑，反应②是Si+3HClSiHCl3+H2，反应③是SiHCl3+H2Si+3HCl；
【详解】A．反应①发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑，硅元素化合价降低，SiO2是氧化剂，碳元素化合价升高，C是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，A错误；
B．反应②的反应方程式是Si+3HClSiHCl3+H2，产物为SiHCl3和H2，B正确；
C．为防止硅被氧化，以及防止氢气发生爆炸，整个操作流程都需要隔绝空气，C正确；
D．氢气可循环到步骤③利用，HCl可循环到步骤②利用，D正确；
故选A。
3．（2025高一·全国·专题练习）单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①；②；③。
下列有关上述三个反应的叙述，不正确的是
A．①②③为置换反应 B．①②③均为氧化还原反应
C．反应①③中硅元素均被还原 D．由反应①可知，非金属性
【答案】D
【详解】A．由方程式可知，反应①②③都是有单质参加有单质生成的置换反应，故A正确；
B．由方程式可知，反应①②③都有元素发生化合价变化，均为氧化还原反应，故B正确；
C．由方程式可知，反应①③中硅元素的化合价均降低被还原，二氧化硅和三氯硅烷是反应的氧化剂，故C正确；
D．同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，则碳元素的非金属性强于硅元素，故D错误；
故选D。
4．（23-24高一下·辽宁沈阳·期中）下列有关硅及其化合物的说法中正确的是
A．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．二氧化硅能与氢氧化钠、氢氟酸反应，是两性氧化物
D．在粗硅的制取中会发生反应，硅元素被还原，所以碳的还原性比硅的还原性强
【答案】A
【详解】A．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，A正确；
B．硅酸钠属于盐，溶液显碱性，所以硅酸钠溶液不可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中，应该用橡胶塞，B错误；
C．二氧化硅能与氢氧化钠、氢氟酸反应，但属于酸性氧化物，C错误；
D．Si的还原性比C的强，反应在高温下进行，且产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，D错误；
故选A。
5．（23-24高一下·四川·期中）NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．合成氨工业中，消耗1molH2生成极性键数为2NA
B．17gNH3完全溶于水中，所得溶液中NH3 H2O微粒数目为NA
C．60g二氧化硅晶体中含有NA个二氧化硅分子
D．1molCu与足量S在加热时完全反应，转移电子数目为2NA
【答案】A
【详解】A．合成氨中发生反应：N2+3H22NH3，其中根据方程式关系：消耗3molH2，生成6molN－H(极性键)，则消耗1molH2生成极性键数为2NA，所以A正确；
B．氨气溶于水，形成氨水溶液，氨水中的微粒不只是NH3·H2O，故B错误；
C．SiO2晶体不是分子构成，是原子构成，无SiO2分子，所以C错误；
D．Cu与S反应生成Cu2S，1molCu转移1mol e-，电子转移数为NA，所以D错误；
故答案选A。
6．（23-24高一下·广东·阶段练习）台山玉有“台山有玉胜田黄”之誉，其主要成分为，还含有少量的、、、、等。下列说法正确的是
A．为两性氧化物
B．为离子化合物
C．台山玉含有金属离子，能导电
D．台山玉硬度大，可用作研钵材料
【答案】D
【详解】A．SiO2能与碱反应生成硅酸盐和水，而与HF反应是其特性，不是通性，且与HF反应不生成盐和水，故SiO2为酸性氧化物，A错误；
B．中只有共价键，为共价化合物，B错误；
C．台山玉中含有金属离子，但由于固体中离子不能自由移动，故不能导电，C错误；
D．台山玉主要成分为SiO2，硬度大，可用作研钵材料，D正确；
本题选D。
7．（23-24高一下·广东深圳·期中）牙膏是常见的日用化学品，牙膏中常添加摩擦剂CaCO3和SiO2，下列说法错误的是
A．CaCO3和SiO2均难溶于水
B．SiO2不能与任何酸反应
C．SiO2为酸性氧化物
D．CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2是制玻璃的原理之一
【答案】B
【详解】A．CaCO3和SiO2均难溶于水，故A正确；
B．二氧化硅常温下能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水，故B错误；
C．二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，属于酸性氧化物，故C正确；
D．制造玻璃的反应有：碳酸钙与二氧化硅反应生成硅酸钙和二氧化碳，碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2是制玻璃的原理之一，故D正确；
故选：B。
8．（23-24高一下·江苏无锡·期中）无锡窑群遗址博物馆，位于古运河与伯渎港交汇处，它是我国第一座全面展示中国砖瓦发展史的主题博物馆。下列叙述正确的是
A．展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有
B．墙体使用的砖瓦、水泥都是硅酸盐材料
C．陈列的砖瓦的原料有高岭土，其中硅元素的化合价为价
D．青砖的青色主要来自氧化铁
【答案】B
【详解】A．钢化玻璃与普通玻璃的主要成分相同(只是制造的工艺不同)，主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，A项错误；
B．砖瓦和水泥都是硅酸盐制品，B项正确；
C．高岭土应该表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，其中硅元素的化合价为+4价，C项错误；
D．青砖的青色主要来自氧化铁，D项错误；
故选：B。
9．（24-25高一上·浙江·期中）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。从石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应流程如下：
下列说法不正确的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．反应①②③均为氧化还原反应
C．流程中和可以循环利用
D．反应②与反应③互为可逆反应
【答案】D
【详解】A．制备粗硅的反应方为石英砂和碳高温生成CO和粗硅，为，A正确；
B．反应①中碳、硅元素化合价改变；②中硅、氢元素化合价改变，③氢、硅元素化合价改变，均为氧化还原反应，B正确；
C．在反应②中产生H2，可用于反应③还原SiHCl3制取Si单质，反应③产生的HCl可与粗硅反应制取SiHCl3，因此流程中HCl和H2可以循环利用，C正确；
D．反应②③反应温度不同，因此反应②与反应③不能互为可逆反应，D错误；
故选D。
10．（23-24高一下·江苏无锡·期中）下列转化通过一步反应不能直接完成的是
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
A．①④⑧ B．②⑤⑦ C．③④⑥ D．①
【答案】A
【详解】①N2与氧气反应生成NO，再与氧气反应生成NO2，需两步完成；
②NO2与水反应生成硝酸和NO，一步完成；
③NH3与氧气发生催化氧化反应生成NO和水，一步完成；
④S燃烧生成SO2，再与氧气反应生成SO3，需两步完成；
⑤Cu与硝酸反应生成Cu(NO3)2，一步完成；
⑥浓HNO3与铜反应生成NO2，一步完成；
⑦Cu与稀硝酸反应生成NO，一步完成；
⑧二氧化硅先和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠和盐酸反应生成硅酸，二步完成；
即①④⑧符合题意。
故选A。
11．（23-24高一下·江苏无锡·期中）下列指定反应的离子方程式正确的是
A．与足量稀硝酸反应：
B．向溶液中通入少量的
C．与溶液反应：
D．向硅酸钠溶液中通入少量气体：
【答案】D
【详解】A．与足量稀硝酸会发生氧化还原反应，故正确的反应方程式为：，A错误；
B．向溶液中通入少量的SO2应生成 ，即：，B错误；
C．与溶液发生歧化反应，生成亚硝酸钠和硝酸钠，正确的离子反应方程式为：，C错误；
D．向硅酸钠溶液中通入少量气体生成硅酸沉淀和碳酸钠，D正确；
故选D。
12．（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）下列反应的离子方程式书写正确的是
A．用醋酸除水垢：2H++CaCO3=Ca2++H2O+CO2↑
B．向稀硝酸中加入少量铁屑：3Fe+8H++2NO=3Fe2++4H2O+2NO↑
C．硅酸钠溶液中通入少量二氧化碳：CO2+H2O+SiO=H2SiO3↓+CO
D．NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液：NH+OH-=NH3↑+H2O
【答案】C
【详解】A．醋酸为弱酸，主要以分子形式存在，不拆分，离子方程式为：2CH3COOH+CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O+2CH3COO-，故A错误；
B．硝酸过量反应生成三价铁离子，反应的离子方程式为Fe+4H++NO=Fe3++2H2O+NO↑，故B错误；
C．硅酸钠溶液中通入少量二氧化碳生成硅酸沉淀和碳酸根离子：CO2+H2O+SiO=H2SiO3↓+CO，故C正确；
D．向碳酸氢铵溶液中加入过量的NaOH溶液，铵根和碳酸氢根均要反应，离子反应为NH+HCO+2OH-=+H2O+CO，故D错误；
答案选C。
13．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）下列离子方程式正确的是
A．向AlCl3溶液中滴加浓氨水至过量：Al3++4OH =[Al(OH)4]
B．室温下用稀 HNO3溶解铜： 3Cu + 2+ 8H+=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
C．向 Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+
D．FeI2溶液中通入少量Cl2：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl
【答案】B
【详解】A．向AlCl3溶液中滴加浓氨水至过量生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，反应的离子方程式为Al3++ =Al(OH)3↓+，故A错误；
B．室温下用稀 HNO3溶解铜生成硝酸铜、一氧化氮、水，反应的离子方程式为 3Cu + 2+ 8H+=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O，故B正确；
C．向 Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸生成硅酸沉淀，反应的离子方程式为 +2H+=H2SiO3↓，故C错误；
D．FeI2溶液中通入少量Cl2生成氯化亚铁和碘单质，反应的离子方程式为2I-+Cl2=I2+2Cl ，故D错误；
选B。
14．（23-24高一下·河南濮阳·期中）下列物质之间的转化不合理的是
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】A．、、，可以实现转化，故A正确；
B．、，可以实现转化，故B正确；
C．、、可以实现转化，故C正确；
D．，该选项转化不正确，故D错误；
故选D。
二、解答题
15．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）氮化硅硬度大、熔点高、不溶于水、不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量铁、铜)，已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺流程如下：
注：原料中的N2是采用空气分离法制备。
(1)净化N2和H2时，铜屑的作用是 ；硅胶的作用是 。
(2)氮化炉中发生反应：3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s)，同时会剧烈放热，反应时要严格控制氮气的流速以控制 ，原因是 。
(3)X是 (选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)如何证明氮化硅产品已水洗干净？ 。
(5)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源，直接燃烧生成氮化硅和一种单质，该反应的化学方程式为： 。
【答案】(1) 除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气
(2) 温度 温度过高会导致硅融化融合成团，阻碍与N2的接触
(3)硝酸
(4)用pH试纸测得最后一次洗涤的滤出液呈中性
(5)9Si+4NaN34Na+3Si3N4
【分析】将N2和H2分别分别经过无水氯化钙、铜屑、硅胶除去水和氧气；净化后的N2和H2在氮化炉中与粉碎的硅在1200～1400℃反应生成氮化硅；该方法制取的氮化硅中混有Cu，用硝酸酸洗除去杂质铜，再用蒸馏水水洗、后处理得到纯净的氮化硅；
【详解】（1）Cu能与氧气反应，则Cu屑的作用为除去原料气中的氧气；硅胶具有吸水性，可除去生成的水蒸气，故答案为：除去原料气中的氧气；除去生成的水蒸气；
（2）氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)△H=-727.5kJ/mol，该反应为放热反应，开始时严格控制氮气的流速以控制温度是防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触，故答案为：温度；温度过高会导致硅融化融合成团，阻碍与N2的接触；
（3）氮化硅能与HF酸反应，盐酸、稀硫酸均不与Cu反应，氮化硅中混有铜粉，为除去混有的Cu，可选择硝酸，Cu与硝酸反应，而氮化硅与硝酸不反应，故答案为：硝酸；
（4）氮化硅不溶于水、不溶于酸(HF酸除外)，若氮化硅产品用水洗干净，则洗涤后的滤出液呈中性，故答案为：用pH试纸测得最后一次洗涤的滤出液呈中性；
（5）硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源，直接燃烧生成氮化硅，发生置换反应，还生成Na，该反应为9Si+4NaN34Na+3Si3N4。
16．（23-24高一下·贵州·期中）摩擦剂是牙膏的主体成分，是一种常见的摩擦剂。
(1)Si在元素周期表中的位置是 。
(2)根据用途推测在水中的溶解性： (填“易溶”或“难溶”)。
(3)制备的方法如下：
①写出反应I的离子方程式 ；
②比较酸性强弱： (填”>“或”<“)；
③结合元素周期律知识解释②中的酸性强弱关系：Si和S为同周期元素， 。
(4)工业上可以用木炭还原制备粗硅，该反应的化学方程式为： ；该反应能否验证Si和C的非金属性强弱 。(填“能”或“不能”)
(5)甲同学按如图所示的装置进行实验，打开分液漏斗活塞，一段时间后，观察试管中现象为： ；某同学认为该实验不能验证C与Si元素的非金属性强弱，如要验证，需改进实验，写出改进方案 。
【答案】(1)第三(第3)周期第ⅣA族
(2)难溶
(3) > 同周期从左到右非金属性依次增强，非金属性：，最高价氧化物对应的水化物酸性
(4) 不能
(5) 出现白色沉淀 在气体通入试管前，经过饱和洗气瓶或将盐酸替换为稀硫酸
【分析】硅酸是弱酸，硅酸酸性比碳酸弱，硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸，通过证明碳酸的酸性大于硅酸，证明Si的非金属性大于C。
【详解】（1）Si是14号元素，在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。
（2）是一种常见的摩擦剂，可推测在水中的溶解性是难溶。
（3）①反应I是硅酸钠和硫酸反应生成硅酸沉淀和硫酸钠，反应的离子方程式是；
②根据“强酸制弱酸”，酸性>；
③Si和S为同周期元素，同周期从左到右非金属性依次增强，非金属性：，最高价氧化物对应的水化物酸性。
（4）工业上可以用木炭还原生成粗硅和一氧化碳，该反应的化学方程式为；该反应能发生的原因是高温条件下生成气体CO，不能验证Si和C的非金属性强弱；
（5）甲同学按如图所示的装置进行实验，打开分液漏斗活塞，碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳和硅酸钠反应生成硅酸沉淀，一段时间后，观察试管中现象为出现白色沉淀；锥形瓶中产生的二氧化碳气体中含有杂质氯化氢，氯化氢能与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，所以该实验不能验证C与Si元素的非金属性强弱，如要验证，需除去二氧化碳中的氯化氢，改进方案为：在气体通入试管前，经过饱和洗气瓶或将盐酸替换为稀硫酸。
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知识思维导图
第三节 无机非金属材料
课程学习目标
1．通过查阅资料，了解传统无机非金属材料的原料、成分，认识无机非金属材料在生产中的应用。
2．通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用。
3．通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。
【新知学习】
知识点01传统无机非金属材料
人类使用的材料除了金属材料，还有 等。从组成上看，许多无机非金属材料含有 等元素，具有 等特点，以及特殊的 等性能。
一．硅酸盐材料
传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如 等。
1.硅酸盐的结构、特点
结构 特点
硅氧四面体 硅酸盐材料大多具有 等特点
2.陶瓷
产品 主要原料 制备过程 生产应用
陶瓷 原料经高温烧结而成 等
3.玻璃和水泥
产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途
普通 玻璃 玻璃窑 、 建筑材料、光学仪器、各种器皿、 高强度复合材料等
水泥 和沙子、碎石、水等混合可以得到混凝土,大量用于建筑和水利工程
知识点02 硅
1.硅元素的存在
①硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于 ，在地壳中含量居第 位。硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以 态形式存在。 是硅最重要的化合物。
②硅原子和碳原子最外层电子数为 个，它们既 失去电子，也 得到电子，其中
是构成有机物的主要元素， 是构成岩石与许多矿物的基本元素。
2、硅单质的存在形式与结构：
3、硅的性质：
（1）物理性质:
色态：有金属光泽的灰黑色固体。（有金属光泽但不是金属）
熔点高(1410℃)硬度大、有脆性。
导电性：介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。
化学性质
硅原子最外层有4个电子,得失电子都较难,常温下,化学性质不活泼。
①常温下,除与F2、氢氟酸和强碱溶液反应外,硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。
与F2反应：
Si+2F2=SiF4
与氢氟酸反应：
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
与强碱反应：
Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑
Si是能与NaOH反应放出氢气的的非金属单质，Al是能与碱放出氢气的金属单质，主观题可以此为突破口来解答。
②加热时，硅可以与氧气、氯气、碳等发生化合反应。
与氧气反应：
Si+O2SiO2
与氯气反应：
Si+2Cl2SiCl4
与碳反应：
Si+CSiC
4.硅的工业制法及提纯
涉及的化学方程式：
③
（3）硅的用途：①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。
知识点03二氧化硅
二氧化硅的存在：
2.二氧化硅中每个Si周围结合 个O，Si在 ，O在 ； 许多个这样的四面体又通过顶角的 相连，每个 与 相结合，二氧化硅晶体中Si和O按 的比例组成 结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点 ，硬度 ， 导电， 溶于水，化学性质 。
3.二氧化硅的物理性质：
纯净的二氧化硅是无色透明的、熔沸点高、硬度大、不导电、不溶于水。
4.二氧化硅的化学性质：
稳定性：
二氧化硅化学性质不活泼，通常情况下不与水、酸（氢氟酸除外）反应。
酸性氧化物的通性：
与碱反应：
SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O
与碱性氧化物反应：
SiO2+CaOCaSiO3
注意：氢氧化钠不可以用磨口玻璃瓶保存，同时石英坩埚不可加热或融化氢氧化钠。
弱氧化性：
SiO2+CSi+2CO↑
与某些盐反应：
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
SiO2+Na2CO3NaSiO3+CO2↑
硅酸的酸性弱于碳酸，但是二氧化硅在高温下却可以与碳酸盐反应，是因为该反应不在水溶液中进行，生成的二氧化碳离开反应体系，会促进反应的进行（遵循高沸点物质制取低沸点物质的原理）。
特殊性（与氢氟酸反应）：
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
5.二氧化硅的用途：
主要成分是二氧化硅的沙子是建筑的主要材料。
纯净的二氧化硅现代光学与光纤制品的基本原料，水晶可以制造电子工业里的重要部件。
石英、玛瑙是制造工艺饰品的原材料。
【思考】
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）
知识点04硅酸盐和硅酸
一、硅酸盐
1、硅酸盐的组成：
硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。它们种类繁多,结构复杂,组成各异。硅酸盐大多难溶于水,化学性质稳定。
特点：
硅酸盐大多硬度高、难溶于水，耐高温、耐腐蚀。
4、硅酸钠（Na2SiO3）：
Na2SiO3是最简单的硅酸盐,其水溶液是一种无色黏稠状的液体,俗称水玻璃,黏性很强,常用作建筑、玻璃、纸张等的黏结剂。
物理性质：
能溶于水。
化学性质
①水溶液呈碱性，能使酚酞试液变红。
②与CO2的反应：
SiO32-+ CO (少量)+ H2O= H2SiO3↓ + CO32-
SiO32-+ 2CO (过量)+ H2O=H2SiO3↓ + 2HCO3-。
用途:制备硅胶和木材防火剂。硅酸钠能与比硅酸酸性强的一些酸反应,生成难溶于水的硅酸。
二、 硅酸
物理性质：
难溶于水的白色固体。
化学性质：
弱酸性：酸性弱于碳酸。
制备：
Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
硅胶：
制备：硅酸凝胶硅酸干凝胶。
物理性质：多孔，吸水能力强。
用途：实验室、食品药品干燥剂；催化剂载体。
知识点05新型无机非金属材料
1.新型陶瓷
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，如碳化硅(化学式SiC)俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过 连接,具有类似 的结构，硬度很大、优异的高温抗氧化性能，用作 、 和 。
其它新型陶瓷
材料类别 主要特性 示例 用途
高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
压电陶瓷 具有电学特性 钛酸钡陶瓷 声呐系统、气象探测等
透明陶瓷 具有光学特性 氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷 高压钠灯、激光器和高温探测窗等
超导陶瓷 具有超导性 超导陶瓷 电力、交通、医疗等
2.碳纳米材料
(1)富勒烯:由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,其代表物为 。
(2)碳纳米管:由石墨片层卷成的管状物,具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能,可用于生产 等。
(3)石墨烯:只有一个碳原子直径厚度的 ，其电阻率低、热导率高，具有很高的强度，应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料。
3.特殊功能的含硅材料：
①含4%硅的硅钢具有 性，主要用作 变压器的铁芯 ；
②人工合成的硅橡胶是最好的 的橡胶，用于 ；
③人工制造的分子筛，主要用作 。
【拓展培优】
【问题探究】
一．二氧化碳与二氧化硅的性质比较
1．盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞，你知道这是为什么吗？
试剂瓶的瓶塞一般是毛玻璃，易与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠溶液，从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而难以打开，所以盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞。
2．SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗？
SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。
【知识归纳总结1】
二氧化碳与二氧化硅的性质比较
物质 二氧化硅 二氧化碳
存在 存在于岩石、沙子、石英、水晶、硅藻土中 空气，燃料的燃烧产物
物理性质 固体，难溶于水，熔、沸点高，硬度大 通常情况下为无色无味气体，密度比空气大，微溶于水
化学性质 ①与水反应 不反应 CO2＋H2O??H2CO3
②与酸反应 只与氢氟酸反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应
③与碱液 (NaOH)反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡皮塞) CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3
④与碱性氧化物反应 如与CaO反应： SiO2＋CaOCaSiO3 如与Na2O反应： CO2＋Na2O===Na2CO3
⑤与碳反应 SiO2＋2CSi＋2CO↑ CO2＋C2CO
用途 制饰品、坩埚、光导纤维 干冰用于人工降雨
【典例1】（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）下面有四个SiO2参与的反应，由该反应得出的结论正确的是
A．由反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O可知SiO2是碱性氧化物
B．由反应 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3+CO2可知H2SiO3酸性比H2CO3强
C．由反应 SiO2＋2CSi+2CO↑可知C的非金属性比Si强
D．由反应 SiO2+2OH- =SiO+H2O可知盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应使用橡胶塞而不用玻璃塞
（变式训练1）（23-24高一下·四川达州·期中）下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是
A．氢氧化钠腐蚀磨口玻璃塞：SiO2+2OH-=+H2O
B．氯化铝液中滴加氨水，生成沉淀：Al3++3OH-=Al(OH)3↓
C．BaSO3和稀硝酸：BaSO3+2H+=Ba2++H2O+SO2↑
D．84消毒液与洁厕灵混用产生有毒气体：ClO-+Cl-+H+=Cl2↑+OH-
二．高纯硅的制备原理
其中涉及的主要化学反应：
SiO2＋2CSi＋2CO↑
Si＋3HClSiHCl3＋H2
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
【典例2】 （23-24高一下·广东茂名·期末）工业制备高纯硅的原理示意图如下：
下列说法错误的是
A．硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在
B．反应①为
C．反应③中的不可用焦炭代替
D．上述流程中能循环利用的物质有、HCl
（变式训练2）（23-24高一下·广东广州·期中）如图所示是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。
下列说法错误的是
A．步骤①中反应的化学方程式：
B．石英砂的主要成分二氧化硅可分别与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，故它属于两性氧化物
C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有和
D．若混合物分离后，得到的物质的量之比为，则理论上需要额外补充
【课堂检测】
一、单选题
1．（23-24高一下·湖南长沙·期中）化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是
A．歼-20战斗机采用大量先进复合材料、石墨烯材料等，其中石墨烯材料属于有机高分子材料
B．“天宫二号”空间运行的动力源泉—太阳能电池帆板，核心材料为晶体硅
C．玻璃、水泥、光导纤维等均属于硅酸盐材料
D．城市建筑群易受酸雨腐蚀，pH<7的雨水为酸雨
2．（23-24高一下·辽宁·期中）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，下图是工业制备高纯硅的原理示意图：
下列叙述错误的是
A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：1
B．反应②的产物为SiHCl3和H2
C．整个操作流程都需要隔绝空气
D．H2、HCl都能在该流程中循环利用
3．（2025高一·全国·专题练习）单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①；②；③。
下列有关上述三个反应的叙述，不正确的是
A．①②③为置换反应 B．①②③均为氧化还原反应
C．反应①③中硅元素均被还原 D．由反应①可知，非金属性
4．（23-24高一下·辽宁沈阳·期中）下列有关硅及其化合物的说法中正确的是
A．硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．二氧化硅能与氢氧化钠、氢氟酸反应，是两性氧化物
D．在粗硅的制取中会发生反应，硅元素被还原，所以碳的还原性比硅的还原性强
5．（23-24高一下·四川·期中）NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．合成氨工业中，消耗1molH2生成极性键数为2NA
B．17gNH3完全溶于水中，所得溶液中NH3 H2O微粒数目为NA
C．60g二氧化硅晶体中含有NA个二氧化硅分子
D．1molCu与足量S在加热时完全反应，转移电子数目为2NA
6．（23-24高一下·广东·阶段练习）台山玉有“台山有玉胜田黄”之誉，其主要成分为，还含有少量的、、、、等。下列说法正确的是
A．为两性氧化物
B．为离子化合物
C．台山玉含有金属离子，能导电
D．台山玉硬度大，可用作研钵材料
7．（23-24高一下·广东深圳·期中）牙膏是常见的日用化学品，牙膏中常添加摩擦剂CaCO3和SiO2，下列说法错误的是
A．CaCO3和SiO2均难溶于水
B．SiO2不能与任何酸反应
C．SiO2为酸性氧化物
D．CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2是制玻璃的原理之一
8．（23-24高一下·江苏无锡·期中）无锡窑群遗址博物馆，位于古运河与伯渎港交汇处，它是我国第一座全面展示中国砖瓦发展史的主题博物馆。下列叙述正确的是
A．展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有
B．墙体使用的砖瓦、水泥都是硅酸盐材料
C．陈列的砖瓦的原料有高岭土，其中硅元素的化合价为价
D．青砖的青色主要来自氧化铁
9．（24-25高一上·浙江·期中）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。从石英砂(主要成分为)制取高纯硅涉及的主要反应流程如下：
下列说法不正确的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．反应①②③均为氧化还原反应
C．流程中和可以循环利用
D．反应②与反应③互为可逆反应
10．（23-24高一下·江苏无锡·期中）下列转化通过一步反应不能直接完成的是
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
A．①④⑧ B．②⑤⑦ C．③④⑥ D．①
11．（23-24高一下·江苏无锡·期中）下列指定反应的离子方程式正确的是
A．与足量稀硝酸反应：
B．向溶液中通入少量的
C．与溶液反应：
D．向硅酸钠溶液中通入少量气体：
12．（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）下列反应的离子方程式书写正确的是
A．用醋酸除水垢：2H++CaCO3=Ca2++H2O+CO2↑
B．向稀硝酸中加入少量铁屑：3Fe+8H++2NO=3Fe2++4H2O+2NO↑
C．硅酸钠溶液中通入少量二氧化碳：CO2+H2O+SiO=H2SiO3↓+CO
D．NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液：NH+OH-=NH3↑+H2O
13．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）下列离子方程式正确的是
A．向AlCl3溶液中滴加浓氨水至过量：Al3++4OH =[Al(OH)4]
B．室温下用稀 HNO3溶解铜： 3Cu + 2+ 8H+=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
C．向 Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+
D．FeI2溶液中通入少量Cl2：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl
14．（23-24高一下·河南濮阳·期中）下列物质之间的转化不合理的是
A．
B．
C．
D．
二、解答题
15．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）氮化硅硬度大、熔点高、不溶于水、不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量铁、铜)，已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺流程如下：
注：原料中的N2是采用空气分离法制备。
(1)净化N2和H2时，铜屑的作用是 ；硅胶的作用是 。
(2)氮化炉中发生反应：3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s)，同时会剧烈放热，反应时要严格控制氮气的流速以控制 ，原因是 。
(3)X是 (选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)如何证明氮化硅产品已水洗干净？ 。
(5)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源，直接燃烧生成氮化硅和一种单质，该反应的化学方程式为： 。
16．（23-24高一下·贵州·期中）摩擦剂是牙膏的主体成分，是一种常见的摩擦剂。
(1)Si在元素周期表中的位置是 。
(2)根据用途推测在水中的溶解性： (填“易溶”或“难溶”)。
(3)制备的方法如下：
①写出反应I的离子方程式 ；
②比较酸性强弱： (填”>“或”<“)；
③结合元素周期律知识解释②中的酸性强弱关系：Si和S为同周期元素， 。
(4)工业上可以用木炭还原制备粗硅，该反应的化学方程式为： ；该反应能否验证Si和C的非金属性强弱 。(填“能”或“不能”)
(5)甲同学按如图所示的装置进行实验，打开分液漏斗活塞，一段时间后，观察试管中现象为： ；某同学认为该实验不能验证C与Si元素的非金属性强弱，如要验证，需改进实验，写出改进方案 。
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