高中化学全程学习方略课件：412 硅 无机非金属材料（鲁科版必修1）
文档属性
| 名称 | 高中化学全程学习方略课件：412 硅 无机非金属材料（鲁科版必修1） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-11-10 18:28:22 | ||
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文档简介
(共75张PPT)
【例】硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式____
_____________________________________________。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出另一物质的化学式______。H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是___（填字母）。
A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
【思路点拨】解答本题要注意以下三点：
【自主解答】（1）①H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3+H2 Si+3HCl
②SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl时Si元素化合价升高被氧化，肯定有另一元素化合价降低，被还原，经分析只能是H元素被还原为H2。用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。
1 357 K
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（2）A项，碳化硅为原子晶体，熔点高、性质稳定，可用于生产耐高温水泥。B项，氮化硅为原子晶体，熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷或轴承。
D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，是由石英砂（SiO2）、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为：
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。因玻璃的主要成分为CaSiO3、Na2SiO3及SiO2，属于混合物，无固定的熔点，故D项错误。
E项，Si与HCl不反应。
高温
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高温
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答案：（1）①SiHCl3+H2 Si+3HCl
②H2 高温下H2与O2混合发生爆炸
（2）A、B、C
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【变式训练】含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
（1）在元素周期表中，A位于____族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为____，A与B在原子的电子层结构上的相同点是_______________。
（2）易与C发生化学反应的酸是____，反应的化学方程式是_________________________________________。
（3）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学反应方程式：
_____________________________________________。
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是____。
A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
（4）100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L，100 g混合物中石灰石的质量分数是____。
【解析】（1）A元素单质可做半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，比硅相对原子质量小的同族元素为碳。
（2）C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
（3）SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料（普通玻璃、石英玻璃）以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。
（4）若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应方程式只有一个，即CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。
若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3 CaO+CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：
CaCO3～CO2
m(CaCO3)=50 g。
混合物中CaCO3的质量分数：
高温
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高温
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答案：（1）ⅣA 最外层均有4个电子,最内层均有2个电子
（2）氢氟酸 SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
（3）①SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑；
Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓
②A、B、C （4）50%
高温
====
1.氧化锆陶瓷系列和磷酸钙陶瓷系列属于新型无机非金属材料，都可以用于制造人造骨骼，这是利用了它们的
（ ）
A.耐高温和强度高 B.光学特性
C.电学特性 D.生物功能
【解析】选D。制造人体骨骼，必然利用了其生物功能。
2.（2010·亳州高一检测）唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于 （ ）
A.氧化铝 B.二氧化硅 C.硅酸盐 D.合金
【解析】选C。唐三彩为瓷器，兵马俑为陶制品，陶瓷都属硅酸盐材料。
3.下列哪些材料是新型无机非金属材料 （ ）
①氧化铝陶瓷 ②氮化硅陶瓷
③碳化硅陶瓷 ④氮化铝陶瓷
⑤氮化钛陶瓷 ⑥硅化硼陶瓷
⑦二硅化铜陶瓷
A.①②③ B.①③④⑤
C.①⑤⑥ D.全部都是
【解析】选D。新型无机非金属材料继承传统无机非金属材料的许多优点，克服某些弱点。如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等都称为无机非金属材料。
4.兵马俑中所用颜料成分一直是个谜，近年来
科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸
铜钡（BaCuSi2Ox,铜为+2价），下列关于硅酸
铜钡的说法不正确的是 （ ）
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定，不易脱色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
【解析】选C。根据化合物中化合价的代数和为0,所以有2+2+4×2+(-2）×x=0，所以x=6，硅酸铜钡的化学式为BaCuSi2O6，写成氧化物形式为BaO·CuO·2SiO2，又因硅酸盐性质稳定，故C错。
5.有一种矿石，经测定镁、硅、氧元素的质量比为12∶7∶16。
（1）用盐的组成表示其化学式：_______________;
（2）用氧化物的组成表示其化学式：___________；
（3）该矿石的成分属于________（填物质的分类）；
（4）写出该矿石（氧化物形式）与盐酸反应的化学方
程式________________________________________。
【解析】由质量比可得各元素物质的量之比为2∶1∶4，
所以其化学式为Mg2SiO4。由氧化物形式可知其中的MgO与HCl反应，剩余SiO2,写出反应的化学方程式即可。
答案：(1)Mg2SiO4
(2)2MgO·SiO2
(3)硅酸盐
（4）2MgO·SiO2+4HCl====2MgCl2+2H2O+SiO2
A 组
（30分钟 50分）
一、选择题（本题包括4小题，每小题6分，共24分）
1.（2009·重庆高考）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是 （ ）
【解析】选A。金刚石是由碳元素组成的单质，而不是三氧化二铝。
2.如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹
图案，则该刻蚀过程中所发生的主要
化学反应为 （ ）
A.CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
B.NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑
C.Si+4HF====SiF4↑+2H2↑
D.SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
【解析】选D。玻璃中含有二氧化硅，能与氢氟酸反应生成四氟化硅，故答案为D。
3.绿宝石的主要成分为BenAl2［Si6O18］，也可以用SiO2和金属氧化物的形式表示，则n为 （ ）
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选C。可根据各元素的化合价，Be+2价，Al+3价，Si+4价，O-2价，以各元素化合价的代数和为零得方程（+2）×n+（+3）×2+（+4）×6+（-2）×18=0得n=3。
4.制备硅单质时，主要化学反应如下：
①SiO2+2C Si+2CO
②Si（粗）+2Cl2 SiCl4
③SiCl4+2H2 Si（纯）+4HCl
对上述三个反应的叙述中，不正确的是 （ ）
A.①③为置换反应
B.①②③均为氧化还原反应
C.②为化合反应
D.反应物中硅元素均被还原
【解析】选D。反应②中硅元素化合价升高，被氧化。
高温
====
加热
====
高温
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二、非选择题（本题包括2小题，共26分）
5.(12分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上普遍采用高纯度硅与纯氮在1 300 ℃反应获得，请回答下列问题。
(1)根据性质推测氮化硅的用途______；
A.制气轮机叶片 B.制有色玻璃
C.制永久性模具 D.制造轴承
（2）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不跟其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式
_____________________________________________；
（3）用四氯化硅在氢气中与氮气反应（加强热）可制得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_______
_____________________________________________。
【解析】氮化硅是一种重要的结构材料，是一种超硬材料，性质决定用途，因此（1）中A、C、D都是氮化硅的用途。（2）中方程式在书写时注意此反应为非氧化还原反应，故反应前后化合价不变。（3）化学方程式的书写抓住原子守恒，把主要生成物的化学式写好，其他生成物便可顺利写出。
答案：(1)A、C、D
(2)Si3N4+12HF====3SiF4↑+4NH3↑
(3)3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
强热
====
6.（14分）下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物（其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去），请填写空白：
(1)A、D、E的化学式分别为____、____、____。
（2）A和B的相互转化在工业上有什么实际意义？
____________________________________________。
(3)写出D→C反应的化学方程式：_______________。
（4）写出E→D反应的化学方程式：______________。
【解析】本题的突破口是：“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B（Si），可知D为SiO2，由此可知其他答案。
答案：(1)SiCl4 SiO2 H2SiO3 （2）粗硅提纯
（3）SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O
(4)H2SiO3 SiO2+H2O↑
△
====
B 组
1.下列各组物质在一定条件下能发生反应的是 （ ）
①SiO2+H2O ②SiO2+HF ③SiO2+C
④SiO2+NaOH ⑤CaO+SiO2 ⑥浓H2SO4+SiO2
A.②③④⑤ B.③④⑤ C.④⑤ D.①②③
【解析】选A。SiO2常温下能与NaOH、HF发生反应，高温下可与C、CaO发生反应。
2.已知A是一种不溶于水的固体非金属氧化物，根据下图中的转化关系，回答：
(1)A是____，B是____，D是____。
(2)写化学方程式：
①___________________________________________，
⑤___________________________________________。
（3）写离子方程式：
②___________________________________________，
③___________________________________________，
④___________________________________________。
【解析】由“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”可推知A为SiO2，再结合SiO2的相关性质：SiO2跟Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，二者在水中会反应生成H2SiO3沉淀，H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O，说明A为SiO2是正确的。由SiO2→B→H2SiO3，可知B为Na2SiO3。
答案：（1）SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
（2）①Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
⑤H2SiO3 H2O+SiO2
（3）②CO2+H2O+SiO32-====CO32-+H2SiO3↓
③SiO2+2OH-====SiO32-+H2O
④SiO32-+2H+====H2SiO3↓
高温
====
△
====
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1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
300 ℃
=====
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）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___________________________________。
【解析】本实验的目的是：制备纯硅。实验的原理是：
①制得粗硅。②粗硅通过Si+3HCl SiHCl3+H2制得
SiHCl3，然后：SiHCl3+H2 Si+3HCl，
由反应原理知：需要由A装置制取H2。由题中SiHCl3与
H2O强烈反应的信息知，需要制得干燥的H2，故B装置的
作用为干燥。由反应原理知H2与SiHCl3反应需要在某装
置中加热至“1 000 ℃～1 100 ℃”。
1 000 ℃～1 100 ℃
===============
300 ℃
=====
因此在D装置中进行，且要求D装置耐高温。由于SiHCl3为液体，需要把SiHCl3通入到D中。由题中信息知SiHCl3沸点很低（33.0 ℃），故可通过C加热使其挥发到D中。由于Si在强热时与O2反应合成SiO2，因此要得到高纯硅需要把空气排净。
答案：（1）SiO2+2C Si+2CO↑ (2)①浓硫酸
使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会软化
SiHCl3+H2 Si+3HCl
高温
====
1 000 ℃～1 100 ℃
===============
1.（双选）下列坩埚中可用于熔化KOH的是 （ ）
A.铁坩埚 B.石英坩埚
C.瓷坩埚 D.石墨坩埚
【解析】选A、D。本题考查了哪些物质能与KOH反应。瓷坩埚中含有二氧化硅，石英的主要成分是二氧化硅，高温下能与KOH反应，熔化强碱和显碱性的物质常用铁坩埚。
2.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料 （ ）
A.纯碱 B.石灰石
C.石英 D.黏土
【解析】选B。制玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英;制水泥的原料是石灰石、黏土等；炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。相互对比后可知B项为正确答案。
3.下列物质能由过量的沙子、纯碱和生石灰熔化后生成的是 （ ）
①水泥 ②玻璃
③瓷器 ④混凝土
⑤一种硅酸盐产品
A.①④ B.②⑤
C.③ D.①③⑤
【解析】选B。沙子的主要成分是SiO2,用沙子、纯碱、生石灰熔化后发生的反应：SiO2+CaO CaSiO3,
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑，主要成分是硅酸钠、硅酸钙，还有剩余的SiO2,故应选B。
高温
====
高温
====
4.（双选）下列叙述正确的是 （ ）
A.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同
B.用石灰抹墙和用水泥砌墙过程的硬化原理相同
C.玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸
D.任何酸均不能与酸性氧化物反应
【解析】选A、C。石灰窑中：CaCO3 CaO+CO2↑，
玻璃熔炉中：Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑，A选项正确。用石灰抹
墙的反应为Ca（OH）2+CO2====CaCO3↓+H2O。因为生成
难溶物质CaCO3以及水分的蒸发而变硬，水泥的硬化是
水泥加水成浆后，发生复杂的物理、化学变化，经过一
段时间凝固成块，最后变硬，二者硬化原理不相同，B
不正确。在水泥、玻璃、陶瓷中都有SiO2，可以发生
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O，所以C正确，D错误。
高温
====
高温
====
高温
====
5.下列离子方程式书写不正确的是 （ ）
A.石英砂与烧碱溶液反应制水玻璃
SiO2+2OH-====SiO32-+H2O
B.氢氟酸腐蚀玻璃
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
C.向水玻璃中通入CO2
Na2SiO3+H2O+CO2====H2SiO3↓+2Na++CO32-
D.往NaOH溶液中通入少量CO2
CO2+2OH-====CO32-+H2O
【解析】选C。因Na2SiO3是强电解质，在水溶液中可以电离出Na+和SiO32-,所以其反应为SiO32-+H2O+CO2====
H2SiO3↓+CO32-。
6.高岭土（主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O，还含有CuO、Fe2O3），可用来制取新型净水剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。
（1）写出熔融时主要成分SiO2与纯碱反应方程式（已
知Al2O3与纯碱的反应式为Al2O3+Na2CO3+4H2O
2Na［Al（OH）4］+CO2↑）
_____________________________________________。
（2）最后沉淀物是______，生成沉淀的离子方程式为
_____________________________________________。
（3）实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验中熔融土样时应选用______坩埚。
熔融
====
【解析】这是一道信息给予题，根据题示情境，其实验步骤可整理表示为：
答案：（1）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
（2）H2SiO3 SiO32-+2H+====H2SiO3↓ （3）铁
高温
====
7.把26 g含有二氧化硅的碳酸钙固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量为17.2 g。则
(1)标准状况下产生CO2的体积是______；
(2)原混合物中含SiO2的质量是______。
【解析】(1)含有SiO2的碳酸钙加热至质量不变时，在此过程中减少的质量为CO2的质量；
所以
(2)假设混合物中SiO2的物质的量为a，则
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
a a a
CaCO3 CaO+CO2↑
0.2-a 0.2-a
100（a+0.2-a）+60a=26 g,a=0.1 mol
m（SiO2）=6 g
答案：（1）4.48 L （2）6 g
高温
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高温
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【例】硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式____
_____________________________________________。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出另一物质的化学式______。H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是___（填字母）。
A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
【思路点拨】解答本题要注意以下三点：
【自主解答】（1）①H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3+H2 Si+3HCl
②SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl时Si元素化合价升高被氧化，肯定有另一元素化合价降低，被还原，经分析只能是H元素被还原为H2。用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。
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（2）A项，碳化硅为原子晶体，熔点高、性质稳定，可用于生产耐高温水泥。B项，氮化硅为原子晶体，熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷或轴承。
D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，是由石英砂（SiO2）、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为：
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。因玻璃的主要成分为CaSiO3、Na2SiO3及SiO2，属于混合物，无固定的熔点，故D项错误。
E项，Si与HCl不反应。
高温
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高温
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答案：（1）①SiHCl3+H2 Si+3HCl
②H2 高温下H2与O2混合发生爆炸
（2）A、B、C
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【变式训练】含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
（1）在元素周期表中，A位于____族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为____，A与B在原子的电子层结构上的相同点是_______________。
（2）易与C发生化学反应的酸是____，反应的化学方程式是_________________________________________。
（3）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学反应方程式：
_____________________________________________。
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是____。
A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
（4）100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L，100 g混合物中石灰石的质量分数是____。
【解析】（1）A元素单质可做半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，比硅相对原子质量小的同族元素为碳。
（2）C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
（3）SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料（普通玻璃、石英玻璃）以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。
（4）若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应方程式只有一个，即CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。
若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3 CaO+CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：
CaCO3～CO2
m(CaCO3)=50 g。
混合物中CaCO3的质量分数：
高温
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高温
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答案：（1）ⅣA 最外层均有4个电子,最内层均有2个电子
（2）氢氟酸 SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
（3）①SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑；
Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓
②A、B、C （4）50%
高温
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1.氧化锆陶瓷系列和磷酸钙陶瓷系列属于新型无机非金属材料，都可以用于制造人造骨骼，这是利用了它们的
（ ）
A.耐高温和强度高 B.光学特性
C.电学特性 D.生物功能
【解析】选D。制造人体骨骼，必然利用了其生物功能。
2.（2010·亳州高一检测）唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于 （ ）
A.氧化铝 B.二氧化硅 C.硅酸盐 D.合金
【解析】选C。唐三彩为瓷器，兵马俑为陶制品，陶瓷都属硅酸盐材料。
3.下列哪些材料是新型无机非金属材料 （ ）
①氧化铝陶瓷 ②氮化硅陶瓷
③碳化硅陶瓷 ④氮化铝陶瓷
⑤氮化钛陶瓷 ⑥硅化硼陶瓷
⑦二硅化铜陶瓷
A.①②③ B.①③④⑤
C.①⑤⑥ D.全部都是
【解析】选D。新型无机非金属材料继承传统无机非金属材料的许多优点，克服某些弱点。如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等都称为无机非金属材料。
4.兵马俑中所用颜料成分一直是个谜，近年来
科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸
铜钡（BaCuSi2Ox,铜为+2价），下列关于硅酸
铜钡的说法不正确的是 （ ）
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定，不易脱色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
【解析】选C。根据化合物中化合价的代数和为0,所以有2+2+4×2+(-2）×x=0，所以x=6，硅酸铜钡的化学式为BaCuSi2O6，写成氧化物形式为BaO·CuO·2SiO2，又因硅酸盐性质稳定，故C错。
5.有一种矿石，经测定镁、硅、氧元素的质量比为12∶7∶16。
（1）用盐的组成表示其化学式：_______________;
（2）用氧化物的组成表示其化学式：___________；
（3）该矿石的成分属于________（填物质的分类）；
（4）写出该矿石（氧化物形式）与盐酸反应的化学方
程式________________________________________。
【解析】由质量比可得各元素物质的量之比为2∶1∶4，
所以其化学式为Mg2SiO4。由氧化物形式可知其中的MgO与HCl反应，剩余SiO2,写出反应的化学方程式即可。
答案：(1)Mg2SiO4
(2)2MgO·SiO2
(3)硅酸盐
（4）2MgO·SiO2+4HCl====2MgCl2+2H2O+SiO2
A 组
（30分钟 50分）
一、选择题（本题包括4小题，每小题6分，共24分）
1.（2009·重庆高考）材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是 （ ）
【解析】选A。金刚石是由碳元素组成的单质，而不是三氧化二铝。
2.如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹
图案，则该刻蚀过程中所发生的主要
化学反应为 （ ）
A.CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
B.NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑
C.Si+4HF====SiF4↑+2H2↑
D.SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
【解析】选D。玻璃中含有二氧化硅，能与氢氟酸反应生成四氟化硅，故答案为D。
3.绿宝石的主要成分为BenAl2［Si6O18］，也可以用SiO2和金属氧化物的形式表示，则n为 （ ）
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选C。可根据各元素的化合价，Be+2价，Al+3价，Si+4价，O-2价，以各元素化合价的代数和为零得方程（+2）×n+（+3）×2+（+4）×6+（-2）×18=0得n=3。
4.制备硅单质时，主要化学反应如下：
①SiO2+2C Si+2CO
②Si（粗）+2Cl2 SiCl4
③SiCl4+2H2 Si（纯）+4HCl
对上述三个反应的叙述中，不正确的是 （ ）
A.①③为置换反应
B.①②③均为氧化还原反应
C.②为化合反应
D.反应物中硅元素均被还原
【解析】选D。反应②中硅元素化合价升高，被氧化。
高温
====
加热
====
高温
====
二、非选择题（本题包括2小题，共26分）
5.(12分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上普遍采用高纯度硅与纯氮在1 300 ℃反应获得，请回答下列问题。
(1)根据性质推测氮化硅的用途______；
A.制气轮机叶片 B.制有色玻璃
C.制永久性模具 D.制造轴承
（2）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不跟其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式
_____________________________________________；
（3）用四氯化硅在氢气中与氮气反应（加强热）可制得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_______
_____________________________________________。
【解析】氮化硅是一种重要的结构材料，是一种超硬材料，性质决定用途，因此（1）中A、C、D都是氮化硅的用途。（2）中方程式在书写时注意此反应为非氧化还原反应，故反应前后化合价不变。（3）化学方程式的书写抓住原子守恒，把主要生成物的化学式写好，其他生成物便可顺利写出。
答案：(1)A、C、D
(2)Si3N4+12HF====3SiF4↑+4NH3↑
(3)3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
强热
====
6.（14分）下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物（其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去），请填写空白：
(1)A、D、E的化学式分别为____、____、____。
（2）A和B的相互转化在工业上有什么实际意义？
____________________________________________。
(3)写出D→C反应的化学方程式：_______________。
（4）写出E→D反应的化学方程式：______________。
【解析】本题的突破口是：“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B（Si），可知D为SiO2，由此可知其他答案。
答案：(1)SiCl4 SiO2 H2SiO3 （2）粗硅提纯
（3）SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O
(4)H2SiO3 SiO2+H2O↑
△
====
B 组
1.下列各组物质在一定条件下能发生反应的是 （ ）
①SiO2+H2O ②SiO2+HF ③SiO2+C
④SiO2+NaOH ⑤CaO+SiO2 ⑥浓H2SO4+SiO2
A.②③④⑤ B.③④⑤ C.④⑤ D.①②③
【解析】选A。SiO2常温下能与NaOH、HF发生反应，高温下可与C、CaO发生反应。
2.已知A是一种不溶于水的固体非金属氧化物，根据下图中的转化关系，回答：
(1)A是____，B是____，D是____。
(2)写化学方程式：
①___________________________________________，
⑤___________________________________________。
（3）写离子方程式：
②___________________________________________，
③___________________________________________，
④___________________________________________。
【解析】由“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”可推知A为SiO2，再结合SiO2的相关性质：SiO2跟Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，二者在水中会反应生成H2SiO3沉淀，H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O，说明A为SiO2是正确的。由SiO2→B→H2SiO3，可知B为Na2SiO3。
答案：（1）SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
（2）①Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
⑤H2SiO3 H2O+SiO2
（3）②CO2+H2O+SiO32-====CO32-+H2SiO3↓
③SiO2+2OH-====SiO32-+H2O
④SiO32-+2H+====H2SiO3↓
高温
====
△
====
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1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
300 ℃
=====
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）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___________________________________。
【解析】本实验的目的是：制备纯硅。实验的原理是：
①制得粗硅。②粗硅通过Si+3HCl SiHCl3+H2制得
SiHCl3，然后：SiHCl3+H2 Si+3HCl，
由反应原理知：需要由A装置制取H2。由题中SiHCl3与
H2O强烈反应的信息知，需要制得干燥的H2，故B装置的
作用为干燥。由反应原理知H2与SiHCl3反应需要在某装
置中加热至“1 000 ℃～1 100 ℃”。
1 000 ℃～1 100 ℃
===============
300 ℃
=====
因此在D装置中进行，且要求D装置耐高温。由于SiHCl3为液体，需要把SiHCl3通入到D中。由题中信息知SiHCl3沸点很低（33.0 ℃），故可通过C加热使其挥发到D中。由于Si在强热时与O2反应合成SiO2，因此要得到高纯硅需要把空气排净。
答案：（1）SiO2+2C Si+2CO↑ (2)①浓硫酸
使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会软化
SiHCl3+H2 Si+3HCl
高温
====
1 000 ℃～1 100 ℃
===============
1.（双选）下列坩埚中可用于熔化KOH的是 （ ）
A.铁坩埚 B.石英坩埚
C.瓷坩埚 D.石墨坩埚
【解析】选A、D。本题考查了哪些物质能与KOH反应。瓷坩埚中含有二氧化硅，石英的主要成分是二氧化硅，高温下能与KOH反应，熔化强碱和显碱性的物质常用铁坩埚。
2.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料 （ ）
A.纯碱 B.石灰石
C.石英 D.黏土
【解析】选B。制玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英;制水泥的原料是石灰石、黏土等；炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。相互对比后可知B项为正确答案。
3.下列物质能由过量的沙子、纯碱和生石灰熔化后生成的是 （ ）
①水泥 ②玻璃
③瓷器 ④混凝土
⑤一种硅酸盐产品
A.①④ B.②⑤
C.③ D.①③⑤
【解析】选B。沙子的主要成分是SiO2,用沙子、纯碱、生石灰熔化后发生的反应：SiO2+CaO CaSiO3,
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑，主要成分是硅酸钠、硅酸钙，还有剩余的SiO2,故应选B。
高温
====
高温
====
4.（双选）下列叙述正确的是 （ ）
A.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同
B.用石灰抹墙和用水泥砌墙过程的硬化原理相同
C.玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸
D.任何酸均不能与酸性氧化物反应
【解析】选A、C。石灰窑中：CaCO3 CaO+CO2↑，
玻璃熔炉中：Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑，
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑，A选项正确。用石灰抹
墙的反应为Ca（OH）2+CO2====CaCO3↓+H2O。因为生成
难溶物质CaCO3以及水分的蒸发而变硬，水泥的硬化是
水泥加水成浆后，发生复杂的物理、化学变化，经过一
段时间凝固成块，最后变硬，二者硬化原理不相同，B
不正确。在水泥、玻璃、陶瓷中都有SiO2，可以发生
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O，所以C正确，D错误。
高温
====
高温
====
高温
====
5.下列离子方程式书写不正确的是 （ ）
A.石英砂与烧碱溶液反应制水玻璃
SiO2+2OH-====SiO32-+H2O
B.氢氟酸腐蚀玻璃
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
C.向水玻璃中通入CO2
Na2SiO3+H2O+CO2====H2SiO3↓+2Na++CO32-
D.往NaOH溶液中通入少量CO2
CO2+2OH-====CO32-+H2O
【解析】选C。因Na2SiO3是强电解质，在水溶液中可以电离出Na+和SiO32-,所以其反应为SiO32-+H2O+CO2====
H2SiO3↓+CO32-。
6.高岭土（主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O，还含有CuO、Fe2O3），可用来制取新型净水剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。
（1）写出熔融时主要成分SiO2与纯碱反应方程式（已
知Al2O3与纯碱的反应式为Al2O3+Na2CO3+4H2O
2Na［Al（OH）4］+CO2↑）
_____________________________________________。
（2）最后沉淀物是______，生成沉淀的离子方程式为
_____________________________________________。
（3）实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验中熔融土样时应选用______坩埚。
熔融
====
【解析】这是一道信息给予题，根据题示情境，其实验步骤可整理表示为：
答案：（1）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
（2）H2SiO3 SiO32-+2H+====H2SiO3↓ （3）铁
高温
====
7.把26 g含有二氧化硅的碳酸钙固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量为17.2 g。则
(1)标准状况下产生CO2的体积是______；
(2)原混合物中含SiO2的质量是______。
【解析】(1)含有SiO2的碳酸钙加热至质量不变时，在此过程中减少的质量为CO2的质量；
所以
(2)假设混合物中SiO2的物质的量为a，则
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
a a a
CaCO3 CaO+CO2↑
0.2-a 0.2-a
100（a+0.2-a）+60a=26 g,a=0.1 mol
m（SiO2）=6 g
答案：（1）4.48 L （2）6 g
高温
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高温
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