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第4讲 碳、硅及无机非金属材料
1．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( )
A． 晶体硅的结构与金刚石类似
B． 晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
C． 晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵
D． 晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电
2．(2024 湖南省常德市月考)2023年是我国实施新型基础设施建设的重要时期，在包括5G基站建设、城际高速铁路和城市轨道交通等领域都取得瞩目成就，其中涉及各种化学材料。下列相关说法错误的是( )
A．中国自主研发的首个5G微基站射频芯片的主要材料是Si
B．高铁动车的车厢厢体由不锈钢和铝合金制成，不锈钢和铝合金均属于金属材料
C．国产飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
D．石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料
3．(2024 高三下·河北省石家庄市第十七中学月考)2024年央视春晚首次应用5G-A技术，Al含量高，硬科技霸屏，下列有关说法错误的是( )
A．舞蹈《瓷影》所诠释的青花瓷，其主要原材料为含水的铝硅酸盐
B．晚会采用的LED屏，其发光材料通常是以Si3N4为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N后所得的陶瓷制作而成
C．5G-A技术所需高频通讯材料之一的LCP(液晶高分子)在一定加热状态下一般会变成液晶，液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性
D．芯片中二氧化硅优异的半导体性能。使得晚会上各种AI技术得以完美体现
4．(2024·黑龙江省哈尔滨市三模)龙是中华民族精神的象征，以下与龙有关文物的叙述错误的是( )
A．“月白地云龙纹缂丝单朝袍”所使用丝的主要材质为纤维素
B．“东汉玛瑙龙头雕刻品”的主要成分为二氧化硅
C．“战国青铜双翼神龙”的主要材质为铜合金
D．“龙首人身陶生肖俑”是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
5．(2023·广东省韶关市二模)中国文物具有鲜明的时代特征。下列源自广东韶关的文物的主要成分不属于硅酸盐的是( )
A．清绿地素三彩花卉撇口碗 B．明代三彩孩童骑牛陶俑 C．南朝弦纹三足铜铛 D．东晋咸和二年酱褐釉陶牛车模型
6．(2023·浙江省绍兴高三选考模拟)龙泉窑是中国历史上的一个名窑，是中国制瓷史上延续历史最长的一个瓷窑系，龙泉窑以烧制青瓷而闻名，下列有关说法错误的是( )
A．高温烧结过程包含复杂的化学变化 B．瓷器具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C．制作瓷器所用的黏土原料是人工合成的 D．瓷器属于硅酸盐产品，含有多种金属元素
7．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“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．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
B．“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化
C．沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐
D．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
8． “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，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．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
9．宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　)
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
10．第十三届全国人民代表大会第四次会议政府工作报告指出“要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”，绿色氢能和液态阳光甲醇可助力完成碳中和目标。下列说法正确的是( )
A．CH3OH属于电解质
B．用焦炭与H2O反应是未来较好获取氢能的方法
C．H2与CO2反应，每生成1molCH3OH时转移4mol电子
D．植树造林、节能减排等有利于实现碳中和
11．部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．固态p可做制冷剂用于人工降雨
B．p转化为r可通过化合反应来实现
C．m转化为n或o的反应均释放能量
D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力
12．中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2
B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶
C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质
D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2
13．硅胶吸附剂的结构如图所示，硅胶常用作干燥剂，在其中添加CoCl2可使其指示吸水量，这可用于判断硅胶是否失效，原理如下：CoCl2(蓝色)CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生。下列说法错误的是(　　)。
A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了
B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF
C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高
D．当硅胶遇到大量的水分子时，硅胶中的羟基形成了过多氢键从而失去吸附力
14．(2024 广东省东莞市开学考试)部分含物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是
A．化合物是现代信息技术的基础材料
B．工业制取单质时同时产生氧化产物
C．向溶液中通入CO2，可以实现的转化
D．化合物的热稳定性大于甲烷
15．(2024·江西省宜春市高三模拟)某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝{，}按如图流程开展实验。
已知：①铝土矿主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。用溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的硅酸盐。
②的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度。当盐基度为0.60~0.85时，絮凝效果较好。
下列说法正确的是( )
A．步骤I所得滤液中主要溶质的化学式是NaAlO2、NaOH和Na2SiO3
B．步骤Ⅱ，可以用代替CO2
C．步骤Ⅲ，为减少Al(OH)3吸附的杂质，洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D．步骤V采用蒸汽浴加热。若用酒精灯直接加热受热不均匀，会导致产品盐基度不均匀
16．(2024 山西省部分学校期中调研测试)高纯硅是信息革命的“催化剂”．工业上制备高纯硅的流程如下：
下列叙述错误的是( )
A．气体X常作灭火剂，但不能作钠、镁等金属火灾的灭火剂
B．反应2主要作用是除去难熔性杂质
C．用水吸收反应3的尾气时要采用防倒吸装置
D．气体Y是反应2的还原产物，反应3的还原剂
17．(2024·河北省邯郸市二模)工业上制备高纯硅，一般需要先制得98％左右的粗硅，再以粗硅为原料制备高纯硅，工艺流程如下；工业上还以粗硅为原料采用熔融盐电解法制取甲硅烷(SiH4)，电解装置如图所示：
下列有关说法正确的是
A．制备粗硅的化学方程式：SiO2+CSi+CO2↑
B．制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质只有HCl
C．阴极发生的电极反应：H2+2e-=2H-
D．SiO2、Si、SiH都属于共价晶体
18．(2024·北京市西城区一模)硅是电子工业的重要材料。利用石英砂(主要成分为SiO2)和镁粉模拟工业制硅的流程示意图如下。
已知：电负性：Si＜H
下列说法不正确的是( )
A．I中引燃时用镁条，利用了镁条燃烧放出大量的热
B．Ⅱ中主要反应有：MgO+2HCl=2MgCl2+H2O、Mg2Si+4HCl=2 MgCl2+SiH4↑
C．为防止SiH4自燃，Ⅱ需隔绝空气
D．过程中含硅元素的物质只体现氧化性
19．近日，清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图：
制造原理：2Mg +SiO22MgO+Si
除杂原理：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，MgO+2HCl=MgCl2+H2O
下列说法中正确的是( )
A．操作1、操作2均为过滤
B．均含有共价键，等质量的二者分子数之比为8：15
C．点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应为2 Mg +SiMg2Si
D．当有2mol电子转移时，能生成14 g Si
20．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3 (沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应)与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法错误的是( )
A．I装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气
B．装置II中盛装的是浓H2SO4、装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水
C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管
D．IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl
21．(2024 四川省内江市威远中学期中)“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再制高纯硅。
Ⅰ.请回答：
(1)工业制粗硅反应的化学方程式为 。
Ⅱ.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。
已知有关信息：
①，；
②遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为、。
请回答下列问题：
(2)装无水氯化钙的仪器名称是 。
(3)若拆去B装置，可能的后果是(写出一个即可) 。
(4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是 (写出一个即可)。
(5)已知NH4Cl在高温条件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料(Si3N4)的装置如图乙，写出该反应的化学方程式： 。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 (填序号)。
22．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_______________________。
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：
①净化N2和H2时，铜屑的作用是______________________，硅胶的作用是________________________。
②在氮化炉中发生反应：3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)　ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是____________________________________________；体系中要通入适量的氢气是为了___________________________________________________。
③X可能是________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________________。　　　　　　　　　
②假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充HCl和H2的物质的量之比是________。
23．我国能够造出几百万一颗的卫星芯片，但是在智能手机芯片上却屡屡遭到美国垄断。制造手机芯片需要高纯硅，工业上制取高纯硅的流程如图。请根据所学知识回答下列问题。
(1)石英砂的主要成分为____________(填化学式)，实验室不能用石英坩埚熔融氢氧化钠的原因是 。
(2)整个过程中可以循环利用的物质为____________(填化学式)。
(3)晶体硅为灰黑色固体，溶于氢氟酸可生成氢气。写出晶体硅与氢氟酸反应的化学方程式： 。
(4)某科研团队设计了一种以硅作为基底的微型直接氢气酸性燃料电池，其工作原理如图所示：
①电池工作时，电子由______(填“A”或“B”，下同)电极流向______电极。
②电池工作时，B电极上的电极反应式为 。
③每转移，A电极消耗标准状况下的O2的体积为 L。
24．水泥是重要的建筑材料，硅酸盐水泥主要为硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸三钙(3CaO ·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和氧化镁等的混合物。《水泥化学分析方法》中用EDTA(一种常用作滴定金属离子含量的有机物)滴定法测定水泥样品中钙、镁的含量。其过程如图所示：
已知：相关金属离子浓度为0.1mol/L时，形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
金属离子 Mg2+ Ca2+ Al3+ Fe3+
开始沉淀的pH 11 13.5 3.5 2
完全沉淀的pH 13 >14 4.5 3.5
回答下列问题：
(1)工业制水泥的主要原料是黏土 (填名称)。
(2)步骤①中选择用银坩埚而不用瓷坩埚，其理由是 .滤渣的主要成分为 。(填化学式)。
(3)步骤③中加入的酒石酸钠和三乙醇胺作为掩蔽剂，可掩蔽杂质离子的干扰，在该过程中，主要掩蔽的离子有 。 掩蔽剂需要在调pH前加入，若在碱性溶液中则起不到掩蔽作用，试从要掩蔽的离子性质分析原因： 。
(4)步骤④和⑤中，调pH时，最好选用试剂 (填序号)。
A．氨水 B．MgO C．CaCO3
(5)水泥样品中的钙的含量通过步骤④滴定结果可计算得出；而步骤⑤滴定的是钙、镁总量，所以测定镁的含量准确性还依赖于步骤④。当溶液pH大于12时，会生成硅酸钙沉淀，所以若滴定前，溶液中还有少量的硅酸，则需加入适量氟化钾，以消除硅酸的干扰。若未加氟化钾，残留的硅酸会使镁含量测定结果______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)镁含量的测定还受水泥试样中一氧化锰含量的影响，当一氧化锰含量小于0.5%时，干扰不明显，可忽略不计；但大于0.5%时，还需要再测出一氧化锰含量。一氧化锰的测定是在硫酸介质中，用高碘酸钾将其氧化为高锰酸根离子，进行测量。写出该过程中反应的离子方程式： (该反应中的一种产物可以作为食盐的添加剂)。
25．(2024 湖北省部分省示范高中期中测试)如今，半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词，高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示：
已知：SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气。
回答下列问题：
(1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒，SiO2的晶体类型为 。
(2)写出④的化学方程式为 。
(3)以上①~⑤的流程中，包含置换反应的是 (填序号)。整个操作流程都需隔绝空气，原因是 (答出两条即可)。
(4)氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件，在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为 。
(5)在硅酸盐中，SiO44-四面体［如下图(a)］通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大结构型式。图(b)为一种链状结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为 ，其化学式为 。
26．(2024 江苏省南京市期中)地球上既有辽阔的海洋也有浩瀚的沙漠。
(1)“从沙滩到用户”的关键第一步反应是利用石英砂可以制备粗硅，其反应的方程式为 ；
(2)下图的实验装置中，在试管C中观察到凝胶状的白色沉淀。反应的化学方程式为 。
装置A中发生反应的离子方程式 。有同学依据以上实验得出以下一些结论，其中正确的是 (填序号)。
A．物质的酸性：
B．元素的非金属性：Cl>C>Si
C．试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl
D．在试管B中发生反应的离子方程式为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑
(3)硅酸钠溶液是一种粘稠的液体，这与硅酸根离子的长键结构有关：
在硅酸根离子中每个Si原子都与四个O原子相连形成四面体，人们常称之为“硅氧四面体”，硅氧四面体通过共用O原子可以彼此相连形成长链。
俯视为简化为连成长链
用激光笔照射Na2SiO3溶液，发现有丁达尔现象。依据胶体微粒大小对其中所含原子数的估算，胶体微粒中大约会含有个原子。假设硅酸钠溶液中硅酸根离子含有1000个原子，那么在硅酸根离子的长链中，包含有 个硅氧四面体的结构单元。
27．(2024 天津市军粮城中学质检)明矾是生活中常见的净水剂，用铝土矿含30%SiO2、40.8%Al2O3和和少量等制取明矾的工艺如下：
(1)焙烧除铁反应：(少部分发生类似反应)，气体的化学式为 。
(2)操作①的名称是 ，操作①后，需洗涤固体表面吸附的离子，判断固体是否洗涤干净的实验方法是：取最后一次洗涤后的浸出液于试管中，滴加溶液，观察到 ，说明已洗涤干净。
(3)固体加稀硫酸反应的离子方程式为 。
(4)固体与固体焙烧可制备防火材料，下列装置适合的是 填字母编号。
(5)不计过程中的损失，投入铝土矿，理论上可制得明矾 明矾的相对分子质量为474)。
28．芯片是国家科技的心脏。在硅及其化合物上进行蚀刻是芯片制造中非常重要的环节。三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)是常见的蚀刻剂。
(1)高纯三氟化氮对二氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性。
①二氧化硅的晶胞结构如图所示，二氧化硅晶体中硅原子周围最近的硅原子有 个。
②工业上常采用F2直接氟化尿素［CO(NH2)2]的方法生产NF3。得到的NF3中常含有少量CF4。常温下，三种物质在水中的溶解性大小顺序为：CF4(2)四氟化碳的一种蚀刻机理是：CF4在等离子体的条件下产生活性自由基( F)，该自由基易与硅及其化合物中的硅原子结合生成SiF4气体从而达到蚀刻目的。用CF4(g)进行蚀刻时常与氧气混合，当混合气体的流速分别为80mL·min-1和100mL·min-1时，蚀刻速率随混合气体中O2和CF4体积之比［V(O2)/V(CF4)]的变化如图所示。
①a点蚀刻速率比b点快的原因是 。
②蚀刻速率随V(O2)/V(CF4)先升高后降低的原因是 。
(3)NF3是一种强温室气体，消除大气中的 NF3对于环境保护具有重要意义。国内某科研团队研究了利用氢自由基(·H)的脱氟反应实现NF3的降解。降解生成·NF2和HF的两种反应历程如图所示。其中直接抽提反应是降解的主要历程，原因是 。
答案及解析
1.【答案】A
【解析】A项，晶体硅为正四面体结构，与金刚石类似，A正确；B项，晶体硅常温下可以与氢氟酸反应，B错误；C项，晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺不复杂，价格不高，已经被普及使用，C错误；D项，晶体硅有金属光泽，可以导电，但它属于非金属材料，D错误；故选A。
2.【答案】D
【解析】A项，电子芯片的材料主要是Si，射频芯片也是电子芯片，A正确； B项，不锈钢是铁合金，铁合金与铝合金均属于金属材料，B正确；C项，氮化硅陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷，属于新型无机非金属材料，C正确；D项，石墨烯为碳单质，不是硅酸盐材料，D错误；故选D。
3.【答案】D
【解析】A项，青花瓷是传统无机非金属材料，其主要原材料为含水的铝硅酸盐，A正确；B项，LED屏发光材料通常是以Si3N4为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N后所得的结构多样化的陶瓷，B正确；C项，液晶在一定温度范围内既具有液体的流动性，在折射率、磁化率、电导率等宏观方面又表现出类似晶体的各向异性，C正确；D项，芯片主要成分是硅单质，D错误。故选D。
4.【答案】A
【解析】A项，月白地云龙纹缂丝单朝袍”所使用丝为蚕丝，主要材质为蛋白质，A错误；B项，玛瑙的主要成分是SiO2， B正确；C项，青铜主要材质是铜合金，C正确；D项，陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成，D正确；故选A。
5.【答案】C
【解析】A项，清绿地素三彩花卉撇口碗的主要成分为陶瓷，属于硅酸盐，A不符合题意；B项，明代三彩孩童骑牛陶俑的主要成分为陶瓷，属于硅酸盐，B不符合题意；C项，南朝弦纹三足铜铛的主要成分为铜，属于金属材料，不属于硅酸盐，C符合题意；D项，东晋咸和二年酱褐釉陶牛车模型的主要成分为陶瓷，属于硅酸盐，D不符合题意；故选C。
6.【答案】C
【解析】A项，高温烧结过程是许多物理化学变化的综合过程，A正确；B项，陶瓷成分是硅酸盐，经高温烧结具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点，B正确；C项，黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，不是人工合成的，C错误；D项，陶瓷主要原料是黏土，属硅酸盐产品，含有多种金属元素，D正确；故选C。
7.【答案】C
【解析】制作砖瓦和陶瓷的主要原料是粘土，故A错误；，粘土的主要成分均为硅酸盐，灼烧使粘土发生复杂的物理化学变化，故B正确；沙子的主要成分是二氧化硅，粘土的主要成分均为硅酸盐，故C错误；浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法，所以烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦，故D正确。
8.【答案】C
【解析】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；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。
9.【答案】C
【解析】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的颜色变化称为窑变，故A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；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，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。
10.【答案】D
【解析】A项，CH3OH属于非电解质，A错误；B项，该工艺需消耗大量的能量，不节能，B错误；C项，每生成1molCH3OH时转移6mol电子，C错误；D项，植树造林、节能减排等有利于实现碳中和，D正确；故选D。
11.【答案】C
【解析】依据价类二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、o为CO、p为CO2、r为碳酸盐。A项，p为二氧化碳，可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；B项，二氧化碳与氧化钙反应生成盐碳酸钙，是化合反应实现，B项正确；C项，甲烷转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；D项，碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨等，石墨既存在共价键也存在范德华力，D项正确；故选C。
12.【答案】B
【解析】利用NaOH溶液实现“碳捕获”吸收器中，NaOH溶液用喷淋方式加入，增大反应物之间的接触面积，充分吸收二氧化碳，环节a中，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，Na2CO3发生反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH，CaCO3需从溶液中过滤出来再高温煅烧，生成的CO2循环使用。A项，NaOH溶液喷成雾状，可增大反应接触面积，提高CO2吸收率，A正确；B项，环节a为Na2CO3和Ca(OH)2生成CaCO3，需从溶液中过滤出来再高温煅烧，故基本操作不是蒸发结晶，B错误；C项，NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；D项，Na2CO3可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。故选B。
13.【答案】B
【解析】由题中信息可知，硅胶吸水失效后，蓝色的CoCl2会转化为粉红色的CoCl2·6H2O，A项正确；二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B项错误；温度过高，CoCl2水解生成Co(OH)2而失去显色作用，C项正确；由硅胶结构可知，硅胶通过羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，硅胶中的羟基形成了过多氢键从而失去吸附力，D项正确。
14.【答案】D
【解析】根据价类二维图，a、b、c、d、e分别为SiH4、Si、SiO2、H2SiO3、Na2SiO3。A项，SiO2是光导纤维的主要成份，是现代信息技术的基础材料，A正确；B项，工业制取单质时同时产生氧化产物CO，SiO2+2C= Si+2CO，B正确；C项，碳酸酸性大于硅酸，可以强酸制弱酸，C正确；D项，SiH4和CH4，非金属性越强，对应气态氢化物越稳定，所以稳定性；SiH4< CH4，D错误； 故选D。
15.【答案】D
【解析】铝土矿主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2，向铝土矿中加氢氧化钠溶液，得到难溶性铝硅酸盐、偏铝酸钠，氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，过滤，滤液中主要含偏铝酸钠，向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，过滤，得到氢氧化铝沉淀，分为两份，一份加入盐酸得到氯化铝，将两份混合得到聚合氯化铝溶液，加热得到聚合氯化铝固体。A项，用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的硅酸盐，步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是NaAlO2和NaOH，A错误；B项，步骤Ⅱ中向偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳目的是将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，若用HCl代替CO2，由于HCl酸性较强，HCl过量会导致氢氧化铝沉淀溶解，不可以用HCl代替CO2，B错误；C项，步骤Ⅲ，洗涤时不能对漏斗中的沉淀进行搅拌，C错误；D项，步骤V中酒精灯直接加热受热不均匀，会导致产品盐基度不均匀，而用蒸汽浴加热，受热均匀，得到的产品盐基度均匀，D正确；故选D。
16.【答案】A
【解析】石英砂的主要成分是二氧化硅，高温下和焦炭反应生成硅和CO，粗硅和氯化氢高温下反应生成SiHCl3和氢气，在高温下SiHCl3和氢气发生置换反应生成硅和氯化氢。A项，气体X是CO，属于可燃性气体，常作灭火剂的二氧化碳，A错误；B项，反应2属于粗硅提纯的第一阶段，主要作用是除去难熔性杂质，B正确；C项，氯化氢极易溶于水，用水吸收反应3的尾气时要采用防倒吸装置，C正确；D项，氢气是反应2的还原产物，反应3氢气做还原剂置换出硅，D正确；故选A。
17.【答案】C
【解析】石英砂加焦炭在高温条件下反应得到粗硅，粗硅与HCl在573K以上加热生成粗SiHCl3，精馏得到纯的SiHCl3，在1357K与氢气反应生成高纯硅。A项，制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，A错误；B项，制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质有H2和HCl，B错误；C项，阴极氢气得电子产生H-，发生的电极反应：H2+2e-=2H-，C正确；D项，SiH4属于分子晶体，D错误。故选C。
18.【答案】D
【解析】I中发生的反应有：2Mg+SiO22MgO+Si、2Mg+SiMg2Si；Ⅱ中MgO、Mg2Si与盐酸反应。A项，因为SiO2与镁反应需要能量，所以I中引燃时用镁条，利用了镁条燃烧放出大量的热，A正确；B项，因为硅与盐酸不反应，所以Ⅱ中主要反应有：MgO+2HCl=2MgCl2+H2O、Mg2Si+4HCl=2 MgCl2+SiH4↑，B正确；C项，因为SiH4容易自自燃，所以为防止SiH4自燃，Ⅱ需隔绝空气，C正确；D项，因为电负性：Si＜H，所以SiH4中硅元素为+4价，而Mg2Si中硅元素为-4价，所以在Mg2Si+4HCl=2 MgCl2+SiH4↑中，含硅元素的物质体现还原性，D错误； 故选D。
19.【答案】C
【解析】A项，将溶液和固体分开，采用过滤操作，操作1为过滤，操作2为洗涤和烘干，故A错误；B项，SiO2是共价晶体，没有分子，故B错误；C项，由除杂原理可知副反应为：2 Mg +SiMg2Si，故C正确；D项，当有2mol电子转移时，参加反应的Mg物质的量为1mol，能生成0.5mol单质硅，但因有副反应发生，最终获得的Si的质量少于14g，故D错误；故选C。
20.【答案】A
【解析】A项，二氧化锰固体与浓盐酸加热反应生成氯气，而I装置没有酒精灯，因此I装置不可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气，故A错误；B项，氢气中含有水蒸气，根据SiHCl3遇水会剧烈反应，则装置II中盛装的是浓H2SO4，其作用是干燥氢气，根据SiHCl3的沸点：31.85℃，则装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水，将SiHCl3变为气体以便进入到IV中与氢气反应，故B正确；C项，氢气和氧气混合气体会发生爆炸，因此实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管，故C正确；D项，根据用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅，因此IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl，故D正确。故选A。
21.【答案】(1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)球形干燥管
(3)HCl和Si反应牛成SiHCl3和H2，会使产品纯度降低，或Cl2和H2混合共热易发生爆炸
(4)SiCl4在收集瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入收集瓶e中，或烧碱溶液中水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解
(5) 3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl c
【解析】由实验装置图可知，装置A中高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的无水氯化钙用于干燥氯气，装置D中氯气与硅高温条件下反应生成四氯化硅，装置E用于冷凝收集四氯化硅，装置F中用于冷凝回流四氯化硅，提高产品的产率，装置G盛有的碱石灰用于吸收未空气中的水蒸气，防止水蒸气进入E中导致四氯化硅水解。(1)工业制粗硅的反应为二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑；(2)由实验装置图可知，装无水氯化钙的仪器为球形干燥管；(3)由题给信息可知，若拆去B装置，氯气中混有的氯化氢气体进入D中会与硅高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气，导致实验制得的四氯化硅中混有杂质，且反应生成的氢气和氯气混合共热会发生爆炸；(4)若用图甲装置替代E、F、G装置，四氯化硅在收集瓶e中液化后，瓶中气体压强减小，氢氧化钠溶液会倒吸入收集瓶e中，且氢氧化钠溶液产生的水蒸气进入广口瓶e中，会导致四氯化硅发生水解，使得产品不纯；(5)由题意可知，制备氮化硅的反应为氨气与四氯化硅高温条件下反应生成氮化硅和氯化氢，反应的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl，反应生成的氯化氢极易溶于水，用水吸收氯化氢时，应防止产生倒吸。
22.【答案】 (1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气
②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)　③硝酸　(3)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑　②5∶1
【解析】(1)根据原子守恒可写出该反应的化学方程式：3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅，因此要除去铜应该选择硝酸。(3)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。②反应生成1 mol纯硅需补充HClmol，需补充H2mol，补充HCl与H2的物质的量之比为5∶1。
23.【答案】(1) SiO2 氢氧化钠能与SiO2发生反应，腐蚀石英坩埚
(2)HCl、H2
(3) Si+4HF= SiF4↑+2H2↑
(4) B A H2-2e-=2H+ 11.2
【解析】(1)石英砂的主要成分为SiO2，石英坩埚中SiO2能与NaOH反应生成硅酸钠，氢氧化钠能腐蚀石英坩埚，故不能用石英坩埚熔融NaOH。(2)从制备流程可知，整个过程中可循环利用的物质为HCl和H2。(3)晶体硅溶于氢氟酸生成氢气和四氟化硅，化学方程式为Si+4HF= SiF4↑+2H2↑。(4)①从该燃料电池的工作原理图可知，A电极上O2得电子转化为H2O为原电池正极，B电极上氢气失电子生成氢离子为原电池负极，故电子从B电极流向A电极。②B电极上H2失电子生成H+，电极反应式为H2-2e-=2H+。③A电极上O2+4e-+4H+=2H2O，每转移2mol电子，A电极消耗O20.5mol，标准状况下体积为11.2L。
24.【答案】(1)石灰石 氢
(2)氧化钠会与二氧化硅反应，腐蚀瓷坩埚 H2SiO3
(3)Al3+和Fe3+ 碱性溶液中，Al3+和Fe3+会生成Al(OH)3沉淀和Fe(OH)3沉淀
(4)A (5)偏高 (6)2MnO+5IO4-+H2O=2 MnO4-+5IO3-+2H+
【解析】(1)工业制水泥的主要原料是黏土和石灰石；(2)瓷坩埚中含有二氧化硅，加热熔融时氢氧化钠和二氧化硅反应，会腐蚀瓷坩埚；由分析可知，加入足量盐酸酸化后，过滤得到硅酸滤渣；(3)由题意可知，步骤③中加入的酒石酸钠和三乙醇胺作为掩蔽剂，掩蔽铁离子和铝离子，防止加入EDTA时对钙、镁含量测定的干扰；在碱性溶液中，铁离子和铝离子会转化为氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀，则在调溶液pH前加入掩蔽剂，起不到掩蔽作用；(4)调节溶液pH时，若加入氧化镁和碳酸钙，会使溶液中钙离子和镁离子的量增大，影响测定结果，所以调节溶液pH的试剂最好为氨水，故答案为A；(5)由题意可知，当溶液pH大于12时，会生成硅酸钙沉淀，若滴定前不加入适量氟化钾消除硅酸的干扰，会导致测得钙离子的量偏低，计算出的镁离子含量偏高；(6)由题意可知，酸性条件下，高碘酸钾与一氧化锰发生氧化还原反应生成碘酸钾和高锰酸，反应的离子方程式为2MnO+5IO4-+H2O=2 MnO4-+5IO3-+2H+。
25.【答案】(1)共价晶体
(2) SiHCl3+H2Si+3HCl
(3) ①②④ 防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸
(4)8Na+CCl4+ SiCl4=SiC+8 NaCl
(5) sp3 (Si4O11)n6n-或Si4O116-
【解析】石英砂中主要成分是SiO2，与C在高温下发生反应SiO2+2CSi+2CO↑，得到粗硅，粗硅与HCl在300°C发生反应Si+3HClSiHCl3+H2，生成粗SiHCl3，粗SiHCl3中含有少量SiCl4，根据二者沸点不同，可以采取蒸馏的方法分离，纯SiHCl3在1084°C条件下与H2反应生成高纯硅，化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl。石英砂与焦炭在高温的氮气流中反应制得氮化硅，反应的化学方程式为6SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO↑。(1)SiO2的结构为共价键结合成的空间网状结构，所以为共价晶体；(2)④的反应方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl；(3)以上①~⑤的流程中，①②④均属于置换反应；根据上述流程以及相关信息可知SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气，而空气中含有氧气和水蒸气，因此整个操作流程都需隔绝空气，原因是防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸；(4)根据提示，用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为8Na+CCl4+ SiCl4=SiC+8 NaCl；(5)根据图(b)可知，每个Si原子周围都与4个O原子相连，无孤对电子，所以Si原子为sp3杂化；根据晶胞结构图可知，在一个五角形的晶胞中，共有6个Si原子，其中有4个被2个晶胞共有，所以Si原子的实际个数是4×1/2+2=4；1个五角形的晶胞中有18个O原子，其中完全属于该晶胞的是4个，(上下各2个)，其余O原子均属于2个小正四面体共有，所以O原子的实际个数是4+14×1/2=11，每个独立的Si-O中的O原子带一个单位的负电荷，所以该晶胞的化学式是(Si4O11)n6n-或Si4O116-。
26.【答案】(1) SiO2+2CSi+2CO↑
(2) Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓ CO32-+2H+=H2O+CO2↑ ACD
(3)250
【解析】(2)由题干图示信息可知，装置A为盐酸和饱和碳酸钠溶液反应生成CO2气体，此时气体中混有HCl，需经过饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，再通入Na2SiO3溶液中可以观察到产生白色沉淀，反应方程式为：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓。(1)“从沙滩到用户”的关键第一步反应是利用石英砂可以制备粗硅，即焦炭与SiO2反应生成Si与CO，其反应的方程式为SiO2+2CSi+2CO↑；(2)由分析可知，向试管C中Na2SiO3水溶液中通入CO2，观察到凝胶状的白色沉淀，该反应的化学方程式为：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓，装置A为Na2CO3和稀盐酸反应，该反应的离子方程式为：CO32-+2H+=H2O+CO2↑，A项，根据强酸制弱酸的一般规律可知，该实验中HCl可以制得H2CO3，H2CO3能够制得H2SiO3，故可得出物质的酸性：HCl＞H2CO3＞H2SiO3，A正确；B项，已知元素的最高价含氧酸的酸性才与元素的非金属性一致，由于HCl不是Cl的最高价含氧酸，不能得出Cl的非金属性大于C，B错误；C项，试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl，C正确；D项，试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl，则在试管B中发生反应的离子方程式为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，D正确；(3)根据图的一个结构单元中含有1个硅、2+2×=3个氧原子，Si与O的原子数之比为1：3，即一个结构单元中含有1个硅原子和3个氧原子，假设硅酸钠溶液中硅酸根离子含有1000个原子，那么在硅酸根离子的长链中，包含有=250个硅氧四面体的结构单元，故选250。
27.【答案】(1)NH3
(2)过滤 溶液不会变为红色
(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
(4)b
(5)18.96
【解析】由题给流程可知，向铝土矿中加入硫酸铵焙烧除铁时，氧化铁与硫酸铵共热反应生成硫酸铁铵、氨气和水，焙烧得到的固体B加水溶解、过滤得到硫酸铁铵溶液和含有二氧化硅、氧化铝的固体D；向固体D中加入稀硫酸，将氧化铝转化为硫酸铝溶液，二氧化硅不反应，过滤得到二氧化硅和硫酸铝溶液；向硫酸铝溶液中加入硫酸钾溶液后，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾。(1)由质量守恒定律可知，气体A为氨气，故选NH3；(2)操作①为固液分离的过滤操作；固体D表面附有可溶的硫酸铁铵杂质，则检验固体D是否洗涤干净的实验方法为取最后一次洗涤后的浸出液于试管中，滴加KSCN溶液，观察到溶液不会变为红色，说明已洗涤干净；(3)由分析可知，固体D加稀硫酸发生的反应为氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；(4)二氧化硅和氢氧化钠固体应在坩埚中焙烧，陶瓷中的二氧化硅会与氢氧化钠反应，所以焙烧时应选用铁坩埚，故选b；(5)由铝原子个数守恒可知，5t铝土矿理论上可制得明矾的质量为×2×474g/mol×10—6t/g=18.96t，故选18.96。
28.【答案】(1)①4 ②CF4 是非极性分子，NF3 和 NH3 是极性分子，但 NH3 的极性比 NF3 大，且 NH3 更易 与水形成分子间氢键
(2)①a 点产生活性自由基(·F)的浓度大 ②O2 与 CF4 中的碳元素反应生成 CO(或 CO2)，O2 的体积分数增大，有利于产生更高浓 度的活性自由基(·F)；随着 O2 体积分数的继续增加，CF4的含量减小，产生活性自由 基(·F)的浓度减小
(3)直接抽提反应活化能小，反应步骤少
【解析】(1) ①二氧化硅晶体中硅原子采取sp3杂化，每个硅原子周围最近的硅原子有4个；②三种物质都是分子，CF4是非极性分子，根据相似相溶原理，CF4在水中溶解度最小，NF3和NH3都是极性分子，且NH3能与水形成氢键，故溶解度最大；(2) ①蚀刻速率受活性自由基( F)的影响，活性自由基( F)的浓度越大，刻蚀速率越大，a点蚀刻速率比b点快的原因是a 点产生活性自由基(·F)的浓度大；②刻蚀过程O2与 CF4中的碳元素反应生成 CO(或 CO2)，随着氧气体积的增大，活性自由基( F)浓度增大，随着氧气体积持续增加，CF4的含量减小，活性自由基( F)的体积分数减小，浓度减小，刻蚀速率下降；(3)由图像可以看出，直接抽提反应的活化能小于加成消除反应，直接抽提反应的速率快，并且直接抽提反应只有一步反应，步骤少，所以直接抽提反应为主要反应。
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第4讲 碳、硅及无机非金属材料
考点一 硅及其化合物
(一)硅
1．硅元素的存在及理化性质
存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在
物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
化学性质 硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子
与氟气反应 Si＋2F2===SiF4
与氢氟酸反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
与NaOH溶液反应 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
与O2反应 Si＋O2SiO2
与Cl2反应 Si＋2Cl2SiCl4
与C反应 Si＋CSiC
2．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅
(1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段
①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
注意
(2)工业制备高纯硅的原理
工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应
①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl
3．硅主要的用途
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料
注意
(二)二氧化硅(SiO2)
1. SiO2结构及性质
存在 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅
物理性质 SiO2不溶于水，熔点高，硬度大
结构 SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体
①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的
②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2
③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键
化学性质 (1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水 ①SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 (2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃)
注意
2．二氧化硅的用途
①沙子是基本的建筑材料
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品
④实验室中使用石英坩埚
⑤SiO2用于制备硅
⑥SiO2用于制造各种玻璃制品
(三)硅酸(H2SiO3) 原硅酸(H4SiO4)
1．硅酸的性质及用途
物理性质 硅酸是白色胶状沉淀
化学性质 (1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色 (2)不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O (3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的载体
2．硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸
实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象
实验操作
实验现象 溶液变为红色 溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成
实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体
化学方程式 Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl
注意
【逐点训练1】
1．下列关于硅的说法不正确的是(　　)
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
2．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl，关于上述反应的叙述不正确的是(　　)
A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子
D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅
3．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是(　　)
A．①②③均属于氧化还原反应 B．氢气和氯化氢均可循环利用
C．二氧化硅是一种坚硬难熔的固体 D．三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g
4. 工业制备高纯硅的主要过程如图所示：
已知石英晶体部分结构如图。下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应体现了C元素的非金属性比强
B．石英晶体中不存在SiO2分子
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D．流程中HCl、H2可以循环使用
5. 多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3遇水剧烈水解。下列说法错误的是( )
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的反应为：SiO2+CSi(粗)+CO2↑
C．制备高纯多晶硅的反应为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl
D．为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行
6．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是(　　)
A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水
B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K
C．为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液
D．该实验中制备氢气的装置也可用于饱和食盐水与电石反应制备乙炔
7．近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是(　　)
A．Si24是一种新型化合物 B．Si24是硅的一种同素异形体
C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气 D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同
8．常温下，下列各组物质不发生反应的是(　　)
①硅与NaOH溶液　 ②硅与盐酸　 ③硅与氢氟酸　
④二氧化硅与碳酸钠　 ⑤二氧化硅与NaOH溶液　 ⑥二氧化硅与浓硝酸
①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥
9.(2024 河南省许昌市检测)二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。
回答下面问题：
(1)碳元素和硅元素都位于周期表的 族，非金属性较强的是 (填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：SiO2+2CSi+2CO↑，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱 (填“是”或“否”)。
(2)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因 (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是 。制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式 、 。SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于 (填“离子”或“共价”)化合物。
10. (2024 ·陕西省安康市高新中学质检)硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是 (填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是 。
(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。
(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。
(4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗) SiHCl3Si(纯)。写出步骤①的化学方程式： 。该反应中C作 剂，此方程式能否说明非金属性：C>Si 。若要证明C和Si的非金属性强弱，请设计实验并预测实验现象 。
考点二 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体
(2)金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质
金刚石 石墨 C60
空间结构
碳原子的排列方式 正四面体空间网状结构 层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 “足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成
物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小、电的良导体 不导电
用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存
注意
(2)主要化学性质——还原性
可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
与氧化物反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气)
与强氧化性酸反应 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．碳酸的正盐和酸式盐的比较
正盐(CO) 酸式盐(HCO)
溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶
溶解度 一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3
热稳定性 正盐>酸式盐>碳酸
溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐
相互转化
3．碳的氧化物(CO、CO2)的比较
CO CO2
物理性质 无色无味气体密度比空气小难溶于水 无色无味气体密度比空气大可溶于水(溶解度小)
毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应)
化学性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火)
氧化性 — ①与炽热炭反应 ②Mg在CO2中燃烧
与水反应 — CO2＋H2OH2CO3
与碱反应 (澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2)
相互转化
用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
4．CO2和SiO2的比较
物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)
结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子
物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3
与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应
与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3
与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
氧化性 2C＋SiO2Si＋2CO↑ CO2＋C2CO
用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐
5．H2CO3与H2SiO3性质的比较
物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3
酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3
水溶性 能溶于水 难溶于水
稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O
制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
【逐点训练2】
1．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　)
石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料
A．石墨烯具有良好的导电性
B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体
C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜
D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同
2．下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是(　　)
A．都是共价化合物 B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸 D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
3．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是(　　)
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
4．向下列饱和溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定有沉淀生成的是(　　)
①Ca(OH)2　②CaCl2　③Na2CO3　④Ca(ClO)2　⑤NaAlO2
A．①③④ B．③ C．③⑤ D．②③⑤
5．灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(　　)
A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯
B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种
D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的
6．如图是碳循环中的一部分。以下对该图示的理解不正确的是(　　)
A．倡导“低碳生活、减少CO2的排放”的思想主要涉及反应①
B．反应②是在植物体内完成的
C．反应③是造成大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因
D．反应④⑥是人为缓解温室效应的措施
7．如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是(　　)
A.CO2是形成酸雨的主要物质
B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物
C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH＞0，高温有利于该反应自发进行
D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳
8. 中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是(　　)
A．金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体
B．在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，故金刚石比石墨稳定
C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素146C中，中子数为8
D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键
9. 利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是(　　)。
A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐
B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想
C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA
D．纳米金催化剂降低了反应的活化能
考点三 无机非金属材料
1．无机非金属材料
(1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素
(2)特点：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
(3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥
2．硅酸盐
(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分
(2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水
(3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图为
(4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成
表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数
例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2
高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示：K2O·Al2O3·6SiO2
钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
(1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃
(2)物理性质：白色固体，可溶于水
(3)化学性质
①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
(4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
4．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料
硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 ——
主要原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土
反应原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理 化学变化
主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 ——
特性 水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬) 非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
5．新型陶瓷
(1)新型陶瓷的特点：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
(2)新型陶瓷的种类与用途
①碳化硅(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，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等
②高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等
③压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
④透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等
⑤超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域
6．碳纳米材料：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料
(1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等
(2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景
常见的碳纳米材料
结构特点 应用
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代
碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
【逐点训练3】
(2024 江西省部分学校高三二轮复习联考验收)“挖掘文物价值，讲好中国故事”。下列文物中主要成分属于硅酸盐的是( )

A．战国透雕龙凤纹铜铺首 B．元代青花釉里红开光贴花盖罐 C．宋水晶珠串 D．清梅花图纸本页册
“嫦娥五号”带回了月壤样品，将月壤进行20倍放大后能明显看到褐色的玻璃状物质。下列有关玻璃的说法中正确的是(　　)
A．普通玻璃的原料是烧碱、石英砂、石灰石
B．普通玻璃和石英玻璃都属于硅酸盐产品
C．制备普通玻璃时的反应之一为Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3
D．普通玻璃用于镶嵌建筑物的门窗、墙面，但其不具有保温和防辐射等特征
3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　)
A．这是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
4．下列关于材料的叙述中正确的是(　　)
A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料
C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以硅酸盐都不溶于水
D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(　　)
A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同
6．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程，下列说法正确的是(　　)
A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值
B．操作A与操作B完全相同
C．该流程中硅元素的化合价发生改变
D．反应器中发生的反应为氧化还原反应
7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)
A．青石棉是一种硅酸盐材料 B．青石棉溶于足量的硝酸得到澄清溶液
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原
8．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径约6～9 nm，在低于－183 ℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述错误的是(　　)
A．“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体
B．把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中能产生丁达尔效应
C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳单质
D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同
9. (2024·天津河北市一模)氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是
A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4
C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
10. (2024 河南省濮阳市第三次联考)氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示：
下列叙述正确的是( )
A．反应①的氧化产物为CO2
B．粗硅中可能含有金刚砂
C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备
D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收
1．(2024·浙江1月卷)根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是( )
材料 组成和结构变化 性能变化
A 生铁 减少含碳量 延展性增强
B 晶体硅 用碳原子取代部分硅原子 导电性增强
C 纤维素 接入带有强亲水基团的支链 吸水能力提高
D 顺丁橡胶硫 疏化使其结构由线型转变为网状 强度提高
2．(2023 辽宁省选择性考试)下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl
C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑
3．(2023 湖南卷)中华文化源远流长，化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是( )
A．青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金
B．长沙走马楼出土的竹木简牍主要成分是纤维素
C．蔡伦采用碱液蒸煮制浆法造纸，该过程不涉及化学变化
D．铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
4．(2022·浙江省1月选考)关于反应4CO2+SiH44CO+2H2O+SiO2，下列说法正确的是( )
A．CO是氧化产物
B．SiH4发生还原反应
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
D．生成1molSiO2时，转移8mol电子
5．(2022 福建卷)福建多个科研机构经过长期联合研究发现，使用C60和改性的Cu基催化剂，可打通从合成气经草酸二甲酯常压催化加氢制备乙二醇的技术难关。下列说法正确的是( )
A．草酸属于无机物 B．C60与石墨互为同分异构体
C．Cu属于过渡元素 D．催化剂通过降低焓变加快反应速率
6．(2022 江苏卷)周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-l)，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成H2SiF6 (H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62-)；1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是( )
A．SiO2与HF溶液反应：SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O
B．高温下H2还原GeS2：GeS2+2H2=Ge+2H2S
C．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb+SO42--2e-=PbSO4
D．甲烷的燃烧：CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝890.3kJ·mol 1
7．(2022 河北省选择性考试)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是( )
A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高
8．(2022 河北省选择性考试)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是( )
A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高
9．(2022 广东选择性考试)广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
文物
选项 A．南宋鎏金饰品 B．蒜头纹银盒 C．广彩瓷咖啡杯 D．铜镀金钟座
10．(2021 全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料
B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
11．(2021 海南选择性考试) 2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中CO2减少的是( )
A．用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥
B．大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源
C．大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情
D．通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2
12．(2021 山东卷)有利于实现“碳达峰、碳中和”的是( )
A．风能发电 B．粮食酿酒 C．燃煤脱硫 D．石油裂化
13．(2021 湖北选择性考试，1) “碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO２的说法错误的是( )
A．CO2是V形的极性分子 B．CO2可催化还原为甲酸
C．CO2晶体可用于人工增雨 D．CO2是侯氏制碱法的原料之一
14．(2021·浙江省1月选考)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为Ma[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O(M代表金属离子)。
下列推测不正确的是( )
A．常采用水玻璃、偏铝酸钠在强酸溶液中反应后结晶制得分子筛
B．若a=x/2，则M为二价阳离子
C．调节y/x(硅铝比)的值，可以改变分子筛骨架的热稳定性
D．分子筛中的笼状空穴和通道，可用于筛分分子
15．(2020·浙江省7月选考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )
A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
B．具有吸水性，需要密封保存
C．能与SO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2
16．(2019·浙江省4月选考)在温热气候条件下，浅海地区有厚层的石灰石沉积，而深海地区却很少。下列解析不正确的是( )
A．与深海地区相比，浅海地区水温较高，有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B．与浅海地区相比，深海地区压强大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少
C．深海地区石灰石岩层的溶解反应为：CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D．海水呈弱酸性，大气中CO2浓度增加，会导致海水中CO浓度增大
17．(2019·北京卷)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
A．4.03米大口径碳化硅反射镜 B．2022年冬奥会聚氨酯速滑服 C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D．“玉兔二号”钛合金筛网轮
18．(2019·全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　)
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧制而成
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
19．(2023 山东卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。实验室根据反应Si+3HClSiHCl3+H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。
(2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)采用如下方法测定溶有少量的SiHCl3纯度。
m1g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含m1、m2的代数式表示)。
答案及解析
【逐点训练1】
1．C。解析：用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原。
2．D。解析：在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g(1 mol)硅，均转移4 mol电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生的，D错误。
3．D。解析：①②③反应前后元素化合价发生改变，故①②③发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g·mol－1，D错误。
4.【答案】A
【解析】在高温下焦炭和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，粗硅和氯化氢反应生成SiHCl3，然后在高温下氢气和SiHCl3反应生成纯硅。A项，制备粗硅的反应不是在溶液中进行的置换反应，不能体现了C元素的非金属性比Si强，A错误；B项，二氧化硅是由硅原子和氧原子构成的，不存在分子，因此石英晶体中不存在SiO2分子，B正确；C项，高温下水蒸气能和焦炭反应，氢气和氧气容易发生爆炸，所以原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；D项，流程中第二步反应产生氢气，第三步反应产生氯化氢，因此HCl、H2可以循环使用，D正确；故选A。
5.【答案】B
【解析】电解饱和NaCl溶液，反应产生NaOH、H2、Cl2，X是NaOH，H2、Cl2点燃生成HCl，焦炭与石英在高温下反应产生粗Si和CO，HCl与粗硅反应产生SiHCl3和少量SiCl4，SiHCl3和SiCl4是沸点不同的混合物，经分馏分离提纯得到SiHCl3，SiHCl3和H2在加热条件下反应产生多晶硅和HCl，所以Y是H2，Z是Cl2。A项，由分析得，Y是H2，Z是Cl2，A正确；B项，制取粗硅是焦炭与石英在高温下反应产生粗Si和CO，反应方程式为：SiO2+2CSi(粗)+2CO↑，B错误；C项，制备高纯多晶硅是SiHCl3和H2在加热条件下反应产生多晶硅和HCl，反应方程式为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl，C正确；D项，已知SiHCl3遇水剧烈水解，且H2是可燃气体，因此为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行，D正确；故选B。
6．C。解析：制备高纯硅的反应为H2＋SiHCl3Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行。装置Ⅰ的目的是制取氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的目的是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸；装置Ⅲ的目的是使SiHCl3汽化，与氢气充分混合，因此应在热水浴中加热，A项错误；实验时应先打开活塞K，通入氢气，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，B项不正确；硅不能与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，遇KSCN溶液变红，可以鉴定制得的硅中是否含有铁单质，C项正确；饱和食盐水与电石反应制备乙炔，反应迅速放出大量热且生成微溶的氢氧化钙，因此不能用启普发生器进行实验，D项错误。
7．B。解析：Si24是一种单质，A项错误；Si24是硅的一种同素异形体，B项正确；硅不与稀硫酸反应，C项错误；硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，D项错误。
8．D。解析：常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
9.【答案】(1) IVA C 否
(2) 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ 共价
【解析】(1)C与Si属于同一主族，C与Si的最外层电子数都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族从上至下，元素的非金属性逐渐减弱，所以非金属性C>Si；工业上制备粗硅的反应不能比较出碳和硅元素的非金属性强弱，因为该反应产生的CO是气体，CO离开体系后，反应持续正向进行；(2)玻璃中的成分SiO2能和NaOH发生反应，产生具有粘性的硅酸钠，玻璃塞粘在瓶口不能被打开，其反应原理是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；SiO2能和HF反应，所以用氢氟酸溶液可以在玻璃表面写字，即反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；SiO2能和Na2CO3反应产生Na2SiO3，也能和CaCO3反应产生CaSiO3，所以制玻璃反应方程式分别为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；SiC是两种不同的非金属元素用共价键构成的共价化合物。
10.【答案】(1) Si SiO2
(2)SiO2+4HF＝SiF4+2H2O
(3)2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体)
(4) SiO2+2CSi+2CO↑ 还原 不能 将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀
【解析】(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si，光导纤维的主要成分是SiO2。(2)二氧化硅能和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为SiO2+4HF＝SiF4+2H2O。(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，反应的离子方程式为2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体)。(4)步骤①是高温下二氧化硅和焦炭反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，该反应中C失去电子，作还原剂，该反应不是在溶液中进行的置换反应，此方程式不能说明非金属性C＞Si。将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀，可证明C的非金属性强于Si。
【逐点训练2】
1．D。解析：石墨烯和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。
2．C。解析：SiO2和CO2都是共价化合物，A正确；都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确。
3．B。解析：酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性强弱，故A错误；CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；比较强酸制取弱酸是在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能比较酸性强弱，故C错误；HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，无法确定碳酸与硅酸酸性的强弱，故D错误。
4．C。解析：①向Ca(OH)2饱和溶液中通入过量的CO2气体会生成易溶于水的Ca(HCO3)2，最后没有沉淀生成；②CaCl2与CO2气体不反应；③向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2气体生成NaHCO3，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，且反应消耗水，最后有沉淀析出；④向Ca(ClO)2饱和溶液中通入过量的CO2气体会生成易溶于水的Ca(HCO3)2，最后没有沉淀生成；⑤向NaAlO2饱和溶液中通入过量的CO2气体生成Al(OH)3沉淀，故选③⑤。
5．D。解析：由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。A项，H2、CO不纯时加热易发生爆炸，则为了实验安全性，应先点燃①处酒精灯，排出装置中空气后点燃④处酒精灯，正确；B项，由上述分析可知，②、③、⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水，正确；C项，H2和CO均还原CuO，当黑色氧化铜变红色，只能说明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种，无法确定具体是哪种气体，正确；D项，若用碱石灰替换无水硫酸铜，碱石灰可吸收水、二氧化碳，不能检验氢气，故D错误。
6．C。解析：化石燃料燃烧生成的CO2是大气中CO2的主要来源，A项正确；植物体内的光合作用将CO2转化为葡萄糖，B项正确；导致大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因是人为过度使用化石燃料、过度砍伐树木，C项错误；D项正确。
7．C。解析：CO2不是大气污染物，也不能形成酸雨，A、B错；C项为熵增的吸热反应，高温有利于自发进行。
8.【答案】B
【解析】A项，金刚石和石墨均是由C元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，A正确；B项，能量越低，物质越稳定，因为在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，所以可知石墨比金刚石稳定，B错误；C项，146C 的质子数为6，质量数为14，所以中子数=14-6=8，C正确；D项，CO2可引起温室效应，使全球变暖，其分子中C原子与O原子以共价双键结合，所以含极性共价键，D正确；故选B。
9.【答案】C
【解析】N(C2H5)3有碱性，可与氯化氢反应生成盐N(CH2CH3)3·HCl，A项正确；CO2加氢合成甲酸，反应的化学方程式为CO2+H2HCOOH，原子利用率为100%，符合绿色化学思想，B项正确；反应中碳元素化合价由+4降低为+2，1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为2NA，C项错误；催化剂通过降低反应活化能提高反应速率，纳米金催化剂降低了反应的活化能，D项正确。
【逐点训练3】
1.【答案】B
【解析】A项，铜铺首的主要成分是铜合金，A不符合题意；B项，罐的主要成分是陶瓷(硅酸盐)，B符合题意；C项，水晶的主要成分为SiO2，C不符合题意； D项，纸的主要成分为纤维素，D不符合题意；故选B。
2.【答案】C
【解析】制造普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，A项错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B项错误；制造普通玻璃的反应有Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3，C项正确；普通玻璃具有透光、隔热、隔声、耐磨、耐气候变化的性能，有的还有保温、吸热、防辐射等特征，D项错误。
3．D。解析：水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
4．A。解析：钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料，所以B错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C错误；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，所以D错误。
5．B。解析：无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。
6．A。解析：A项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。
7．B。解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，青石棉是一种硅酸盐材料，A正确；青石棉中硅元素以硅酸根离子的形式存在，与硝酸反应时生成硅酸，不溶于水，B错误；硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正确；青石棉中含有二价铁，根据氧化还原反应中得失电子守恒，有关系式：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被还原，故D正确。
8．D。解析：“碳纳米泡沫”的粒子直径为6～9 nm，分散到适当的溶剂中形成胶体，能产生丁达尔效应，B正确；“碳纳米泡沫”和金刚石互为同素异形体，化学性质相似，物理性质不同，D错误。
9.【答案】A
【解析】石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，还含有Fe、Cu的单质及化合物，经过酸洗而除去，得到纯净的Si3N4。A项，“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A错误；B项，“高温氮化”反应为硅与氮气反应生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；C项，原料气可以为空气，通过灼热的铜粉除去氧气得到氮气，故“操作X”为原料气通过灼热的铜粉，C正确；D项，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的单质及化合物，Fe、Cu的单质及化合物可以与稀硝酸反应而溶解，而Si3N4与稀硝酸不反应，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D正确；故选A。
10.【答案】B
【解析】A项，反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；B项，金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确；C项，加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误；D项，反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误；故选B。
1.【答案】B
【解析】A项，较低的碳含量赋予材料更好的延展性和可塑性，A正确；B项，碳的电负性更大一些，则用碳原子取代部分硅原子，晶体硅的导电能力会下降，B错误；C项，淀粉、纤维素的主链上再接上带有强亲水基团的支链(如丙烯酸钠)，在交联剂作用下形成网状结构可以提高吸水能力，C正确；D项，在橡胶中加入硫化剂和促进剂等交联助剂，在一定的温度、压力条件下，使线型大分子转变为三维网状结构，网状结构相对线性结构具有更大的强度，D正确；故选B。
2.【答案】D
【解析】A项，工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H22NH3，A正确；B项，工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确；C项，工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确；D项，冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑，D错误；故选D。
3.【答案】C
【解析】A项，四羊方尊由青铜制成，在当时铜的冶炼方法还不成熟，铜中常含有一些杂质，因此青铜属合金范畴，A正确；B项，竹木简牍由竹子、木头等原料制成，竹子、木头的主要成分为纤维素，B正确；C项，蔡伦用碱液制浆法造纸，将原料放在碱液中蒸煮，原料在碱性环境下发生反应使原有的粗浆纤维变成细浆，该过程涉及化学变化，C错误；D项，陶瓷是利用黏土在高温下烧结定型生成硅酸铝，D正确；故选C。
4.【答案】D
【解析】A项，根据反应方程式，碳元素的化合价由+4价降为+2价，故CO为还原产物，A错误；B项，硅元素化合价由-4价升为+4价，故SiH4发生氧化反应，B错误；C项，反应中氧化剂为二氧化碳，还原剂为SiH4，，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：1，C错误；D项，根据反应方程式可知，Si元素的化合价由-4价升高至+4价，因此生成1molSiO2时，转移8mol电子，D正确；故选D。
5.【答案】C
【解析】A项，草酸属于二元弱酸，即乙二酸，属于有机物，A错误；B项，C60与石墨是碳元素的不同单质，互为同素异形体，B错误； C项，Cu为ⅠB族，属于过渡元素，C正确；D项，催化剂通过降低反应的活化能加快反应速率，反应焓变不变，D错误； 故选C。
6.【答案】A
【解析】A项，由题意可知，二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸H2SiF6和水，反应的离子方程式为SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O，故A正确；B项，硫化锗与氢气共热反应时，氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢，硫化氢高温下分解生成硫和氢气，则反应的总方程式为GeS2Ge+2S，故B错误；C项，铅蓄电池放电时，二氧化铅为正极，酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为正极反应PbO2+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，故C错误；D项，由题意可知，1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ，反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝-890.3kJ·mol 1，故D错误；故选A。
7.【答案】A
【解析】A项，陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；B项，陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C错误；C项，陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C错误；D项，由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误；故选A。
8.【答案】A
【解析】A项，陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；B项，陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C错误；C项，陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C错误；D项，由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误；故选A。
9.【答案】C
【解析】A项，鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面，经过烘烤，汞蒸发而金固结于器物上的一种传统工艺，其中不含硅酸盐，故A项不符合题意；B项，蒜头纹银盒中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，故B项不符合题意；C项，广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，故C项符合题意；D项，铜镀金钟座是铜和金等制得而成，其中不含硅酸盐，故D项不符合题意；故选C。
10.【答案】D
【解析】A项，将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意； B项，大规模开采可燃冰做为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；C项，通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意；D项，研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇，可以减少二氧化碳的排放量，达到碳中和的目的，故D符合题意；故选D。
11.【答案】C
【解析】A项，氨水能与酸性氧化物二氧化碳反应生成碳酸铵或碳酸氢铵，则用氨水捕集废气中的二氧化碳，将其转化为氮肥有利于大气中二氧化碳的减少，故A不符合题意；B项，大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源可以减少化石能源的使用，从而减少二氧化碳气体的排放，有利于大气中二氧化碳的减少，故B不符合题意；C项，大力推广使用干冰实现人工增雨，会增加大气中二氧化碳的量，不利于大气中二氧化碳的减少，故C符合题意；D项，通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的二氧化碳有利于大气中二氧化碳的减少，故D不符合题意；故选C。
12.【答案】A
【解析】碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低；碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”，故选A。
13.【答案】A
【解析】CO2中C采用sp杂化，空间构型为直线形分子；CO2是非极性分子，A项错误；CO2在电催化下与氢气反应可以降低碳的化合价，生成一系列化合物，如CH4、CH2＝CH2、CH3OH、HCOOH等，B项正确；干冰汽化时在吸收大量热量，使水蒸气液化而增雨，C项正确；侯氏制碱法的化学反应原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D项正确。
14.【答案】A
【解析】A项，偏铝酸钠在强酸性溶液中不能稳定存在容易形成Al3+，不可以利用偏铝酸钠在强酸性溶液中制备分子筛，A错误；B项，设M的化合价为m，则根据正负化合价代数和为0计算，m×+x×(-1)=0，解得m=+2，B正确；C项，调节硅铝比可以改变分子筛的空间结构，从而改变分子筛的稳定性，C正确；D项，调节硅铝比可以调节分子筛的孔径，根据分子筛孔径的大小可以筛分不同大小的分子，D正确；故选A。
15.【答案】D
【解析】将Ca3SiO5改写为氧化物形式后的化学式为：3CaO·SiO2，性质也可与Na2SiO3相比较。A项，Ca3SiO5与NH4Cl反应的方程式为：Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O，A正确；B项，CaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；C项，亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3 CaSO3+H2SiO3，C正确；D项，盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl+ Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O，D不正确；故选D。
16.【答案】D
【解析】石灰岩的形成是CaCO3的沉积结果，海水中溶解一定量的CO2，因此CaCO3与CO2，H2O之间存在着下列平衡：CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l) Ca(HCO3)2(aq)。A．海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，在浅海地区，海水层压力较小，同时水温比较高，因而CO2的浓度较小，即游离的CO2增多，根据平衡移动原理，上述平衡向生成CaCO3方向移动，产生石灰石沉积，A项正确；B．与A恰恰相反，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少，B项正确；C．在深海地区中，上述平衡向右移动，且倾向很大，故溶解反应为CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(aq)=Ca(HCO3)2(aq)，C项正确；D． 海水温度一定时，大气中CO2浓度增加，海水中溶解的CO2随之增大，导致CO32-转化为HCO3-，CO32-浓度降低，D项错误。故选D。
17.【答案】A
【解析】A项，碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第IVA族，故A符合题意；B项，聚氨酯为有机高分子化合物，故B不符合题意；C项，碳包覆银纳米材料中银为金属元素，故C不符合题意；D项，钛合金为含有金属钛元素的合金，故D不符合题意；故选A。
18.【答案】A
【解析】“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红棕色，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧制而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。
19.【答案】(1) 检查装置气密性 当管式炉中没有固体剩余时 C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置
(2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O
(3) 高温灼烧 冷却 AC
【解析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出同时D可处理多余吸收的氯化氢气体。(1)制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时候后，接通冷凝装置，加热开始反应，当管式炉中没有固体剩余时，即硅粉完全反应，SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置；(2)已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为-1，H元素的化合价为-1，硅元素化合价为+4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O；(3)m1g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=，样品纯度为=。
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