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硅、碳及无机非金属材料
【复习目标】
1．结合实例了解C、Si单质及其重要化合物的制备方法、性质和用途
2．了解传统无机非金属材料的组成、性能，认识其在生产中的应用及对环境的影响
3．结合实例认识无机非金属材料的性能及用途
考点一 硅及其重要化合物
【核心知识梳理】
1．硅
(1)硅的存在：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，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在
(2)硅的原子结构——14Si
电子排布式 1s22s22p63s23p2
简化电子排布式 [Ne]3s23p2
原子结构示意图
电子排布图(轨道表示式)
价层电子排布式 3s23p2
周期表中的位置 第三周期第ⅣA族
结构与性质 硅原子最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子
(3)硅的物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大，有脆性
(4)硅晶体的结构
①正四面体空间网状结构，属于共价晶体，键角均为109°28′，硅原子为sp3杂化
②硅晶体中，Si原子数与Si－Si键数之比为1∶2，12g硅晶体中有2 mol共价键
(5)化学性质
①常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应
与F2反应 Si＋2F2===SiF4
与HF反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
与NaOH溶液反应及本质 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
第一步：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑第二步：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O电子转移： INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化学\\人教版 必修1(老教材老课标)\\WORD\\4-17.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化学\\人教版 必修1(老教材老课标)\\WORD\\4-17.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\牛璐\\2019\\看PPT\\化学 人教版 必修1(老教材老课标)\\全书完整的Word版文档\\4-17.TIF" \* MERGEFORMATINET (还原剂是硅，氧化剂是水)
②加热或高温时，能与O2、Cl2、C等反应
与O2反应 Si＋O2SiO2
与Cl2反应 Si＋2Cl2SiCl4
与C反应 Si＋CSiC
(6)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
I．用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
Ⅱ．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
【易错提醒】 a．粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2b．粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅
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
a．SiO2＋2CSi＋2CO↑b．Si＋3HClSiHCl3＋H2c．SiHCl3＋H2Si＋3HCl
(7)硅主要的用途：良好的半导体材料；硅太阳能电池；计算机芯片
2．二氧化硅(SiO2)
(1)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
(2)物理性质：硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
(3)结构
①空间网状结构，属于共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的，硅原子为sp3杂化
②二氧化硅晶体中，Si原子与Si－O键的比为1∶4，即1 mol SiO2晶体中有4NA个Si－O共价键
(4)化学性质
①具有酸性氧化物的通性：SiO2为酸性氧化物，是硅酸的酸酐
SiO2与NaOH溶液反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO2与碱性氧化物反应 SiO2＋CaOCaSiO3
②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑
③SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃)
【易错提醒】
a．盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大)
b．氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶
c．石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体
(5)二氧化硅的用途：光导纤维、光学仪器、电子部件
3．硅酸(H2SiO3)
(1)物理性质：不溶于水，无色透明的胶状物质
(2)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
Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
Na2SiO3＋2CO2(过量)＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3
②不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O
③与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
(3)用途：硅胶可作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂
(4)制备——可溶性硅酸盐(Na2SiO3)与酸(HCl)等反应制得：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
4．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
(5)最简单的硅酸盐——Na2SiO3
①俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性
②物理性质：白色固体，可溶于水
③化学性质：与较强的酸反应
与酸(硫酸)反应 Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3↓　
与CO2反应 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
④用途：制硅酸；黏合剂(矿物胶)；耐火阻燃材料；防腐剂
5．硅及其化合物的特殊性
(1)硅单质的特性
①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力
③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑
④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(2)含硅化合物的特殊性
①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3
②酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水
④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生
(3)不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅
(4)熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙、沙子的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3
6．硅及其化合物的相互转化
(1)硅元素的价类二维图及转化关系
(2)硅及其重要化合物之间的转化关系
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【精准训练1】
1．提纯粗硅时可通过反应SiHCl3＋H2Si＋3HCl获取晶体硅。下列说法正确的是(　　)
A．1 mol Si晶体中含有2mol非极性键 B．基态Si原子的轨道表示式：
C．SiHCl3的空间填充模型为 D．HCl的电子式为H＋[︰︰]－
2．下列关于硅的说法错误的是(　　)
A．晶体硅是共价晶体，灰黑色有金属光泽
B．常温下硅可以与氢氟酸反应生成2种气体
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与氢氧化钠溶液反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
3．下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，故不能与酸反应
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．对于2C＋SiO2Si＋2CO↑中，氧化剂与还原剂质量比为1∶2
4．工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
已知：流化床反应器的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等
A．电弧炉中发生的反应为C＋SiO2CO2↑＋Si
B．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯
C．每生成1 mol高纯硅，需要44.8 L Cl2(标准状况)
D．该工艺流程中Si的产率高，符合绿色化学要求
5．中国科学院空天信息创新研究院根据玉兔二号提供的一个暗绿色闪光的“石块”信息进行分析，发现石块主要由约45%的斜长石(CaAl2Si2O8)、7%的辉石XYAl2－2nSi2O6(X、Y为单核离子，0A．含硅元素，属于硅酸盐；含金属元素，属于金属材料
B．斜长石可以写为CaSiO3·Al2(SiO3)3的形式
C．橄榄石的氧化物形式一定为MgO·FeO·SiO2
D．若辉石中n＝1、Y为V3＋时，X可以是Na＋或Li＋等
6．由下列实验事实得出的结论正确的是(　　)
A．由SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，碳的非金属性强于硅的
B．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3可知，SiO2不是H2SiO3的酸酐
C．由SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应可知，SiO2为两性氧化物
D．由CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀可知，酸性：H2CO3＞H2SiO3
考点二 碳及其重要化合物
【核心知识梳理】
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
晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体
碳原子的杂化方式 sp3杂化 sp2杂化 sp2杂化
1∶2 2∶3 2∶3
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
主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存
【微点拨】
①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似
②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应
2．碳的原子结构——6C
电子排布式 1s22s22p2
简化电子排布式 [He]2s22p2
原子结构示意图
电子排布图(轨道表示式)
价层电子排布式 2s22p2
周期表中的位置 第二周期第ⅣA族
(2)主要化学性质——还原性
①可燃性：2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
②与氧化物反应
与CuO反应：C＋2CuO2Cu＋CO2↑
与SiO2反应：2C＋SiO2Si＋2CO↑
与H2O(g)反应：C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气)
与CO2反应：C＋CO22CO
③与强氧化性酸反应
与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
与浓硝酸反应C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
3．碳的氧化物(CO、CO2)的比较
CO CO2
物理性质 无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水 无色、无味的气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小)
晶体类型 分子晶体 分子晶体
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：C＋CO22CO②Mg在CO2中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C
与水反应 — CO2＋H2OH2CO3
化学性质 与碱反应(澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2)
相互转化 CO2eq \o(,\s\up7(C，△),\s\do5(①O2；②CuO))CO
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 空间网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子
物理性质 常温下为固体，硬度大，熔点高，不溶于水 常温下为气体，能溶于水
晶体类型 共价晶体 分子晶体
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＋H2OCO2(过量)＋NaOH===NaHCO3
与盐反应 与Na2CO3、CaCO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3、 Na[Al(OH)4]、NaClO反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3Na2SiO3＋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 与C反应：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与C反应：CO2＋C2CO
用途 制光导纤维、光学仪器、电子部件、仪器轴承、石英坩埚、玻璃等 制饮料、制碳酸盐
5．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 COeq \o(,\s\up7(①CO2＋H2O；②少量HCl),\s\do5(NaOH))HCO
6．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↓
转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
7．草酸、草酸盐的性质
(1)草酸的性质
草酸又叫乙二酸，化学式为H2C2O4，其结构简式为HOOCCOOH，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O
二元弱酸 草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为：H2C2O4H＋＋HC2O，HC2OH＋＋C2O
还原性 H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的化学方程式为：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
不稳定性 草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为：H2C2O4·2H2OCO↑＋CO2↑＋3H2O
(2)草酸盐的性质
①(NH4)2C2O4溶于水，微溶于乙醇，受热易分解：(NH4)2C2O4H2C2O4＋2NH3↑ (进一步加热，草酸会分解)
②CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙：CaC2O4CaO＋CO↑＋CO2↑
③MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物
8．碳及其化合物的相互转化
(1)碳元素的价类二维图及转化关系
(2)碳及其重要化合物之间的转化关系
【精准训练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 碳纳米管：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．下列关于碳及其氧化物的说法不正确的是(　　)
A．过度排放CO2会导致“温室效应”，应提倡“低碳生活”
B．CO、CO2、葡萄糖都属于有机物
C．金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质也不同
D．一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合
3．下列关于SiO2和CO2的说法正确的是(　　)
A．CO2是分子晶体，SiO2是共价晶体 B．常温下，盐酸、氢氟酸均能与SiO2反应
C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物 D．常温下，CO2和SiO2都能与水反应生成相应的含氧酸
4．用如图装置来分离CO2和CO混合气体并干燥，图中a、c、d为止水夹，b为分液漏斗活塞，现装置内空气已排尽，为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的试剂为(　　)
甲 乙 丙
A 饱和NaHCO3溶液 12 mol·L－1盐酸 18.4 mol·L－1 H2SO4
B 饱和Na2CO3溶液 2 mol·L－1 H2SO4 饱和NaOH溶液
C 饱和NaOH溶液 2 mol·L－1 H2SO4 18.4 mol·L－1 H2SO4
D 18.4 mol·L－1 H2SO4 饱和NaOH溶液 18.4 mol·L－1 H2SO4
5．已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸，157 ℃升华，170 ℃以上分解可放出CO2和CO；可与酸性KMnO4溶液反应；其钠盐易溶于水，钙盐难溶于水。下列说法正确的是(　　)
A．草酸受热产生的气体，用足量的NaOH溶液充分吸收后，可收集得到纯净的CO
B．草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变为红色的现象，则说明产生的气体中一定有CO
C．草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中，若能产生白色浑浊现象，则说明产生的气体中一定有
CO2
D．H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
6．海底五彩斑斓的珊瑚是由珊瑚虫吸收海水中的钙和CO2，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。植物的光合作用会吸收CO2、释放O2。但随着全球变暖，CO2含量增加，海底珊瑚含量减少，下列说法错误的是(　　)
A．光合作用吸收CO2 B．植物呼吸作用放出CO2
C．海水吸收过多CO2使pH增大 D．珊瑚礁溶解是因为生成Ca(HCO3)2
考点三 无机非金属材料
【核心知识梳理】
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．分类
(1)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·SiO23CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2O·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
(2)新型无机非金属材料
类别 主要特性 典型示例 主要用途
半导体材料 通信容量大、抗干扰性能好 芯片、光导纤维、硅太阳能电池 计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等
电学材料 高强度、优良的电学性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯 复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等
新型陶瓷 高温结构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 碳化硅、氮化硅陶瓷 用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等
超导陶瓷 具有超导性 Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷 用于电力、交通、医疗等领域
透明陶瓷 具有光学特性、耐高温、绝缘性好 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷 用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等
压电陶瓷 能实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐和锆酸盐等 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨、人造关节等
【易错提醒】
①碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料，常见的类型有：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等
②碳纳米材料的用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景
结构特点 性能 用途
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 抗压性强、耐辐射和化学腐蚀 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 比表面积大，高强度，优良的电学性能 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 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、电池和复合材料等
3．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
主要特性 ①抗腐蚀、耐高温；②质脆、经不起热冲击 ①高强度、硬度，耐高温；②具有电学特性；③具有光学特性；④具有生物功能
【精准训练3】
1．水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下：2(3CaO·SiO2)＋6H2O===3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2　(放热反应)。但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列说法错误的是(　　)
A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B．水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率
C．水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D．以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气产生的气泡
2．属于新型无机非金属材料的是(　　)
A．水泥、玻璃、陶瓷　 B．玻璃钢　 C．镁铝合金材料　 D．氮化硅
3．“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、石灰石和石英砂
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．高温结构陶瓷的主要成分为硅酸盐
4．碳纳米管是一种具有特殊结构的材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于碳纳米管的说法错误的是(　　)
A．在常温下碳纳米管化学性质稳定 B．碳纳米管具有比表面积大、导电等特点
C．碳纳米管是一种新型有机材料 D．碳纳米管与金刚石互为同素异形体
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．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 B C D
清绿地素三彩花卉撇口碗 明代三彩孩童骑牛陶俑 南朝弦纹三足铜铛 东晋咸和二年酱褐釉陶牛车模型
7．《天工开物》记载：“埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　)
A．黏土是制砖瓦和水泥的主要原料 B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化
C．沙子的主要成分为硅酸盐 D．泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
8．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，由黏土经高温烧结而成
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
【高考真题演练】
1．(2024·浙江6月卷)Si5Cl10中的Si原子均通过sp3杂化轨道成键，与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3。下列说法不正确的是(　　)
A．Si5Cl10分子结构可能是 B．Si5Cl10与水反应可生成一种强酸
C．Si5Cl10与NaOH溶液反应会产生H2 D．Si5Cl10沸点低于相同结构的Si5Br10
2．(2024·江西卷)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是( )
A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜
C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3
3．(2024·新课标卷)文房四宝是中华传统文化的瑰宝。下列有关叙述错误的是(　　)
A．羊毛可用于制毛笔，主要成分为蛋白质 B．松木可用于制墨，墨的主要成分是单质碳
C．竹子可用于造纸，纸的主要成分是纤维素 D．大理石可用于制砚台，主要成分硅酸盐
4．(2024·广东卷)嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是( )
A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料
B．机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金
C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiC
D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，的质子数为55
5．(2023·广东卷)“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中，主要由硅酸盐材料制成的是(　　)
A B C D
九霄环佩木古琴 裴李岗文化骨笛 商朝后期陶埙 曾侯乙青铜编钟
6．(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下：石英砂粗硅高纯硅，下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．1mol Si含Si－Si键的数目约为4×6.02×1023
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．生成SiHCl3的反应为熵减过程
7．(2023·山东卷)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　)
A．与石墨相比，(CF)x导电性增强 B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强
C．(CF)x中C－C的键长比C－F短 D．1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键
【课时精练】
1．硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。Si和SiC用于制造芯片，SiO2用于制造光纤，Na2SiO3用作木材防火剂。下列说法正确的是(　　)
A．Si在自然界以游离态存在 B．Si和SiC具有优良的导电性
C．SiO2不与酸反应 D．Na2SiO3溶液可与CO2反应
2． “中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是(　　)
A．SiCl4为极性分子 B．HCl的电子式为H︰︰
C．单晶硅为分子晶体 D．Si原子的结构示意图为
3．工业上由石英砂(主要成分为SiO2)制备高纯硅的过程中涉及反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑；Si＋3HClSiHCl3＋H2，下列说法正确的是(　　)
A．SiHCl3的球棍模型为 B．28g晶体硅中含有2molSi－Si
C．HCl中化学键为s－sσ键 D．碳的同素异形体金刚石和C60均属于共价晶体
4．下列关于硅及其化合物的叙述错误的是(　　)
A．硅是良好的半导体材料 B．二氧化硅可用来生产光导纤维
C．硅酸的酸性比碳酸的酸性弱 D．常温下，硅的化学性质不活泼，不与任何物质反应
5．化学物质用途广泛，下列说法不正确的是(　　)
A．高纯度的硅可用作光导纤维 B．碳酸氢钠可用于烘焙糕点
C．铁红可用于油漆和橡胶的红色颜料 D．碳化硅可用作砂纸和砂轮的磨料
6．二氧化硅与二氧化碳组成相似，结构不同。下列反应原理不同的是(　　)
A．SiO2＋2CSi＋2CO↑ 与NaCl＋KKCl＋Na
B．SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
C．SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 与 CO2＋2OH－===CO＋H2O
D．SiO2＋2CSi＋2CO↑与SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
7．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(　　)
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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
8．下列离子方程式不正确的是(　　)
A．石英与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2OH－===SiO＋H2↑
C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓
9．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行准确判断，其中正确的是(　　)
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑
a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃 b．反应②中SiO2表现出氧化性
c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的原理
e．反应⑤中SiO2既不是氧化剂也不是还原剂
A．ace B．bde C．cde D．ab
10．高纯硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备，下列说法不正确的是(　　)
A．硅是地壳中含量第二的元素，主要以氧化物、硅酸盐等形式存在于自然界中
B．电弧炉中的化学方程式为SiO2＋2CSiC＋CO2↑
C．二氧化硅既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠反应，二氧化硅是典型的酸性氧化物
D．步骤①②③中HCl和H2可以重复使用，三步反应中Si的化合价均发生了改变
11．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过氧化氢与MnO2反应制备O2
12．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程。下列说法或离子方程式正确的是(　　)
A．SiO2能与氢氧化钠及氢氟酸反应，属于两性氧化物
B．Na2SiO3溶液中通入过量的CO2：SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
C．图中所有反应均为非氧化还原反应
D．硅胶可用作食品干燥剂
13．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．金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，二者互称为同素异形体
B．在100 kPa时，1 mol石墨转变为金刚石要吸收1.895 kJ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C，该核素的中子数为8
D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键
14．硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)+6H2O===CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是(　　)
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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和Cl2等酸性气体
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，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力
15．我国科学家成功利用CO2人工合成淀粉，使淀粉生产方式从农业种植转为工业制造成为可能，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．甲醇可用作燃料电池的正极活性物质 B．化妆品中添加二羟基丙酮的主要作用为保湿
C．淀粉可用于制备葡萄糖 D．该过程有利于实现“碳达峰，碳中和”
16．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(　　)
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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
17．地球上的硅大部分以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，它们的基本结构单位是硅氧四面体[SiO4](图1)。石英晶体中的硅氧四面体相连构成螺旋链(图2)。天然硅酸盐组成复杂，硅、氧原子通过共用氧原子形成各种不同的硅酸根阴离子，一种层状硅酸根阴离子结构如图3所示。下列说法正确的是(　　)
　　
图1　　　　图2　　　　图3
A．基态Si原子核外电子有14种空间运动状态
B．二氧化硅中硅原子的配位数是2
C．图2中Si原子的杂化轨道类型是sp2
D．图3层状硅酸根阴离子结构中硅和氧的原子个数之比为2∶5
18．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)，下列叙述不正确的是(　　)
A．“还原”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
19．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　　)
选项 操作及现象 溶液
A 通入CO2，溶液不变浑浊，先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊 CaCl2溶液
B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液
C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液
D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液
20．党的二十大报告提出，坚决打赢关键核心技术攻坚战。制造5G芯片的氮化铝属于(　　)
A．无机非金属材料 B．金属材料 C．有机高分子材料 D．复合材料
21．硅的提纯是电子工业一项十分重要的工作，可用粗硅与干燥的HCl气体反应制SiHCl3(其中含有BCl3、SiCl4)，SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。有关物质的物理性质见下表，回答下列问题：
物质 SiCl4 BCl3 SiHCl3
沸点/℃ 57.6 12.5 33.0
熔点/℃ －70.0 －107 －127
(1)基态Si原子核外电子共有________种运动状态；粗硅与HCl反应完全后的混合物冷却到标准状况，可通过________(填操作名称)提纯得到SiHCl3
(2)已知在有HF存在的条件下，硅可以和浓硝酸反应生成六氟合硅酸，该反应的化学方程式为___________________________________________________________
(3)实验室可以采用如图装置(夹持、尾气处理装置及部分加热装置均略去)用SiHCl3与过量干燥H2反应制取纯硅。
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①仪器a的名称为__________，装置B中的试剂为________
②将装置C水浴加热，该加热方式的优点是___________________________________________
③为保证实验安全，加热装置D前必须完成的操作是：ⅰ.检验装置的气密性；ⅱ._________________________，
该装置中发生反应的化学方程式为__________________________________________________
22．硅是重要的半导体材料，构成现代电子工业的基础。硅及其化合物在工业中应用广泛，在国防和航天工业中亦有许多用途
(1)硅原子中最外层电子排布式为____________，该层电子的电子云有________种不同的伸展方向
(2)温石棉矿是一种硅酸盐类矿物，化学式写作氧化物形式为6MgO·4SiO2·4H2O，其中原子半径最大的元素在周期表中的位置是________。SiO2存在与金刚石结构类似的晶体，其中硅氧原子之间以__________相结合
a．离子键 b．极性键 c．非极性键 d．范德华力
(3)甲硅烷(SiH4)是一种无色的液体，遇到空气能爆炸性自燃，生成二氧化硅固体和水。在室温下，10 g SiH4自燃放出热量446 kJ，请写出其燃烧的热化学方程式：______________________________________
(4)SiH4的热稳定性不如CH4，其原因是______________________________________________
工业上硅铁可以用于冶镁。以煅白(CaO·MgO)为原料与硅铁(含硅75%的硅铁合金)混合，置于密闭设备中于1200 ℃发生反应：2(CaO·MgO)(s)＋Si(s)Ca2SiO4(l)＋2Mg(g)
(5)常温下镁的还原性强于硅。上述方法能够获得镁的原因是：________________________。
(6)若上述反应在容积为a L的密闭容器中发生，一定能说明反应已达平衡的是________(选填编号)。
a．反应物不再转化为生成物
b．炉内Ca2SiO4与CaO·MgO的质量比保持不变
c．反应放出的总热量不再改变
d．单位时间内，n(CaO·MgO)消耗∶n(Ca2SiO4)生成＝2∶1
若b g 煅白经t min反应后转化率达70%，该时段内Mg的生成速率是________
23．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_____________，反应的离子方程式为_________________，说明分解产物中含有________。装置B的主要作用是_______________________________________
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、________________。装置H反应管中盛有的物质是________
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是____________________________________
(3)若将上图装置C中的澄清石灰水改为水玻璃，则装置C中的现象是_________________，反应的离子方程式为_______________________，此现象说明H2SiO3比H2CO3的酸性____________
(4)若把上图装置C中的澄清石灰水改为饱和Na2CO3溶液，则装置C中的现象是__________________，反应的离子方程式为______________________
24．氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示，请回答下列问题：
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其中－NH2中各元素的化合价与NH3相同。
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因_____________________________
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是____________(填序号)
(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为____________
(4)在高温下将SiCl4置于B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：______________________________________
25．高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图，回答下列问题：
已知：①流化床反应器内的主反应：Si＋3HClSiHCl3＋H2
②还原炉内的主反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl
③SiHCl3极易水解：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl
(1)石英砂的主要成分为SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是________(填字母)。SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为__________
A．Al　　　B．CuO　　　C．NaHCO3
(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为________________________________。若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_____
(3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是_____________________________________________________________
____________________________________________________________(任写两条即可)
(4)流化床反应器中除SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用蒸馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是________________
(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是________________
26．白炭黑(SiO2·H2O)广泛应用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如图所示：
(1)蛇纹石用氧化物形式可表示为___________________________
(2)碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法有①___________；②___________________________________(任举两种)
(3)过滤1得到的滤液的主要成分是________________________
(4)滤液与盐酸反应的主要离子方程式为__________________________________________
(5)洗涤时，如何证明产品已洗涤干净？______________________________________________________________
27．按要求题空
(1)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物
①三硅酸镁的氧化物形式为__________________________
②Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________
a. Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点
b. Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体
c. Al2O3、MgO和SiO2都是碱性氧化物
(2) 石棉(CaMg3Si4O12)是耐火材料，用氧化物的形式表示其组成为____________________
(3) 青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为__________________
28．草酸及其盐在化工生产中具有重要价值，某实验小组实验如下
Ⅰ．制取草酸
反应原理：C6H12O6(葡萄糖)＋12HNO3(浓)3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O，装置如图(加热和夹持装置略)
(1)检验淀粉是否水解完全所用的试剂为____________，装置B的作用是______________________________
(2)检查图中装置气密性的方法是__________________________________________________________________
________________________________________________。在装置B、装置C之间添加装置D，可在装置D中得到硝酸 ，通入的气体X是______
Ⅱ．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体的制取及组成测定
已知：三草酸合铁酸钾晶体{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}呈绿色，可溶于水，难溶于乙醇，见光易分解。
(一)制取晶体
步骤1：向盛有3.000 g黄色晶体FeC2O4·2H2O的烧杯中加入10 mL K2C2O4溶液，加热至40 ℃左右，缓慢滴入过量的H2O2，一段时间后，出现红褐色沉淀。
步骤2：加热至沸腾，分两次缓慢加入8～9 mL H2C2O4溶液，至沉淀溶解，得翠绿色溶液。加热浓缩、加入无水乙醇、结晶、抽滤、干燥，得7.860 g三草酸合铁酸钾晶体。
(3)完成该过程化学方程式并配平：
______FeC2O4·2H2O＋______＋____________＋____________K3[Fe(C2O4)3]·3H2O
(4)步骤1中，生成三草酸合铁酸钾与另一种铁的化合物，该化合物为____________(填化学式)，步骤2加入无水乙醇的目的是____________________________________________________________
(5)实验小组完成实验后发现产率偏低，其主要原因可能是__________________________________________
(二)测定组成
称取5.000 g所得的三草酸合铁酸钾晶体配制成250 mL溶液。取25.00 mL溶液，用0.100 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液13.50 mL。另取25.00 mL溶液，用SnCl2－TiCl3联合还原法，将Fe3＋还原为Fe2＋，再用0.100 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液15.50 mL
(6)第一次滴定终点时的现象为_____________________________________________________________________，通过上述实验，测定出该晶体中C2O与Fe3＋的配位比n(C2O)∶n(Fe3＋)＝_______
【硅、碳及无机非金属材料】答案
【精准训练1】
1．A。解析：3p能级的2个电子自旋方向应该相同，B错误；该模型为球棍模型，C错误；HCl为共价化合物，其电子式为H︰︰，D错误。
2．C
3．C。解析：A项，SiO2与氢氟酸反应；B项，光导纤维传导光不导电；D项，反应中氧化剂(SiO2)与还原剂(C)的物质的量之比为1∶2，质量比为60∶24。
4．B。解析：电弧炉中发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；根据已知信息可知，流化床反应器的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，因此进入还原炉之前需要蒸馏提纯，B正确；流化床反应器中有多种含氯副产物，因此生成1 mol高纯硅，需要氯气的物质的量大于2 mol，C错误；流化床反应器的产物中有多种含硅副产物，导致Si的损失，且该工艺流程中产生CO、HCl等气体，易引起空气污染，不符合绿色化学要求，D错误。
5．D
6．D。解析：由SiO2＋2CSi＋2CO↑不能比较C、Si的非金属性，A错误；SiO2是H2SiO3的酸酐，B错误；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是其特殊性质，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，C错误。
【精准训练2】
1．D
2．B
3．A。解析：常温下，盐酸与二氧化硅不反应，B错误；二氧化硅是酸性氧化物，C错误；SiO2不能与水反应生成相应的含氧酸，D错误。
4．C。解析：混合气体首先通过甲，由于CO2能与碱反应生成碳酸盐，则剩余气体CO就很容易分离出，所以在甲瓶中加入饱和NaOH溶液，与CO2反应生成碳酸钠和水，CO通过甲瓶顺利分离出来，由于实验中含有水分所以丙瓶中加入浓硫酸对其干燥；乙中液体是将生成的碳酸盐转变成CO2，所以应该装的是稀硫酸，故选C。
5．D。解析：根据题干信息可知，在草酸受热产生的气体中会含有分解所产生的CO2和CO，也会含有其升华所产生的草酸蒸气。产生的气体用足量的NaOH溶液吸收后，除去了CO2及草酸蒸气，但引入了水蒸气，A项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，且草酸具有强还原性，所以氧化铜被还原也有可能是草酸作用的结果，不能由此确定产生的气体中一定存在CO，B项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，又草酸钙难溶于水，所以形成的沉淀有可能是草酸钙沉淀，C项错误；草酸具有还原性，能与酸性KMnO4溶液反应而使其褪色，反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D项正确。
6．C。解析：由题可知，植物的光合作用吸收CO2，A正确；植物的呼吸作用会放出CO2，B正确；CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3为弱酸，所以海水吸收过多CO2会使pH减小，C错误；珊瑚礁中的CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca（HCO3）2，从而导致珊瑚礁溶解，D正确。
【精准训练3】
1．C。解析：水泥由石灰石和黏土等混合，经高温煅烧制得，A说法正确；水泥生产过程中加入石膏的目的是调节水泥的凝结硬化速率，调整水泥的凝结时间，B说法正确；水与硅酸三钙(3CaO·SiO2)发生化学反应，生成的产物形成相互交联的结构，C说法错误；硅酸三钙(3CaO·SiO2)与水反应放热，以冰代水减少了热膨胀及水蒸气产生的气泡，保证建筑质量，D说法正确。
2．D。解析：水泥、玻璃、陶瓷是传统无机非金属材料；玻璃钢是复合材料；镁铝合金材料是金属材料；D选。
3．C。解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，其主要成分不是硅酸盐，D项错误。
4．C。解析：碳纳米管是碳的一种单质，在常温下碳单质化学性质稳定，属于新型无机非金属材料，A正确、C错误；碳纳米管具有纳米尺度的直径，比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，B正确；碳纳米管与金刚石都是碳的单质，二者互为同素异形体，D正确。
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、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，如强度高、耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。
6．C。解析：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；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；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；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。
7．C。解析：A项，“择取无砂黏土而为之”，说明黏土是制砖瓦和水泥的主要原料，正确；B项，“燃薪举火”是提供高温的环境，使黏土发生复杂的物理化学变化，正确；C项，沙子的主要成分为二氧化硅，错误；D项，黏土中有一定量的铁元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时碳与水反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价亚铁，形成青瓦，正确。
8．A
【高考真题演练】
1．A。解析：A项，该结构中，如图所示的两个Cl，Cl最外层有7个电子，形成了两个共价键，因此其中1个应为配位键，而Si不具备空轨道来接受孤电子对，因此结构是错误的，故A错误；B项，Si5Cl10与水反应可生成HCl，HCl是一种强酸，故B正确；C项，Si5Cl10与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3，Si的化合价升高，根据得失电子守恒可知，H元素的化合价降低，会有H2生成，故C正确；D项，Si5Br10的相对分子质量大于Si5Cl10，因此Si5Br10的范德华力更大，沸点更高，故D正确；故选A。
2．C。解析：A．青花瓷上的蓝色花纹是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，A错误；B．釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质，通常由无机物质组成，如硅酸盐、氧化物等，B错误；C．青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确；D．青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红色，D错误；故选C。
3．D。解析：A．动物的毛、皮、角等的主要成分都是蛋白质，羊毛的主要成分为蛋白质，A正确；B．墨主要成分是炭黑，炭黑是碳元素的一种单质，碳的单质在常温下的化学性质很稳定，不易与其他物质发生化学反应，故用墨汁书写的字画历经千年仍不褪色，B正确；C．竹子可用于造纸，竹子的主要成分是纤维素，用其造的纸的主要成分也是纤维素，C正确；D．大理石可用于制砚台，大理石主要成分为碳酸钙，不是硅酸盐，D错误；
故选D。
4．C。解析：A．制作日晷圆盘的石材主要为大理石，属于无机非金属材料，A正确；B．由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物称为合金，机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金，B正确；C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiO2，C错误；D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，的质量数为135，质子数为55，D正确；故选C。
5．C。解析：九霄环佩木古琴主要成分是木材，琴弦由动物筋制得，A错误；骨笛由动物骨骼制成，B错误；陶埙属于陶瓷，由硅酸盐制成，C正确；曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误。
6．B。解析：A项， SiO2和在高温下发生反应生成Si和CO，因此，制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A说法正确；B项，在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023，B说法错误；C项，HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化；H2在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与SiHCl3在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 ，C说法正确；D项， Si＋3HClSiHCl3＋H2，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成SiHCl3的反应为熵减过程，D说法正确；故选B。
7．B。解析：(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；(CF)x中C原子的所有价电子均参与成键，没有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C－C的键长比C－F长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C－C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1 mol(CF)x中含有2.5x mol共价单键，D错误。
【课时精练】
1．D。解析： 硅在自然界中以化合态存在，A错误；Si和SiC属于半导体，导电能力弱，B错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，C错误。
2．B。解析：SiCl4和CH4的空间结构都是正四面体形，结构对称，为非极性分子，A错误；单晶硅与金刚石的晶体结构相似，为共价晶体，C错误；Si原子的结构示意图为，D错误。
3．B。解析： SiHCl3是四面体结构，并且原子半径：Si＞Cl＞H，图示中半径：H＞Cl，A错误；28g晶体硅中含有×2＝2molSi—Si，B正确；氯原子利用p轨道成键，HCl中化学键为s－pσ键，C错误；碳的同素异形体金刚石属于共价晶体，但C60属于分子晶体，D错误。
4．D。解析：硅是良好的半导体材料，故A正确；光导纤维的主要成分为二氧化硅，故B正确；非金属性：Si5．A。解析：用于光导纤维的为二氧化硅，故A错误；NaHCO3受热分解生成CO2气体，所以可用于烘焙糕点，故B正确；Fe2O3俗称铁红，为红棕色物质，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，故C正确；碳化硅是硬度大的新型无机非金属材料，常用作砂纸、砂轮的磨料，故D正确。
6．B。解析：都是高温条件下同主族元素单质间的置换反应，生成气体使反应趋于完全，原理相同，故A不符合题意；前者是高温条件下的固体反应，生成的二氧化碳气体逸出反应体系使反应趋于完全，后者是溶液中的强酸制弱酸的复分解反应，原理不同，故B符合题意；二者都是酸性氧化物与碱的反应，原理相同，故C不符合题意；前者是氧化还原反应，后者是非氧化还原反应，但本质上两个反应都是高温固相反应，生成气体使反应趋于完全，原理相同，故D不符合题意。
7．A。解析：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，此反应没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。
8．B。解析：硅与烧碱溶液反应，正确的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑，B错误。
9．B。解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，a、c判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中碳的化合价由0变为－4和＋2，硅和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅既不是氧化剂也不是还原剂，e判断正确。
10．B。解析：硅在地壳中的含量仅次于氧，自然界中都以化合态形式存在，主要以氧化物、硅酸盐等形式存在于自然界中，A正确；电弧炉中高温条件下二氧化硅和碳反应生成粗硅和CO，反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，B不正确；二氧化硅既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠反应，氢氟酸与二氧化硅反应，是二氧化硅的特性，二氧化硅是典型的酸性氧化物，C正确；步骤①②③中HCl和H2可以重复使用，循环反应，三步反应中Si的化合价均发生了改变，分别为降低、升高、降低，D正确。
11．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项错误；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；MnO2为粉末状固体，因此不能用启普发生器进行实验，D项错误。
12．D。解析：两性氧化物是既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应不生成盐，SiO2不是两性氧化物，是酸性氧化物，故A错误；Na2SiO3溶液中通入过量的CO2生成NaHCO3和硅酸，其反应的离子方程式为SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO，故B错误；SiO2与C反应，Si与Cl2反应等为氧化还原反应，故C错误；硅胶具有吸水性，且没有毒性，可用作食品干燥剂，故D正确。
13．B
14．B。解析：由题中信息可知，硅胶吸水后，会变成CoCl2·6H2O(粉红色)，故变成粉红色后说明硅胶失效了，A正确；二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅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，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力，D正确。
15．A。解析：甲醇燃料中通甲醇的一极为负极，通O2的一极为正极，故甲醇可用作燃料电池的负极活性物质，A错误；二羟基丙酮中的羟基能与H2O之间形成分子间氢键，故化妆品中添加二羟基丙酮的主要作用为保湿，B正确；淀粉在一定条件下水解可生成葡萄糖，故淀粉可用于制备葡萄糖，C正确；该过程消耗CO2，制备淀粉，故有利于实现“碳达峰，碳中和”，D正确。
16．B。解析：NaOH溶液喷成雾状，可增大反应物接触面积，提高CO2吸收率，A正确；环节a为Na2CO3和Ca(OH)2反应生成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；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；Na2CO3溶液可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。
17．D。解析： 基态Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，原子核外的电子有8种空间运动状态，A错误；二氧化硅中硅原子的配位数是4，B错误；SiO2晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体，所以Si原子的杂化轨道类型是sp3，C错误；由图3可知，每个硅氧四面体分别以三个顶角氧和其他相邻的三个硅氧四面体共享，根据均摊法，每个硅氧四面体含有的氧原子数为3×＋1＝2.5，含有的硅原子数为1，则硅和氧的原子个数比为1∶2.5＝2∶5，D正确。
18．A。解析：焦炭与石英砂发生反应SiO2＋2CSi＋2CO，焦炭被氧化成CO，A错误；原料气中含有N2和少量的O2，氧气能与Cu反应生成CuO，N2不与Cu反应，将原料气通过灼热的铜粉可以得到纯净氮气，C正确；粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu与稀硝酸反应，得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2，稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu，D正确
19．B
20．A
21．(1)14　蒸馏　
(2)Si＋4HNO3(浓)＋6HF===H2SiF6＋4NO2↑＋4H2O
(3)①分液漏斗　浓硫酸　
②加热均匀，便于控制温度使SiHCl3汽化　
③检验氢气的纯度(或先滴加稀硫酸，产生氢气，排尽装置中的空气)　
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
22．(1)3s23p2　3
(2)第三周期第ⅡA族　b
(3)SiH4(l)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1427.2 kJ/mol
(4)非金属性C>Si，它们的气态氢化物的热稳定性CH4>SiH4
(5)1200 ℃时反应生成的镁以蒸气的形式逸出，使平衡向正反应方向移动
(6)bc　 mol·L－1·min－1
解析：(1)Si的原子序数为14，有3个电子层，最外层电子数为4，故最外层电子排布式为3s23p2；该层s能级电子云的形状为球形，无伸展方向，p层共有3种伸展方向；(2)6MgO·4SiO2·4H2O中原子半径最大的元素是Mg，在周期表中的位置是第三周期第ⅡA族，SiO2中硅氧原子之间以极性共价键相结合；(3)n(SiH4)＝＝ mol，则1 mol SiH4燃烧放出的热量为×446 kJ＝1427.2 kJ，其燃烧的热化学方程式为SiH4(l)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1427.2 kJ/mol；(4)根据元素周期律，非金属性C>Si，则它们的气态氢化物的热稳定性CH4>SiH4；(5)1200 ℃时发生反应为2(CaO·MgO)(s)＋Si(s)??Ca2SiO4(l)＋2Mg(g)，此时镁以蒸气的形式逸出，使平衡向正反应方向移动，使得化学反应能发生；(6)化学平衡是动态平衡，反应物不再转化为生成物，则证明反应结束，a错误；炉内Ca2SiO4与CaO·MgO的质量比保持不变，达到了平衡，b正确；反应放出的热量不再改变，证明正逆反应速率是相等的，各个组分的浓度不随时间的变化而改变，c正确；单位时间内，n(CaO·MgO)消耗∶n(Ca2SiO4)生成＝2∶1，不能证明正逆反应速率相等，d错误，Mg的生成速率v＝＝ mol·L－1·min－1。
23．(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊　CO2＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋H2O　CO2　冷凝(水蒸气、草酸蒸气等)，防止草酸进入装置C和Ca2＋反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I　CuO　
②H中黑色粉末变为红色，其前的D中澄清石灰水无现象，其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)产生白色沉淀或变浑浊，且有气泡逸出 CO2＋SiO＋H2O===H2SiO3↓＋CO　弱
(4)产生白色沉淀或变浑浊，有气泡逸出 2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓
解析：(1)草酸受热分解可能生成CO2、H2O，CO2能使澄清石灰水变浑浊，故在C中观察到的现象为有气泡产生，澄清石灰水变浑浊；根据C中澄清石灰水变浑浊可知草酸晶体分解产物中有CO2；草酸和Ca2＋反应生成难溶物草酸钙，冰水起到冷凝水蒸气和草酸蒸气的作用，防止草酸进入装置C和Ca2＋反应生成沉淀，干扰CO2的检验。(2)①要检验草酸分解产物可能存在CO，可通过先除去CO2和可能蒸发出的未分解的草酸，可通过将气体通入浓氢氧化钠溶液除去CO2，之后对气体进行干燥处理，则需通入无水氯化钙，然后再通入灼热的CuO，若有CO，则发生反应CO＋CuOCu＋CO2，再将产生的气体通入澄清石灰水中检验是否有CO2生成，由于CO不一定完全反应，CO为有毒气体，则最后需连接尾气处理装置，故依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G、H、D、I；CO和CuO反应生成CO2和Cu，故装置H中的物质为CuO。②若存在CO，CO＋CuO△,Cu＋CO2，H中黑色的CuO被还原为红色Cu，同时生成CO2，则D中观察到澄清石灰水变浑浊。
24．(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②　(3)Si3N4
(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
解析：(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒定律求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
25．(1)C eq \a\vs4\al(H\o(F,\s\up6(··),\s\do4(··)))
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑ 1∶2。
(3)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)各组分沸点相差较大
(5)H2、HCl
解析：(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故B不符合题意；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故C符合题意。SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF，HF属于共价化合物，其电子式为H。(2)二氧化硅与碳在高温条件下反应生成粗硅和CO：SiO2＋2CSi＋2CO↑，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，C元素化合价由0降低为－4，由0升高为＋2，C既是氧化剂又是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。
26．(1)6MgO·4SiO2·4H2O
(2)①适当升高温度；②连续搅拌（或适当延长停留时间、选择合适的氢氧化钠浓度等）
(3)硅酸钠
(4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓
(5)取少许最后一次洗涤液，滴入2～3滴硝酸酸化的AgNO3溶液，若不出现白色沉淀，表示已洗涤干净
解析：(1)用氧化物形式表示复杂硅酸盐的化学式时，应按金属性强弱顺序书写氧化物，中间用“·”隔开，再写非金属氧化物，H2O放在最后，因此Mg6(Si4O10)(OH)8用氧化物形式表示为6MgO·4SiO2·4H2O。(2)为提高其中硅酸盐的浸取率，还可采用的方法有适当升高温度、连续搅拌（或适当延长停留时间、选择合适的氢氧化钠浓度等）。(3)氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和水，所以过滤1得到的滤液的主要成分是硅酸钠。(4)滤液主要成分是硅酸钠，与盐酸反应生成硅酸和氯化钠，反应的离子方程式为SiO＋2H＋===H2SiO3↓。(5)可以检验是否存在氯离子来检验是否洗涤干净，具体方法是取少许最后一次洗涤液，滴入2～3滴硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，证明已经洗涤干净。
27．(1)①2MgO·3SiO2·nH2O　②a　
(2)CaO·3MgO·4SiO2　
(3)Al2O3·2SiO2·2H2O
28．(1)碘水 防倒吸或作安全瓶　
(2)关闭分液漏斗活塞，将导管放入装置C中液面以下，微热三口烧瓶，装置C中的导管口有气泡产生，撤走热源，导管口有一段水柱且一段时间内高度保持不变，证明装置气密性良好 氧气　
(3)　2　H2O2　　3K2C2O4　H2C2O4　2　
(4)Fe(OH)3　降低晶体的溶解度，有利于析出晶体，提高产率　
(5)该产物在见光条件下分解，引起产率偏低
(6)当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不恢复原色　 　3.375∶1　
解析：(1)淀粉遇到碘单质会变成蓝色，故加入碘水，若溶液变蓝说明淀粉水解未完全，溶液不变蓝，说明淀粉水解完全。由题图可知，装置B的作用是防倒吸或作安全瓶。(2)检查装置气密性的操作为关闭分液漏斗活塞，将导管放入装置C中液面以下，微热三口烧瓶，若装置C中的导管口有气泡产生，撤走热源，导管口有一段水柱且一段时间内高度保持不变，则证明装置气密性良好。由题意知，反应生成NO，为了得到硝酸需要通入氧化剂，发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，所以通入的气体X为氧气。(3)由加入的试剂，配平时根据得失电子守恒和原子守恒可知，化学方程式为2FeC2O4·2H2O＋H2O2＋3K2C2O4＋H2C2O42K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。(4)步骤1中，出现红褐色沉淀，所以该化合物为Fe（OH）3；由已知信息知三草酸合铁酸钾晶体呈绿色，可溶于水，难溶于乙醇，则步骤2加入无水乙醇的目的是降低晶体的溶解度，有利于晶体析出，提高产率。(5)由已知信息知三草酸合铁酸钾晶体见光易分解，该实验在实验室环境中完成，产率偏低的主要原因可能是该产物见光分解。(6)第一次使用酸性高锰酸钾溶液滴定时，KMnO4将C2O氧化成CO2，故滴定终点的现象为当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不恢复原色。第一次用酸性高锰酸钾溶液将C2O氧化成CO2，第二次用酸性高锰酸钾溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时将C2O氧化成CO2，由关系式5C2O～2MnO 可得，n(C2O)＝mol＝3.375×10－3 mol，由关系式5Fe3＋～MnO 可得，n(Fe3＋)＝2.00×0.100 0×10－3×5 mol＝1×10－3 mol，则n(C2O)∶n(Fe3＋)＝(3.375×10－3)∶(1×10－3)＝3.375∶1。
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