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第五章
第三节　无机非金属材料
化工生产中的重要非金属元素
课时7　无机非金属材料
学习目标 知识体系
1．了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途 2．了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 高纯硅可用于制作光感电池 (　　)
(2) Si和SiO2都可用于制造光导纤维 (　　)
(3) 可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液 (　　)
(4) 氧化铝陶瓷和光导纤维都属于新型无机非金属材料 (　　)
(5) 石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体 (　　)
√
×
×
√
×
(6) 碳化硅(SiC)是一种新型无机非金属材料，其硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 (　　)
(7) 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 (　　)
(8) 传统型的无机非金属材料主要是指水泥、玻璃、陶瓷 (　　)
(9) 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可用于木柴防火 (　　)
√
√
√
√
纲要笔记
传统无机非金属材料——硅酸盐材料(陶瓷、玻璃、水泥)
1
重难点
1
陶瓷的主要原料：黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)。
普通玻璃的主要成分：硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)。
普通硅酸盐水泥的主要原料：黏土、石灰石。
重要的硅酸盐——硅酸钠
1
重难点
2
H2SiO3↓＋2NaCl
H2SiO3↓＋Na2CO3
新型无机非金属材料
1
重难点
3
1．硅和二氧化硅
(1) 硅：可以用作半导体材料，高温下，硅能与氧气反应生成SiO2，与氯气反应生成SiCl4。
Si＋O2SiO2、Si＋2Cl2SiCl4
(2) 二氧化硅：可用来生产光导纤维。
①具有酸性氧化物的性质：
SiO2＋2NaOH═══___________________
(碱液能腐蚀玻璃，所以存放碱液时不能用磨口玻璃塞，而用橡皮塞)
SiO2不溶于水，也不与水反应，不能通过SiO2与水反应制得H2SiO3。
②具有氧化性：
SiO2＋2C______________
③与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF═══__________________
SiF4↑＋2H2O
Na2SiO3＋H2O
Si＋2CO↑
2．新型陶瓷
SiC陶瓷(SiC熔点比金刚石低，比晶体硅高)、氧化铝陶瓷、Si3N4陶瓷(可以作柴油汽车的发动机)。
3．碳纳米材料
(1) 碳纳米管、石墨烯
(2) 富勒烯：代表物C60
(3) 工业制备高纯硅
工业制备高纯硅
1
重难点
4
1．原理示意图：
2．主要化学反应：
SiO2＋2CSi＋2CO↑
Si＋3HClSiHCl3＋H2
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
3．制取的粗硅也可以用Cl2将Si氧化成SiCl4，再用H2还原SiCl4制取高纯硅。反应的化学方程式为Si＋2Cl2SiCl4、2H2＋SiCl4Si＋4HCl。
分类悟法
　　　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”所描述的瓷器中青色来自氧化铁
B．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸侵蚀、抗氧化等优点
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
1
传统型无机非金属材料
1
类型
1
A
解析：氧化铁为红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，A错误。
　　　新兴产业发展“十四五”规划(2021～2025年)涉及的下列物质。其中不属于新型无机非金属材料的是 (　　)
A．用于超高清视频显示的低温多晶硅
B．用于新能源汽车的石墨烯电池
C．用于高分辨人工视网膜的聚酰亚胺
D．用于敏感元器件的氮化镓半导
新型无机非金属材料
1
类型
2
2
C
解析：低温多晶硅属于新型无机非金属材料，A不符合题意；石墨烯属于新型无机非金属材料，B不符合题意；聚酰亚胺属于有机分子材料，C符合题意；氮化镓属于新型无机非金属材料，D不符合题意。
　　　中国北斗卫星导航系统中所用芯片主要成分是高纯硅，工业制备高纯硅的路线如下：
高纯硅的制备
1
类型
3
3
D
解析：硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物等化合态形式存在，D错误。
下列说法不正确的是 (　　)
A．气体X为CO
B．反应②的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋H2
C．流程中H2、HCl均可循环利用
D．自然界中硅主要以游离态形式存在
课堂评价
1．元素的存在形式有游离态和化合态两种。下列元素在自然界中只以化合态形式存在的是 (　　)
A．O B．Si
C．S D．N
B
解析：硅元素在自然界中主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在，即以化合态形式存在，B符合题意。
2．化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法错误的是 (　　)
A．水泥、玻璃、陶瓷是三大传统硅酸盐产品
B．千家万户通光纤，光纤的主要材质为SiO2
C．华为首款5G手机芯片的主要成分是SiO2
D．中国空间站使用的太阳能电池帆板的主要成分是Si
C
解析：Si为常见的半导体材料，手机芯片主要成分硅单质，C错误。
3．下列说法正确的是 (　　)
A．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，故为两性氧化物
D．Si→SiO2→H2SiO3→SiO2→Si均能一步转化
A
解析：二氧化硅与氢氧化钠生成黏合剂硅酸钠，所以不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液，A正确；高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，不是在常温下进行，且不是在水溶液中进行，不能说明硅酸的酸性强于碳酸，B错误；二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水，二氧化硅属于酸性氧化物，二氧化硅和氢氟酸能反应是二氧化硅的特性，C错误；二氧化硅难溶于水，不能一步转化为硅酸，D错误。
4．下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是 (　　)
①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，该结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
②食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋，可防止食物受潮、氧化变质。
③新型陶瓷如高温结构陶瓷等与传统陶瓷相比成分没有很大变化，但却具有特殊的功能
④高纯硅是应用最为广泛的半导体材料，为现代信息技术的建立提供了基础
⑤瓷坩埚及石英坩埚不能与氢氟酸接触，也不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作
A．①②④ 　　　B．①③④　　　C．①④⑤ 　　　D．①②③④⑤
C
解析：硅胶只能作干燥剂，不可防止食物氧化变质，②错误；新型陶瓷与传统陶瓷相比，在成分上有很大的变化，具有很多新的特性和特殊功能，③错误。故选C。第三节　无机非金属材料
课时7　无机非金属材料
1．完成下列填空。
(1) 硅单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的________材料。
(2) SiO2具有优异的光学特性，故常用于生产_________的材料。
(3) 实验室盛放碱溶液时，试剂瓶塞不能用________。
(4) 常用于雕刻玻璃的一种酸为________。
(5) SiO2和C制取粗硅化学方程式为__________________________________。
2．历史表明没有新材料的出现，就没有科技和生产发展的突破。信息高速公路的建立在于寻找新的信息材料。下列材料可作信息材料的是(　　)
A．铜线
B．碳化硅陶瓷
C．玻璃
D．光导纤维
3．化学与人类社会可持续发展息息相关。下列说法不正确的是(　　)
A．太阳能电池能将光能转化为电能
B．手机芯片的主要原料是二氧化硅
C．聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层
D．空间站使用石墨烯存储器，石墨烯与金刚石互为同素异形体
4．下列物质属于纯净物的是(　　)
①陶瓷　②水泥　③玻璃　④漂白粉　⑤胆矾　⑥氨水　⑦液氨
A．①③⑤ B．②④⑥
C．⑤⑦ D．⑥⑦
5．下列物品或设施使用了硅酸盐材料的是(　　)
A．门窗玻璃 B．有机玻璃
C．光导纤维 D．计算机芯片
6．高纯度的硅是一种广泛应用于信息技术和新能源技术等领域的一种重要无机非金属材料。下列关于硅的说法正确的是(　　)
A．硅的应用很广泛，是一种传统的无机非金属材料
B．高纯度的硅应用于新能源技术领域是由于硅燃烧能放出大量的热
C．高纯度的硅被用于制作计算机和通信设备的芯片
D．高纯度的硅常被用来制造光导纤维
7．新型SiC增强铝基复合材料具有重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定等优点。下列说法错误的是(　　)
A．SiC是一种新型硅酸盐材料
B．SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构
C．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接
D．SiC具有优异的高温抗氧化性能
8．下列说法正确的是(　　)
A．二氧化硅溶于水显酸性
B．二氧化碳通入水玻璃可以得到硅酸
C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸比碳酸强
D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
9．下列反应中SiO2所表现的性质错误的是(　　)
A．SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O　酸性氧化物的通性
B．SiO2＋2CSi＋2CO↑　氧化性
C．SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ SiO2是高沸点的物质
D．SiO2＋3CSiC＋2CO↑　氧化性
10．下列物质不能用化合反应的方法制得的是(　　)
①SiO2　②H2SiO3　③Na2O2　④Al(OH)3　⑤FeCl3　⑥CaSiO3　⑦Fe(OH)3　⑧CuS
A．①⑥⑦ B．②④⑥
C．②⑦⑧ D．②④⑧
11．硅及其化合物是重要的新型无机非金属材料。下列说法不正确的是(　　)
A．高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅
B．SiO2与水反应生成硅酸
C．SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一
D．“水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得
12．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业制备高纯硅的原理示意图如下：
石英砂粗硅SiHCl3Si
下列叙述不正确的是(　　)
A．石英砂的主要成分为SiO2，可用于生产光导纤维
B．反应①②③均为氧化还原反应
C．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1
D．H2、HCl都能在该工业流程中循环利用
13．为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。
(1) 锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________。
(2) 装置B所盛的试剂是____________，其作用是____________________。
(3) 装置C所盛试剂是________，C中反应的化学方程式是________________。
(4) 由此可以得出结论。
酸性：______>________>________。
14．硅藻土是由无定形SiO2组成的，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质，通常呈浅黄色或浅灰色，质软多孔。工业上可按如图所示流程，用硅藻土制备纳米级二氧化硅。
回答下列问题：
(1) 在加热条件下加入烧碱溶液时，发生反应的化学方程式为________________；________________。
(2) 加入烧碱后过滤所得滤渣的主要成分是________(填化学式)。
(3) 加入过量硫酸后，生成沉淀的化学方程式为________________。
课时7　无机非金属材料
1．(1) 半导体　(2) 光导纤维　(3) 玻璃塞　(4) 氢氟酸　(5) SiO2＋2CSi＋2CO↑
2．D　解析：二氧化硅是制造光导纤维的材料，光导纤维可以传导光信号，即可作信息材料，故选D。
3．B　解析：太阳能电池通过光电效应能将光能转化为电能，A正确；硅是重要的半导体材料，手机芯片的主要原料是硅单质，B错误；聚四氟乙烯是有机高分子材料，其性质稳定，与酸、碱均不反应，可用作化工反应器的内壁涂层，C正确；石墨烯与金刚石是碳元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，D正确。
4．C
5．A　解析：门窗玻璃主要成分是硅酸钠、硅酸钙及二氧化硅，使用了硅酸盐材料，A符合题意；有机玻璃主要成分是有机高分子，B不符合题意；光导纤维主要成分是二氧化硅，C不符合题意；计算机芯片主要成分是晶体硅，D不符合题意。
6．C　解析：传统无机非金属材料主要是指硅酸盐类，但硅单质是新型无机非金属材料，A错误；高纯度的硅应用于新能源技术领域是由于硅具有良好的半导体性能，B错误；常被用来制造光导纤维的是二氧化硅，D错误。
7．A　解析：SiC属于新型陶瓷，不属于硅酸盐材料，A错误。
8．B　解析：二氧化硅不溶于水，A错误；二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成硅酸和碳酸钠，B正确；不能通过非溶液中发生反应比较酸性强弱，且碳酸酸性大于硅酸，C错误；二氧化硅是酸性氧化物，能溶于氢氟酸，D错误。
9．D　解析：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O表现的是SiO2酸性氧化物的性质，A正确；硅元素化合价降低，体现SiO2的氧化性，B正确；该反应可体现二氧化硅是高沸点的物质，C错误；SiO2中硅元素与氧元素的化合价都不变，没有体现SiO2的氧化性，氧化剂和还原剂都是碳，D错误。
10．D　解析：硅与氧气反应：Si＋O2SiO2，①不符合；二氧化硅和水不反应，所以硅酸不能通过化合反应得到，②符合；钠在氧气中燃烧可以生成过氧化钠：2Na＋O2Na2O2，③不符合；氧化铝和水不反应，要制取氢氧化铝，可以用氯化铝溶液和氨水制取，④符合；氯化亚铁溶液中通入氯气反应生成的是氯化铁：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，铁也可以直接与氯气反应生成FeCl3，⑤不符合；氧化钙与二氧化硅高温化合生成硅酸钙：CaO＋SiO2CaSiO3，⑥不符合；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、氧气和水化合制得：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，⑦不符合；铜和硫化合生成的是Cu2S，CuS不能用化合反应的方法制得，⑧符合，D正确。
11．B　解析：高温下用焦炭还原SiO2制备粗硅，同时生成CO，A正确；SiO2不与水反应，可以通过硅酸钠与盐酸反应制备硅酸，B错误；SiO2能制取玻璃、陶瓷等，是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一，C正确；SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，D正确。
12．C　解析：石英砂、光导纤维的主要成分均为SiO2，可用于生产光导纤维，A正确；在反应①②③中均有元素化合价的变化，因此三个反应均为氧化还原反应，B正确；反应①为SiO2＋2CSi＋2CO↑，在该反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，C错误；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，D正确。
13．(1) 盐酸　(2) 饱和NaHCO3溶液　吸收HCl气体　(3) Na2SiO3溶液　Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3)　(4) HCl　H2CO3　H2SiO3
解析：(1) 锥形瓶中装某可溶性正盐(通常为Na2CO3)溶液，分液漏斗所盛试剂应为盐酸。(2) 装置B所盛的试剂为饱和NaHCO3溶液，其作用是除去CO2中混有的HCl气体。
14．(1) Al2O3＋2NaOH＋3H2O2Na［Al(OH)4］
SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O　(2) Fe2O3
(3) Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3↓
解析：(1) 在加热条件下加入烧碱溶液时氧化铝和二氧化硅溶解。(2) 氧化铁和氢氧化钠不反应，加入烧碱后过滤所得滤渣的主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3。(3) 加入过量硫酸后硅酸钠和硫酸反应生成硫酸钠和硅酸沉淀。
微主题1　脱硫　脱硝
1．C
2．C　解析：“再生”过程反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，“脱除”过程反应为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，有元素化合价发生变化，因此均为氧化还原反应，A正确；“脱除”过程中有S产生，可观察到溶液中产生黄色浑浊，B正确；总反应为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，脱除1 mol H2S，至少需要0.5mol氧气，即至少需要11.2 L(标准状况)氧气，C错误；“再生”过程中氧化剂是氧气，还原剂是硫酸亚铁，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4，D正确。
3．(1) 不断搅拌或缓慢通入气体
2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2CaSO4·2H2O＋2CO2
(2) 石灰石的溶解度减小，与SO2的反应速率减慢　温度升高，SO2的溶解度小
解析：(2) 由脱硫效率与石灰石浆液pH的关系图知，在pH为5.7时脱硫效果最佳，pH增大，石灰石的溶解度减小，减慢了与SO2速率的反应；温度升高，SO2的溶解度小。
4．(1) 2NH3＋2O2N2O＋3H2O　(2) ①BC
②NaNO3　NO　(3) ①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2N＋5H＋　②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
解析：(2) ①加快通入尾气的速率，吸收不充分，NO和NO2去除率降低，A错误；采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气、液充分接触，提高吸收效率，B正确；吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，NaOH溶液可维持较高的浓度，有利于NO和NO2的充分吸收，C正确。②根据2NO2＋2OH－===N＋N＋H2O，可知该晶体中的主要杂质是NaNO3；结合题中的两个离子方程式可知，若NO和NO2的物质的量之比大于1∶1，NO不能被吸收，故吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
5．(1) ①ClO－＋SO2＋H2O＋Ca2＋===Cl－＋CaSO4↓＋2H＋　②c　(2) ①6NO＋4NH35N2＋6H2O　②将催化剂放入足量氨水中浸泡
(3) (NH4)2SO4、NH4NO3
解析：(1) ①漂白粉溶液具有强氧化性，能将SO2氧化成S，而ClO－被还原为Cl－，根据电子得失守恒、电荷守恒以及原子守恒可得离子方程式。②在脱除过程中，SO2、NO表现的是还原性而不是氧化性，a错误；燃煤排放的废气中SO2多于NO，b错误；SO2易溶于水而NO难溶于水，故SO2易被漂白粉溶液吸收，c正确。(2) ①NO与NH3反应时生成N2和H2O。②由于再生后生成亚硫酸铵，故只需要加入氨水即可。(3) NO和SO2被强活性氧氧化后生成N和S，故最终产物为NH4NO3、(NH4)2SO4。
6．(1) SO2、H2SO3、Na2SO3　(2) 1∶2　(3) ①SO2＋2OH－===H2O＋S　②2Na2SO3＋O2＋2Ca(OH)2===2CaSO4↓＋4NaOH　③NaOH　(4) B
解析：(3) ③由图可知，“过程Ⅰ”中SO2和NaOH反应生成Na2SO3，“过程Ⅱ”中又生成NaOH，可循环利用的物质是NaOH。(4) Na2S2O3中S元素为＋2价，从氧化还原的角度分析，制备Na2S2O3时反应物中S元素的化合价必须一种物质大于＋2，另一种物质小于＋2，故选B。
7．(1) N2＋3H22NH3
(2) 易液化　(3) 4NH3＋5O24NO＋6H2O　1.25 mol
(4) ①2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　②32　(5) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
解析：(2) 合成氨反应是可逆反应，氨气极易挥发，“氨分离器”中压强约为15 MPa，温度约为 －20 ℃，此时氨为液态，因此分离氨应用了氨易液化的性质。(3) 标准状况下，5.6 L NH3的物质的量为 ＝0.25 mol，NH3转化为NO，N元素化合价由－3变为＋2，失去5个电子，故0.25 mol NH3转化为NO转移电子的物质的量为1.25 mol。(4) ①“吸收塔”中，NO和O2反应生成NO2，NO2和H2O反应生成HNO3和NO。②标准状况下，22.4 L CO2的物质的量为＝1 mol，由NO＋NO2 ＋Na2CO3 ===2NaNO2＋CO2可知，每生成1 mol CO2同时消耗1 mol NO和1 mol NO2，则吸收液质量将增加30 g/mol×1 mol＋46 g/mol×1 mol－44 g/mol×1 mol＝32 g。
8．(1) 坩埚　除去有机杂质　(2) Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　(3) 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(4) S、、OH－
9．(1) ＋OH－ NH3·H2O　(2) 温度升高，促进NH3·H2O分解，降低NH3的溶解度，更易被吹出
(3) 溶液碱性增强，HClO转化为氧化性弱的ClO－
(4) 吸附　(5) ＋2O2＋2OH－===＋3H2O
解析：将废水排入“pH调节池”，加入氢氧化钠将铵根离子转化为一水合氨，在“吹出塔”中与热空气接触，分解为氨气；“氧化池”中的NaClO或Cl2将氮元素氧化为氮气；通过处理后得到的低浓度氨氮废水经过硝化和反硝化的处理最终得到达标排放的废水。(2) 温度升高，有利于一水合氨的分解，温度升高，氨气溶解度降低，有利于氨气的吹出。(3) 碱性增强，次氯酸转化为次氯酸钠，氧化性减弱。(4) 活性炭具有吸附性，所以是利用其吸附性除去水中残余的氯。
10．(1) AB　(2) 2CO＋SO2S＋2CO2　(3) 冷水(或水)　(4) ①ClO－＋SO2＋2OH－===Cl－＋S＋H2O　②让烟气和吸收液充分接触，提高SO2的吸收效率　(5) ①2CaSO3＋O2＋4H2O===2CaSO4·2H2O　②亚硫酸钙在输送中容易造成管道堵塞
解析：(1) 方法Ⅰ中吸收SO2后的溶液为NaHSO3溶液，2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O、NaHSO3＋NaOH===Na2SO3＋H2O，A、B正确；NaHSO3易被氧气氧化为NaHSO4，C错误。(3) H2O2对热不稳定且硫酸浓度大也会导致H2O2分解，故需定时向脱硫塔中补充水。(5) ② CaSO3不溶于水，在输送过程中容易造成管道堵塞。第三节　无机非金属材料
课时7　无机非金属材料
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1．了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途 2．了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途
概 念 辨 析
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 高纯硅可用于制作光感电池(　　)
(2) Si和SiO2都可用于制造光导纤维(　　)
(3) 可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(　　)
(4) 氧化铝陶瓷和光导纤维都属于新型无机非金属材料(　　)
(5) 石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体(　　)
(6) 碳化硅(SiC)是一种新型无机非金属材料，其硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承(　　)
(7) 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4(　　)
(8) 传统型的无机非金属材料主要是指水泥、玻璃、陶瓷(　　)
(9) 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可用于木柴防火(　　)
传统无机非金属材料——硅酸盐材料(陶瓷、玻璃、水泥)
陶瓷的主要原料：黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)。
普通玻璃的主要成分：硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)。
普通硅酸盐水泥的主要原料：黏土、石灰石。
重要的硅酸盐——硅酸钠
新型无机非金属材料
1．硅和二氧化硅
(1) 硅：可以用作半导体材料，高温下，硅能与氧气反应生成SiO2，与氯气反应生成SiCl4。
Si＋O2SiO2、Si＋2Cl2SiCl4
(2) 二氧化硅：可用来生产光导纤维。
①具有酸性氧化物的性质：
SiO2＋2NaOH═══_______________________
(碱液能腐蚀玻璃，所以存放碱液时不能用磨口玻璃塞，而用橡皮塞)
SiO2不溶于水，也不与水反应，不能通过SiO2与水反应制得H2SiO3。
②具有氧化性：
SiO2＋2C____________________
③与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF═══________________
2．新型陶瓷
SiC陶瓷(SiC熔点比金刚石低，比晶体硅高)、氧化铝陶瓷、Si3N4陶瓷(可以作柴油汽车的发动机)。
3．碳纳米材料
(1) 碳纳米管、石墨烯
(2) 富勒烯：代表物C60
(3) 工业制备高纯硅
工业制备高纯硅
1．原理示意图：
2．主要化学反应：
SiO2＋2CSi＋2CO↑
Si＋3HClSiHCl3＋H2
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
3．制取的粗硅也可以用Cl2将Si氧化成SiCl4，再用H2还原SiCl4制取高纯硅。反应的化学方程式为Si＋2Cl2SiCl4、2H2＋SiCl4Si＋4HCl。
类型1　传统型无机非金属材料
　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”所描述的瓷器中青色来自氧化铁
B．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸侵蚀、抗氧化等优点
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
类型2　新型无机非金属材料
　新兴产业发展“十四五”规划(2021～2025年)涉及的下列物质。其中不属于新型无机非金属材料的是( 　)
A．用于超高清视频显示的低温多晶硅
B．用于新能源汽车的石墨烯电池
C．用于高分辨人工视网膜的聚酰亚胺
D．用于敏感元器件的氮化镓半导体
类型3　高纯硅的制备
　中国北斗卫星导航系统中所用芯片主要成分是高纯硅，工业制备高纯硅的路线如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．气体X为CO
B．反应②的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋H2
C．流程中H2、HCl均可循环利用
D．自然界中硅主要以游离态形式存在
1．元素的存在形式有游离态和化合态两种。下列元素在自然界中只以化合态形式存在的是(　　)
A．O B．Si
C．S D．N
2．化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法错误的是(　　)
A．水泥、玻璃、陶瓷是三大传统硅酸盐产品
B．千家万户通光纤，光纤的主要材质为SiO2
C．华为首款5G手机芯片的主要成分是SiO2
D．中国空间站使用的太阳能电池帆板的主要成分是Si
3．下列说法正确的是(　　)
A．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，故为两性氧化物
D．均能一步转化
4．下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是(　　)
①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，该结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
②食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋，可防止食物受潮、氧化变质。
③新型陶瓷如高温结构陶瓷等与传统陶瓷相比成分没有很大变化，但却具有特殊的功能
④高纯硅是应用最为广泛的半导体材料，为现代信息技术的建立提供了基础
⑤瓷坩埚及石英坩埚不能与氢氟酸接触，也不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作
A．①②④ B．①③④
C．①④⑤ D．①②③④⑤
第三节　无机非金属材料
课时7　无机非金属材料
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1．了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途 2．了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途
概 念 辨 析
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 高纯硅可用于制作光感电池(　√　)
(2) Si和SiO2都可用于制造光导纤维(　×　)
(3) 可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(　×　)
(4) 氧化铝陶瓷和光导纤维都属于新型无机非金属材料(　√　)
(5) 石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体(　×　)
(6) 碳化硅(SiC)是一种新型无机非金属材料，其硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承(　√　)
(7) 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4(　√　)
(8) 传统型的无机非金属材料主要是指水泥、玻璃、陶瓷(　√　)
(9) 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可用于木柴防火(　√　)
传统无机非金属材料——硅酸盐材料(陶瓷、玻璃、水泥)
陶瓷的主要原料：黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)。
普通玻璃的主要成分：硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)。
普通硅酸盐水泥的主要原料：黏土、石灰石。
重要的硅酸盐——硅酸钠
新型无机非金属材料
1．硅和二氧化硅
(1) 硅：可以用作半导体材料，高温下，硅能与氧气反应生成SiO2，与氯气反应生成SiCl4。
Si＋O2SiO2、Si＋2Cl2SiCl4
(2) 二氧化硅：可用来生产光导纤维。
①具有酸性氧化物的性质：
SiO2＋2NaOH═══__Na2SiO3＋H2O__
(碱液能腐蚀玻璃，所以存放碱液时不能用磨口玻璃塞，而用橡皮塞)
SiO2不溶于水，也不与水反应，不能通过SiO2与水反应制得H2SiO3。
②具有氧化性：
SiO2＋2C__Si＋2CO↑__
③与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF═══__SiF4↑＋2H2O__
2．新型陶瓷
SiC陶瓷(SiC熔点比金刚石低，比晶体硅高)、氧化铝陶瓷、Si3N4陶瓷(可以作柴油汽车的发动机)。
3．碳纳米材料
(1) 碳纳米管、石墨烯
(2) 富勒烯：代表物C60
(3) 工业制备高纯硅
工业制备高纯硅
1．原理示意图：
2．主要化学反应：
SiO2＋2CSi＋2CO↑
Si＋3HClSiHCl3＋H2
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
3．制取的粗硅也可以用Cl2将Si氧化成SiCl4，再用H2还原SiCl4制取高纯硅。反应的化学方程式为Si＋2Cl2SiCl4、2H2＋SiCl4Si＋4HCl。
类型1　传统型无机非金属材料
　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　)
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器中青色来自氧化铁
B．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸侵蚀、抗氧化等优点
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
解析：氧化铁为红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，A错误。
类型2　新型无机非金属材料
　新兴产业发展“十四五”规划(2021～2025年)涉及的下列物质。其中不属于新型无机非金属材料的是(　C　)
A．用于超高清视频显示的低温多晶硅
B．用于新能源汽车的石墨烯电池
C．用于高分辨人工视网膜的聚酰亚胺
D．用于敏感元器件的氮化镓半导体
解析：低温多晶硅属于新型无机非金属材料，A不符合题意；石墨烯属于新型无机非金属材料，B不符合题意；聚酰亚胺属于有机分子材料，C符合题意；氮化镓属于新型无机非金属材料，D不符合题意。
类型3　高纯硅的制备
　中国北斗卫星导航系统中所用芯片主要成分是高纯硅，工业制备高纯硅的路线如下：
下列说法不正确的是(　D　)
A．气体X为CO
B．反应②的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋H2
C．流程中H2、HCl均可循环利用
D．自然界中硅主要以游离态形式存在
解析：硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物等化合态形式存在，D错误。
1．元素的存在形式有游离态和化合态两种。下列元素在自然界中只以化合态形式存在的是(　B　)
A．O B．Si
C．S D．N
解析：硅元素在自然界中主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在，即以化合态形式存在，B符合题意。
2．化学与人类生产、生活、社会可持续发展等密切相关。下列说法错误的是(　C　)
A．水泥、玻璃、陶瓷是三大传统硅酸盐产品
B．千家万户通光纤，光纤的主要材质为SiO2
C．华为首款5G手机芯片的主要成分是SiO2
D．中国空间站使用的太阳能电池帆板的主要成分是Si
解析：Si为常见的半导体材料，手机芯片主要成分硅单质，C错误。
3．下列说法正确的是(　A　)
A．因为玻璃中含有SiO2，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
B．高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，故为两性氧化物
D．均能一步转化
解析：二氧化硅与氢氧化钠生成黏合剂硅酸钠，所以不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液，A正确；高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，不是在常温下进行，且不是在水溶液中进行，不能说明硅酸的酸性强于碳酸，B错误；二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水，二氧化硅属于酸性氧化物，二氧化硅和氢氟酸能反应是二氧化硅的特性，C错误；二氧化硅难溶于水，不能一步转化为硅酸，D错误。
4．下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是(　C　)
①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，该结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
②食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋，可防止食物受潮、氧化变质。
③新型陶瓷如高温结构陶瓷等与传统陶瓷相比成分没有很大变化，但却具有特殊的功能
④高纯硅是应用最为广泛的半导体材料，为现代信息技术的建立提供了基础
⑤瓷坩埚及石英坩埚不能与氢氟酸接触，也不能对苛性碱和碳酸钠进行熔融操作
A．①②④ B．①③④
C．①④⑤ D．①②③④⑤
解析：硅胶只能作干燥剂，不可防止食物氧化变质，②错误；新型陶瓷与传统陶瓷相比，在成分上有很大的变化，具有很多新的特性和特殊功能，③错误。故选C。

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