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第21讲　无机非金属材料、化学与可持续发展
1.二氧化硅（SiO2）又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。下列说法正确的是（　　）
A.硅在自然界中主要以单质形式存在
B.北斗导航系统所用芯片的主要成分是SiO2
C.利用SiO2与NaOH溶液反应可制取“水玻璃”
D.在硅酸盐中，每个硅原子周围结合2个氧原子
2.（2025·八省联考云南卷）科学使用化学品可提升人们的生产生活质量。下列说法正确的是（　　）
A.有机氯农药防虫害效率高，可大量使用
B.BaCO3可用于中和过多的胃酸，缓解胃部不适
C.苯甲酸钠是一种常用的增味剂，能增加食品的鲜味
D.卤水能使豆浆中的蛋白质聚沉，是制作豆腐常用的凝固剂
3.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示：
下列有关说法正确的是（　　）
A.石墨烯是一种新型化合物 B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性
4.下列物质性质与用途具有对应关系的是（　　）
A.晶体硅熔点高，可用于制作半导体材料
B.SiO2硬度大，可用于制作光导纤维
C.碳化硅硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料
D.硅酸钠耐热性好，它的水溶液常用作黏合剂
5.在现代食品工业中，食品添加剂的使用满足了人们对食品多样化的需求。某糕点的配料表如下：
产品名称：××× 加工方式：热加工 配料：鲜鸡蛋、小麦粉、白砂糖、植物油、黄油、食品添加剂（甘油、β-胡萝卜素、碳酸氢钠等）、食用盐、食用香料
下列有关判断正确的是（　　）
A.碳酸氢钠属于增味剂 B.β-胡萝卜素是一种防腐剂
C.乙酸乙酯可用作食品中的香料 D.食品添加剂均为人工合成的物质
6.汽车尾气中的氮氧化合物（NOx）与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
NOxN2O5HNO3烟（一种雾霾）
下列有关该雾霾的叙述错误的是（　　）
A.该雾霾中含硝酸铵固体
B.反应②是非氧化还原反应
C.NH3是形成该雾霾的催化剂
D.NH3可能来自过度施用氮肥
7.硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题：
（1）硅作为芯片的材料之一，其中硅元素位于周期表的第　　　　周期第　　　　族。
（2）硅可作半导体材料的最主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（填字母）。
A.硅元素在地壳中含量巨大，仅次于氧元素
B.硅元素位于周期表的金属与非金属的分界线附近
C.硅单质性质稳定，无毒无害
D.硅单质提纯技术成熟，制作成本较低
（3）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是（用化学方程式表示）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
A.SiO2能与水反应
B.SiO2在一定条件下能与氧化钙反应
C.SiO2是制作光导纤维的主要原料
D.SiO2能与稀硫酸反应
（5）硅单质可作为硅半导体材料。三氯硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图：
石英砂粗硅SiHCl3（粗）SiHCl3（纯）高纯硅
写出制粗硅的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展，而“绿色化学”的内容是指从技术上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用，下列化学反应不符合“绿色化学”理念的是（　　）
A.消除硫酸厂尾气中的SO2：SO2＋2NH3＋H2O（NH4）2SO3
B.消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：NO＋NO2＋2NaOH2NaNO2＋H2O
C.制CuSO4：Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O
D.制CuSO4：2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O
9.（2025·甘肃兰州一中模拟）如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是（　　）
A.操作Ⅱ发生反应的离子方程式为4Fe2＋＋4H＋＋O24Fe3＋＋2H2O
B.溶液b中阳离子只有Fe2＋
C.溶液a转化为溶液b的反应中，SO2被还原
D.加入FeO可以使溶液c转化为溶液a
10.煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，是大气的重要污染源之一。用Ca（ClO）2溶液对烟气[n（SO2）∶n（NO）＝3∶2]同时脱硫脱硝（分别生成S、N），得到NO、SO2脱除率如图，下列说法不正确的是（　　）
A.脱除NO的反应：2NO＋3ClO－＋H2O2H＋＋2N＋3Cl－
B.SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO
C.依据图中信息，在80 min时，吸收液中n（N）∶n（Cl－）＝2∶3
D.随着脱除反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐减小
11.H2SO4-SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是（　　）
A.合成1反应中H2作氧化剂
B.合成2的反应为SiF4＋NaAlH4SiH4＋NaAlF4
C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4
D.净化、热解SiH4中生成的多晶硅为还原产物
12.（2023·山东高考18题节选）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，利用如图装置制备SiHCl3粗品（加热及夹持装置略）。
制备SiHCl3时进行操作：（ⅰ）检查装置气密性；（ⅱ）将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；（ⅲ）通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。
回答下列问题：
（1）已知电负性：Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。
m1 g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高温灼烧，②冷却、干燥，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②操作中需使用的仪器，依次为　　　　（填字母）。测得样品纯度为　　　　　　　　　　　（用含m1、m2的代数式表示）。
第21讲　无机非金属材料、化学与可持续发展
1.C　硅在自然界中以化合物形式存在，没有硅单质，A错误；芯片的主要成分是晶体硅，B错误；“水玻璃”是硅酸钠的水溶液，可以利用SiO2与NaOH溶液反应获得，C正确；在硅酸盐中，每个硅原子周围结合4个氧原子，构成了硅氧四面体结构，D错误。
2.D　有机氯农药防虫害效率高，但有机氯有较长的残留致毒期，是一种重要的环境污染物，所以要禁止或限制使用有机氯农药，A错误；BaCO3溶于盐酸（胃酸的主要成分），钡离子能使蛋白质变性，引起人体中毒，不能用BaCO3中和过多的胃酸，B错误；苯甲酸钠是一种防腐剂，可以抑制细菌的滋生，防止食品变质，不是增味剂，不能增加食品的鲜味，C错误。
3.D　石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有的羟基和羧基为亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。
4.C　晶体硅用于制作半导体材料，与熔点高无关，A错误；SiO2具有良好的导光性能，常用于制作光导纤维，与硬度大无关，B错误；碳化硅硬度大，常用作砂纸、砂轮的磨料，C正确；硅酸钠溶液具有良好的黏结性，常用作黏合剂，与耐热性好无关，D错误。
5.C　碳酸氢钠属于膨松剂，使生产的食品松软，A错误；β-胡萝卜素属于着色剂，可以改善食品色泽，B错误；乙酸乙酯具有芳香气味，可用作食品中的香料，C正确；食品添加剂按照来源可以分为天然和人工合成两大类，因此食品添加剂不一定是人工合成的物质，D错误。
6.C　硝酸与氨气反应生成硝酸铵固体，A正确；反应②是N2O5与水反应生成硝酸，反应中元素没有化合价变化，属于非氧化还原反应，B正确；硝酸与氨气反应生成硝酸铵固体，氨气是反应物，不是催化剂，C错误；铵盐不稳定，易分解产生氨气，则NH3可能来自过度施用氮肥，D正确。
7.（1）三　ⅣA　（2）B　（3）2NaOH＋SiO2Na2SiO3＋H2O　（4）AD　（5）SiO2＋2CSi＋2CO↑
解析：（1）硅元素位于周期表的第三周期第ⅣA族。（2）硅在地壳中含量高不是作半导体材料的主要原因，A错误；硅元素位于周期表的金属与非金属的分界线附近，兼具金属与非金属的性质，导电性介于导体和绝缘体之间，可作半导体材料，B正确；硅单质性质稳定不是作半导体材料的主要原因，C错误；硅单质制作成本较低不是作半导体材料的主要原因，D错误。（3）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和NaOH溶液反应生成的硅酸钠是矿物胶，能把瓶口和瓶塞黏结在一起，反应的化学方程式为SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O。（4）SiO2不能与水反应，A错误；SiO2在高温条件下能与氧化钙反应生成硅酸钙，B正确；SiO2是制作光导纤维的主要原料，C正确；SiO2不能与稀硫酸反应，D错误。（5）石英砂的主要成分是二氧化硅，与焦炭反应生成硅和CO，化学方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si。
8.C　铜与浓硫酸反应有二氧化硫气体放出，不符合绿色化学理念，C错误。
9.A　溶液a中通入SO2，转化为溶液b，化学方程式为Fe2（SO4）3＋SO2＋2H2O2FeSO4＋2H2SO4；溶液b中通入空气，转化为溶液c，化学方程式为4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2（SO4）3＋2H2O。操作Ⅱ中，FeSO4被O2氧化生成Fe2（SO4）3，反应的离子方程式为4Fe2＋＋4H＋＋O24Fe3＋＋2H2O，A正确；溶液b中，阳离子有Fe2＋、H＋，可能含有Fe3＋，B错误；溶液a转化为溶液b的过程中，SO2转化为H2SO4，SO2失电子被氧化，C错误；溶液c中含有Fe2（SO4）3、H2SO4，加入FeO后，FeO和H2SO4反应生成FeSO4，D错误。
10.C　脱除反应的化学原理分别为2NO＋3ClO－＋H2O2H＋＋2N＋3Cl－、SO2＋ClO－＋H2O2H＋＋Cl－＋S，A正确；SO2比NO更易溶于水，更容易发生反应，B正确；已知n（SO2）∶n（NO）＝3∶2，依据图中信息及离子方程式中的比例关系得：在80 min时，NO脱除率40％，即反应的NO为2 mol×40％＝0.8 mol，0.8 mol NO生成0.8 mol N和1.2 mol Cl－；SO2脱除率100％，即3 mol SO2全部反应生成3 mol Cl－，所以Cl－共4.2 mol；吸收液中n（N）∶n（Cl－）＝0.8∶4.2＝4∶21，C错误；由脱除反应的化学原理知，生成大量H＋，pH减小，所以吸收剂溶液的pH逐渐减小，D正确。
11.C　合成1中，发生反应Na＋Al＋2H2NaAlH4，NaAlH4中H为－1价，则H的化合价由0价降为－1价，H2为氧化剂，A正确；合成2中，反应物为NaAlH4、SiF4，生成物有SiH4，由原子守恒可知，另一种生成物为NaAlF4，则反应为NaAlH4＋SiF4SiH4＋NaAlF4，B正确；合成3中，NaAlF4与硫酸反应生成HF，HF与SiO2反应生成SiF4，不能说明SiO2可溶于H2SO4，C错误；SiH4中H为－1价，Si为＋4价，SiH4热解生成的多晶硅是还原产物，D正确。
12.（1）SiHCl3＋5NaOHNa2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O　（2）AC　×100％
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可处理多余的氯化氢气体。（1）已知电负性：Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为－1价，H元素的化合价为－1价，硅元素化合价为＋4价，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，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＋5NaOHNa2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O。（2）m1 g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m2 g，则二氧化硅的物质的量为n（SiO2）＝ mol，样品纯度为×100％＝×100％。
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第21讲　无机非金属材料、化学与可持续发展
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识硅及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 3.能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。
考点一　无机非金属材料
必备知识
1.传统硅酸盐材料
（1）比较
水泥 玻璃 陶瓷
生产原料
主要设备 陶瓷窑
主要成分 硅酸盐 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 含水的铝硅酸盐
生产条件 高温
（2）玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
2.新型无机非金属材料
（1）硅单质
　（2）二氧化硅
（3）新型陶瓷
材料 类型 主要特性 示例 用途
高温结 构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等烧结而成 可用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等
压电 陶瓷 能实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等
透明 陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 可用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等
超导 陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 — 可用于电力、交通、医疗等领域
（4）碳纳米材料
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。
（5）特殊功能的含硅材料
①碳化硅共价晶体，具有金刚石结构，可用作磨料。
②含硅元素4％的硅钢具有导磁性。
易错辨析
　（1）NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用玻璃瓶盛放。（　　）
（2）晶体Si的熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。（　　）
（3）Si是半导体材料，可用作太阳能电池。（　　）
（4）SiO2与NaOH溶液、氢氟酸都可反应，所以SiO2是两性氧化物。（　　）
（5）碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作。（　　）
（6）压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化。（　　）
关键能力
考向1　传统无机非金属材料
1.下列叙述正确的是（　　）
A.水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙、分子筛都属于硅酸盐工业产品
B.普通玻璃的主要成分为纯碱、石灰石、石英砂
C.“古方言云母粗服，则著人肝肺不可去”中云母的主要成分为铝硅酸盐
D.“良渚古城遗址”出土的良渚陶器制作原料是石灰石、纯碱和二氧化硅
2.（2025·南昌外国语学校月考）江西陶瓷历史源远流长，既是万年陶器创烧地，又是千年瓷都所在地。下列有关陶瓷说法错误的是（　　）
A.陶瓷烧制的过程为物理变化
B.陶瓷属于无机非金属材料
C.陶瓷稳定性较强且耐腐蚀
D.传统陶瓷可用作绝缘材料
考向2　新型无机非金属材料
3.碳纳米管可看做多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10～20 nm的中空管状结构。下列说法错误的是（　　）
A.石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
B.石墨烯中只存在非极性键
C.碳纳米管是一种胶体
D.石墨烯可用于制造超级电容器、电池等
4.近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是（　　）
A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4
B.航空航天太阳能电池翼所使用的“碳纤维”（由聚丙烯腈经碳化而成）与金刚石互为同位素
C.碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料
考点二　化学品的合理使用
必备知识
1.化肥的合理施用
合理施用化肥要考虑的因素 土壤酸碱性
作物营养状况
化肥本身的性质
不合理施肥的危害 造成水体富营养化，产生　　　　等污染现象
影响土壤的　　　　性和土壤结构
2.农药的合理施用
简单 分类
影响 ①破坏生态平衡；②造成土壤和作物的农药残留超标；③造成大气和水污染
发展 方向 高效、低毒和低残留
3.合理用药
（1）药物按来源分类：可分为天然药物与合成药物。
（2）常见药物——阿司匹林
①制备原理
＋＋CH3COOH
②功能及不适症状：阿司匹林的化学名称为　　　　　　　，具有　　　　　作用。
4.常见的食品添加剂
类别 功能 品种
着色剂 改善食品色泽 天然色素如红曲红等；合成色素如柠檬黄等
增味剂 增加食品鲜味 味精等
膨松剂 使食品膨松或酥脆 碳酸氢铵、碳酸氢钠
凝固剂 改善食品形态 盐卤、葡萄糖酸-δ-内酯
防腐剂 防止食品腐败变质 苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐
抗氧化剂 防止食品因氧化而变质 抗坏血酸（维生素C）
营养强化剂 补充必要的营养成分 碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌
易错辨析
　（1）（2023·海南高考）规范使用防腐剂可以减缓食物变质速度，保持食品营养价值。（　　）
（2）虽然药物能治病，但大部分药物有毒副作用。（　　）
（3）多食用增味剂和营养强化剂对人体的健康有益。（　　）
（4）在食品包装袋里加一小包还原铁粉是为了防止食品被氧化。（　　）
（5）亚硝酸钠是一种食品防腐剂，有一定毒性和氧化性，如误食，可服用维生素C解毒。（　　）
（6）（2023·全国甲卷）苯甲酸可作为食品防腐剂是由于其具有酸性。（　　）
关键能力
1.下列关于施用化肥、农药的描述中正确的是（　　）
A.高温多雨时比较适合施用钾肥
B.长期施用硫酸铵会造成土壤板结
C.石灰硫黄合剂必须与硫酸混合后才能施用
D.硝酸铵是一种高效氮肥，可直接施用
2.药物是人类抵御疾病的重要武器之一。下列有关药物的说法不正确的是（　　）
A.“胃得乐”（主要成分为碳酸镁）是一种抗酸药
B.鸦片、吗啡、海洛因等这些物质属于毒品
C.青霉素能抑制细菌细胞壁的生长，致使细菌因细胞破裂而死亡
D.“阿司匹林”是一种重要的抗生素
3.食品添加剂是指为改善食品的品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。下列说法错误的是（　　）
A.天然的食品添加剂多数对人体无害，人工合成的食品添加剂需控制用量
B.碳酸氢钠、碳酸氢铵等可以做馒头、面包等食品的膨松剂
C.抗坏血酸（即维生素C）是水果罐头中常用的抗氧化剂
D.用盐卤和豆浆作用制取豆腐，是利用了蛋白质胶体的丁达尔效应
考点三　环境保护与绿色化学
必备知识
1.常见环境污染及主要危害
2.多角度全面理解绿色化学理念
关键能力
1.“绿色化学”也称作环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法。下列实验或叙述中不符合“绿色化学”理念的是（　　）
A.用乙醇汽油代替普通汽油作汽车燃料
B.工业合成氨时，氨分离后剩余的气体再利用
C.制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应
D.通过化学方法去治理排放到环境中的废气、废渣、废液
2.化学与人类生活、社会发展密切相关。下列说法不正确的是（　　）
A.开发太阳能、水能、风能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料有利于节能减排、保护环境
B.聚乳酸等高分子材料在微生物的作用下可降解为小分子，为消除“白色污染”带来了希望
C.燃煤时加生石灰，可减少温室气体产生
D.聚乙烯耐化学腐蚀，耐寒且无毒，可用于制作食品和药品的包装材料
考教衔接2　粗硅的制备与提纯
　（2025·云南高考7题）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是（　　）
稻壳纳米SiO2MgO＋纳米SiMgCl2＋纳米Si
A.SiO2可与NaOH溶液反应
B.盐酸在该工艺中体现了还原性
C.高纯Si可用于制造硅太阳能电池
D.制备纳米Si：SiO2＋2MgSi＋2MgO
高纯硅的制备 　　工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98％左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷（SiHCl3），再经氢气还原得到高纯硅。 　　其中涉及的主要化学反应为： 　　SiO2＋2CSi＋2CO↑ 　　Si＋3HClSiHCl3＋H2 　　SiHCl3＋H2Si＋3HCl
　　拓展1：SiO2酸性氧化物的通性和特殊性及用途：如 SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O等。
　　拓展2：SiO2与Si的性质用途比较，科技前沿中应用。
　　拓展3：反应原理拓展与实验设计。
1.（2023·湖北高考3题）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂粗硅SiHCl3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.1 mol 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
2.高纯度单晶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”。这种材料可以按下列方法制备：
下列说法正确的是（　　）
A.步骤①中X是CO2
B.二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸
C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D.SiHCl3易水解， 遇水可生成H2
3.（2025·湖南株洲四校联考）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1 100～1 200 ℃反应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中盛装的是浓硫酸、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：H2＋SiHCl3Si＋3HCl
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2025·湖北高考3题）室温下SiO2与碳不发生反应，高温下可生成Si和CO。（　　）
（2）（2025·陕晋青宁高考3题）单晶硅熔点高，可用于制造芯片。（　　）
（3）（2025·云南高考1题）岩彩壁画颜料所用贝壳粉，主要成分属于硅酸盐。（　　）
（4）（2025·四川高考6题）CO2和SiO2晶体分别为分子晶体和共价晶体。（　　）
（5）（2025·浙江6月选考5题）SiO2熔点高，可用于生产光导纤维。（　　）
2.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2024·河北高考）透雕白玉璧主要成分是硅酸盐。（　　）
（2）（2024·湖北高考）黏土高温烧结制陶瓷的过程中形成新的化学键。（　　）
（3）（2024·新课标卷）大理石可用于制砚台，主要成分为硅酸盐。（　　）
（4）（2024·全国甲卷）用氢氟酸刻蚀玻璃：Si＋4F－＋6H＋SiF4↑＋3H2O。（　　）
（5）（2024·浙江6月选考）制作水果罐头时加入抗氧化剂维生素C，可延长保质期。（　　）
（6）（2024·浙江6月选考）石墨呈层状结构，层间以范德华力结合，因此石墨可用作润滑剂。（　　）
3.（2025·河南高考1题）活字印刷术极大地促进了世界文化的交流，推动了人类文明的进步。下列“活字”字坯的主要成分为硅酸盐的是（　　）
4.（2025·江西高考1题）化学给了我们一双智慧的眼睛。下列广告或说法正确的是（　　）
A.用铁锅烹饪食材可以补铁，但不能代替药物
B.本饮料含有一千多种微量元素，有益健康
C.本化妆品不含任何化学物质，不伤皮肤
D.含食品添加剂亚铁氰化钾的食盐，有剧毒
5.（2024·山东高考2题）化学品在食品工业中也有重要应用，下列说法错误的是（　　）
A.活性炭可用作食品脱色剂
B.铁粉可用作食品脱氧剂
C.谷氨酸钠可用作食品增味剂
D.五氧化二磷可用作食品干燥剂
第21讲　无机非金属材料、化学与可持续发展
考点一
必备知识
1.（1）石灰石、黏土　纯碱、石灰石和石英砂　黏土　水泥回转窑　玻璃窑
2.（1）硅酸盐　氧化物　Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑　半导体　（2）高　大　Na2SiO3＋H2O　CaSiO3　Na2SiO3＋CO2↑　SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O　光导纤维
易错辨析
　（1）×　（2）×　（3）√　（4）×　（5）√　（6）√
关键能力
1.C　水晶、玛瑙的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，A错误；制造玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英砂，普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，B错误；陶瓷的传统概念是指以黏土等无机非金属矿物为原材料，经过高温烧制而成的产品，所以良渚陶器的主要原料是黏土，D错误。
2.A　陶瓷烧制的过程涉及燃烧及瓷器中新物质的生成，属于化学变化，A错误。
3.C　同素异形体是同种元素组成的单质，石墨烯和碳纳米管互为同素异形体，A正确；石墨烯中只存在碳碳键，属于非极性键，B正确；碳纳米管是碳单质，为纯净物，不是胶体，C错误；石墨烯的电阻率低，热导率高，具有很高的强度，可用于制造超级电容器、电池等，D正确。
4.B　同位素是同种元素的不同核素的互称，“碳纤维”与金刚石是碳元素的不同单质，互为同素异形体，B错误。
考点二
必备知识
1.水华　酸碱
2.无机物　有机合成农药
3.（2）②乙酰水杨酸　解热镇痛
易错辨析
　（1）√　（2）√　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×
关键能力
1.B　高温多雨时施用化肥易使肥料分解损失或随雨水流失，A错误；石灰硫黄合剂中加硫酸会因石灰、硫酸间发生化学反应而失去相应的功效，C错误；硝酸铵受热或经撞击易发生爆炸，必须改性处理后才能施用，D错误。
2.D　阿司匹林不是抗生素，是常用的解热、镇痛和消炎药。
3.D　胶体中加电解质溶液会发生聚沉，豆浆属于胶体，向豆浆中加入盐卤可制作豆腐，利用了胶体聚沉的性质，D错误。
考点三
关键能力
1.D　该做法为“先污染后治理”，不符合“绿色化学”理念，D错误。
2.C　燃煤时加生石灰，可减少SO2产生，减少酸雨形成，但不能减少CO2的产生，C错误。
考教衔接2　粗硅的制备与提纯
高考真题
　B　A项，SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O，正确；B项，盐酸参与的反应为MgO＋2HClMgCl2＋H2O，该反应是非氧化还原反应，错误；C项，高纯硅可以将太阳能转化为电能，故可用于制硅太阳能电池，正确；D项，SiO2和Mg在650 ℃条件下发生置换反应得到MgO和纳米Si，反应的化学方程式为SiO2＋2MgSi＋2MgO，正确。
教材升华
1.B　石英砂（SiO2）和焦炭在高温下反应生成Si和CO，A正确；Si晶体中每个Si原子与4个Si原子成键，平均1个Si原子形成2个Si—Si键，故1 mol Si所含Si—Si键的数目为2×6.02×1023，B错误；SiHCl3易水解，氢气中混有氧气可能会发生爆炸，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g）为气体分子数减小的反应，为熵减反应，D正确。
2.D　高温条件下，C能将CO2还原为CO，故步骤①中X是CO，该反应原理为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应生成硅酸，B错误；硅也能与氢氟酸反应，反应的化学方程式为Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑，C错误；已知电负性：Cl＞H＞Si，故SiHCl3中Si为＋4价，H为－1价，Cl为－1价，故SiHCl3易水解，遇水可生成H2，反应的化学方程式为SiHCl3＋3H2OH2SiO3↓＋3HCl↑＋H2↑，D正确。
3.A　二氧化锰固体与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气，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，A错误；氢气中含有水蒸气，根据SiHCl3遇水会剧烈反应，则装置Ⅱ中盛装的是浓硫酸，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Ⅳ中与氢气反应，B正确；氢气和氧气混合气体加热会发生爆炸，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，C正确；根据用SiHCl3与过量H2在1 100～1 200 ℃反应制备高纯硅，则Ⅳ中反应的化学方程式为H2＋SiHCl3Si＋3HCl，D正确。
【真题演练】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）√　（5）×
2.（1）√　（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√
3.A　泥活字字坯的主要原料是黏土，黏土的主要成分是硅酸盐，A符合题意；木活字字坯的主要成分是纤维素，纤维素属于有机高分子化合物，B不符合题意；铜活字字坯和铅活字字坯的主要成分均为金属，均属于金属材料，C、D不符合题意。
4.A　铁锅烹饪可能溶出微量铁元素，但补铁效果有限且不能替代药物，A正确；目前元素周期表中有118种元素，微量元素的种类不可能有一千多种，人体必需的微量元素大约有20种，B错误；所有物质均含化学成分，“不含化学物质”违背科学常识，C错误；亚铁氰化钾具有防止食盐结块、保持食盐松散等作用，在标准用量下对人体没有显著的危害，过量摄入可能会有危害，D错误。
5.D　P2O5吸水后的产物有毒，不能用作食品干燥剂。
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