无机非金属材料-

第三讲无机非金属材料知识点1硅酸盐材料1.硅酸盐的组成与结构（1）硅酸盐的组成硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。它们种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成，如硅酸钙（CaSiO3）可表示为CaO·SiO2。硅酸盐大多不溶于水，化学性质很稳定。特别提醒：硅酸盐的表示方法：复杂的硅酸盐可用氧化物质的形式来表示。例：长石（KAlSi3O8）可表示为K2O·Al2O3·6SiO2(1)用氧化物的形式表示的硅酸盐只是表示方式不同，不可认为硅酸盐是由氧化物形成的混合物。(2)书写方法:找出组成元素→写成氧化物形式→注意原子守恒→检查有无遗漏→氧化物之间以“·”隔开。(3)书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→SiO2→H2O。（2）硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合4个O，Si在四面体的中心，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，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。2.传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，在日常生活中随处可见，如陶瓷、玻璃和水泥等。（1）陶瓷原料及制作使用历史应用以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成我们的祖先能烧制陶器，至唐宋时期，我国的陶瓷制品已经享誉海内外生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等（2）玻璃原料及制作应用以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分为SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化制得生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等（3）水泥原料及制作应用以黏土和石灰石为主要原料，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉得到普通的硅酸盐水泥水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程特别提醒：硅酸盐产品中，水泥与陶瓷的共同原料是黏土，水泥与玻璃的共同原料是石灰石。知识点2硅1.硅单质的存在形式与结构单质硅可分为晶体硅和无定形硅两种。晶体硅结构如图所示，为具有正四面体形网状结构的晶体，与金刚石结构相似。2.硅的性质（1）物理性质：晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃）、硬度大、有脆性。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。（2）化学性质：硅原子最外层有4个电子，得失电子都较难，化学性质不活泼。①常温下，除与F2、HF和强碱溶液反应外，硅不与其他物质（如强酸和强氧化剂）反应。Si+2F2SiF4Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑特别提醒：Si是能与NaOH溶液反应放出H2的非金属单质，Al是能与NaOH溶液反应放出H2的金属单质，推断题中常以此作为突破口。②加热时，硅能与O2、Cl2、C等发生化合反应。Si+O2△SiO2Si+2Cl2△SiCl43.硅单质的制备硅单质是由其氧化物制得的，分为两个阶段∶（1）粗硅的制备：SiO2+2C1800~2000℃Si（粗）+2CO↑（2）粗硅的提纯∶Si（粗）＋3HCl300℃SiHCl3+H2;SiHCl3+H21100℃Si（纯）＋3HCl。4.硅的用途（1）高纯硅可以用来作半导体材料，超高纯度的硅芯片广泛应用于大规模集成电路及相应的计算机技术中。（2）单质硅用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和光电池等。知识点3二氧化硅（1）二氧化硅的存在形式二氧化硅的俗名为硅石，天然二氧化硅分为结晶形和无定形两种。（2）二氧化硅的结构与物理性质①结构：二氧化硅晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在四面体的4个顶角上，而这些四面体又通过顶角的氧原子相连接。即每个硅原子与周围的4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体。特别提醒：SiO2是二氧化硅的化学式（表示组成），不是分子式。二氧化硅没有分子式。②物理性质：纯净的二氧化硅是无色透明的，其熔沸点高、硬度大、不溶于水、也不导电。（3）二氧化硅的化学性质①稳定性：二氧化硅的化学性质不活泼，在通常情况下，不与水、酸（氢氟酸除外）发生化学反应。②酸性氧化物的通性∶a.与碱反应生成盐和水∶SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;b.与碱性氧化物反应生成盐：SiO2+CaO高温CaSiO3。③弱氧化性（与碳反应）：SiO2+2C高温Si+2CO↑。④与某些盐反应∶SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑;SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2↑。⑤特性（与氢氟酸反应）：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。特别提醒：①石英坩埚和陶瓷坩埚的主要成分是SiO2不能用它们来加热熔融氢氧化钠固体。②SiO2是唯一一种既能与酸（氢氟酸）反应、又能与碱（NaOH等）反应的酸性氧化物，SiO2不属于两性氧化物。③SiO2与碳酸盐在高温下的反应遵循高沸点物质制取低沸点物质的原理，再加上CO2是气体，生成后脱离反应体系，从而使反应向右进行到底。（4）二氧化硅的用途①以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料;②纯净的SiO2是现代光学和光纤制品的基本原料;③石英和玛瑙可制作饰物和工艺品;④水晶可用来制造电子工业中的重要部件。知识点4新型陶瓷碳纳米材料1.新型陶瓷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，进一步拓展了陶瓷的应用领域。碳化硅（SiC）俗称金刚砂，是一种常见的新型陶瓷。SiC中的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。碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能，使用温度可达1600℃，大大超过了普通金属材料所能承受的温度，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。特别提醒：新型陶瓷新型陶瓷有高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等。①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。②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。③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、激光器和高温探测窗等。④超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性。2.碳纳米材料碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。（1）富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。（2）碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。（3）石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深人。重点区分：重难点1：硅的"反常"性质1.硅单质的特殊性（1）Si的还原性强于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2+2C高温Si+2CO↑;（2）非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HFSiF4↑+2H2↑;（3）非金属单质与碱溶液反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。（4）非金属单质大多为绝缘体，但晶体硅为半导体。2.含硅化合物的特殊性（1）SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水反应制备H2SiO3;（2）酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与HF反应：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;（3）无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水;（4）因H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3。但在高温下SiO2＋Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑也能发生，该反应之所以能发生，是因为反应不是在水溶液中进行的，在高温条件下生成的CO2气体从反应体系中逸出，从而使反应能够继续进行。重难点2二氧化碳和二氧化硅的比较物质CO2SiO2构成CO2分子硅原子和氧原子按1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体，无SiO2分子物理性质气体，熔、沸点低，能溶于水(1:1)固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水化学性质与碱溶液2NaOH+CO2(少量)Na2CO3+H2ONaOH+CO2(足量)NaHCO3SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与水CO2+H2OH2CO不反应与碳C+CO2高温2COSiO2+2C高温Si+2CO↑与酸不反应只与氢氟酸反应：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O与碱性氧化物Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3SiO2＋Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑与盐CaCO3＋CO2＋H2OCa(HCO3)2SiO2＋CaCO3高温CaSiO3+CO2↑用途合成肥料，干冰用于人工降雨制饰品、坩埚、光导纤维

无机非金属材料作业基础训练1．硅酸盐材料在航天航空、医疗器械、建筑材料等领域有广泛应用。下列主要成分属于硅酸盐材料的是A．陶瓷 B．手机芯片 C．光导纤维 D．钛合金【答案】A【详解】A．陶瓷的主要成分是硅酸盐，A符合题意；B．手机芯片主要成分是硅单质，B不符合题意；C．光导纤维主要成分为二氧化硅，C不符合题意；D．钛合金主要成分为金属材料，D不符合题意；故选A。2．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是A．石墨烯是有机化合物B．石墨烯能导电，是电解质C．碳纳米管具有丁达尔效应D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体【答案】D【详解】A．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，不属于有机化合物，故A错误；B．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，既不是电解质，也不是非电解质，故B错误；C．碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻舍，但其是纯净物，需要分散到分散剂中才能形成胶体，故C错误；D．石墨烯和碳纳米管均是C元素形成的不同的单质，互为同素异形体，故D正确；答案选D。3．马鞍山历史文化悠久，市博物馆馆藏文物丰富。下列文物中主要由无机非金属材料制成的是A．青铜三足承盘香熏 B．青瓷莲瓣纹托盏C．三国生活图漆盘 D．青铜铙【答案】B【详解】A．青铜三足承盘香熏主要材料是青铜，属于合金，故A不选；B．青瓷莲瓣纹托盏属于瓷制品，由无机非金属材料制成，故B选；C．三国生活图漆盘属于金属制品，故C不选；D．青铜铙属于金属制品，故D不选；答案选B。4．下列关于硅单质及其化合物的叙述正确的是A．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料 B．利用二氧化硅的半导体性能制成光电池C．硅的化学性质稳定，不与任何物质反应 D．晶体硅是具有金属光泽的灰黑色金属【答案】A【详解】A．陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，A正确；B．硅是半导体材料，二氧化硅常被用来制造光导纤维，B错误；C．硅与氟化氢反应生成四氟化硅，C错误；D．晶体硅是一种有金属光泽的灰黑色的固体，是非金属，D错误；故选A。5．广州市战略性新兴产业发展“十四五”规划(20212025年)涉及的下列物质中，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A．A B．B C．C D．D【答案】C【详解】A．低温多晶硅属于新型无机非金属材料，A不符合；B．石墨烯属于新型无机非金属材料，B不符合；C．聚酰亚胺属于有机分子材料，C符合；D．氮化镓属于新型无机非金属材料，D不符合；故选C。6．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是A．X为 B．和均可循环利用【答案】A【分析】SiO2在3273K环境被焦炭还原得到粗硅和CO，粗硅与HCl在553573K下反应得到H2和SiHCl3，SiHCl3在1380K左右时可被H2还原制得纯硅。B．H2和HCl既是反应物，又是产物，所以二者在流程中均可循环利用，故B正确；C．SiO2是共价晶体，是Si、O原子按一定规则排列成的具有一定几何外形的晶体，是一种坚硬难熔的固体，故C正确；D．①②③反应中均有单质参加或生成，也就是均有元素化合价发生改变，所以均属于氧化还原反应，故D正确；故选A。7．下列关于无机非金属材料说法正确的是A．硅是生产计算机芯片的原料，二氧化硅是制造太阳能电池的原料B．“天和核心舱”电推进系统采用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料C．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐D．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂【答案】B【详解】A．高纯二氧化硅可用来生产光导纤维，高纯硅可用于制造太阳能电池和芯片，故A项错误；B．氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故B项正确；C．陶瓷、水泥、玻璃都属于硅酸盐，水晶是二氧化硅，故C项错误；D．水玻璃是硅酸钠的水溶液，属于混合物，故D项错误；故本题选B。8．下列无机非金属材料的主要成分是二氧化硅的是A．华为手机的麒麟芯片 B．通讯使用的光导纤维C．汽车上使用的钢化玻璃 D．白鹤滩水电站使用的水泥【答案】B【详解】A．硅为良好的半导体材料，是制造芯片主要原料，二氧化硅不具有此性质和用途，故A错误；B．光导纤维成分为二氧化硅，故B正确；C．钢化玻璃与普通玻璃的成分相同，钢化破璃是由普通玻璃经过高温加热和快速冷却形成的，成分是硅酸盐，故C错误；D．水泥是传统的无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故D错误；故选B。【答案】D【分析】SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO得到粗硅，粗硅和HCl生成SiHCl3，SiHCl3在高温下和氢气反应生成高纯硅；粗硅与氮气在高温条件下反应生成氮化硅，氮化硅用HF清洗得到纯净氮化硅。故本题选D。A．氮化硅的化学式是SiN B．氮化硅属于传统无机非金属材料【答案】CB．氮化硅是一种性能优异的特殊功能材料，属于新型无机非金属材料，故B错误；C．氮化硅熔点高、硬度大，氮化硅用于制作耐高温轴承，故C正确；选C。11．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：下列叙述不正确的是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∶1D．、HCl都能在该工业流程中循环利用【答案】CB．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；D．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；

故选C。12．下列叙述Ⅰ和叙述Ⅱ均正确，且有因果关系的是选项叙述Ⅰ叙述ⅡA石墨能导电且化学性质不活泼阴极电保护法中可用石墨作辅助阳极B用于制造光导纤维C五氧化二磷可吸水可用作食品干燥剂D断裂氨分子中的化学键需要吸收热量工业上用液氨作制冷剂A．A B．B C．C D．D【答案】A【详解】A．石墨能导电，作阳极时，石墨不参与反应，所以外加电流法保护金属可用石墨作辅助阳极，故A正确；C．P2O5吸水转化为酸，导致食品变质，则P2O5不可用作食品干燥剂，故C错误；D．液氨分子间含氢键，沸点高，易液化，汽化时吸热使温度降低，可作制冷剂，故D错误；答案选A。【答案】AB．二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维主要原料，B正确；故选A。14．工业制备高纯硅时可将粗硅转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅，其工艺流程如下：下列说法错误的是A．高纯硅是一种重要的无机非金属材料B．该制备过程中需要隔绝空气C．容器①中发生复分解反应，容器②中发生置换反应D．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用【答案】C【分析】由题给流程可知，粗硅高温条件下与氯化氢反应生成三氯硅烷和氢气，三氯硅烷高温下与氢气反应生成高纯硅和氯化氢，制备高纯硅时氢气和氯化氢可以循环使用，有利于提高原料的利用率。【详解】A．高纯硅可以制作半导体、芯片、太阳能电池等，是一种重要的无机非金属材料，故A正确；B．硅、三氯硅烷和氢气在高温条件下都能与氧气反应，所以制备过程中需要隔绝空气，故B正确；C．由分析可知，容器①中发生的反应为粗硅高温条件下与氯化氢反应生成三氯硅烷和氢气，反应中有元素发生化合价变化，属于氧化还原反应，故C错误；D．由分析可知，该工艺流程的优点是制备高纯硅时氢气和氯化氢可以循环使用，有利于提高原料的利用率，故D正确；故选C。A．硅化物属于硅酸盐材料 B．用焦炭还原二氧化硅可制备粗硅【答案】A【详解】A．硅化物属于共价化合物，硅酸盐是离子化合物，故A错误；B．用焦炭还原二氧化硅生成粗硅和一氧化碳，可制备粗硅，故B正确；D．钨()处于过渡元素，具有耐高温的特性，故D正确；答案选A。A．SiC可用于砂纸和砂轮的磨料，属于传统无机非金属材料【答案】A【详解】A．SiC属于新型无机非金属材料，故A错误；选A。17．制计算机芯片的主要材料是硅，下列有关硅及其化合物的说法正确的是A．制备粗硅不涉及氧化还原反应B．高纯硅可用于制作光感电池C．二氧化硅能与水反应，也能与碱溶液反应D．常温时硅既能与盐酸反应，也能与烧碱溶液反应【答案】BB．硅具有半导体性能，高纯硅可用于制作光感电池，例如光伏板，B正确；C．二氧化硅难溶于水，因此二氧化硅不能与水反应；但SiO2能与碱NaOH溶液反应产生Na2SiO3、H2O，C错误；D．常温时硅能与HF发生反应产生SiF4、H2，不能与盐酸反应；Si能与烧碱溶液反应产生Na2SiO3、H2，D错误；故选B。18．下列关于硅单质及其化合物的说法中错误的是A．水玻璃可以作为粘合剂、木材防腐剂B．常温下，单质硅的性质稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应【答案】D【详解】A．水玻璃为硅酸钠水溶液，具有粘性，不易燃烧，常用作矿物胶、木材防腐剂，故A正确；B．质硅的性质稳定，常温下，除与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应，故B正确；D．二氧化硅为绝缘体，不导电，具有良好的光学特性，可以用于制造光导纤维，故D错误；故选：D。B．整个流程中与可以循环利用C．步骤③和④的反应互为可逆反应D．步骤②③④中涉及的主要反应，只有③④是置换反应【答案】BB．流程中，与HCl可以循环利用，B正确；C．步骤③和④的反应条件不同，不是可逆反应，C错误；故答案选B。20．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻璃和水泥等；随着科学技术的发展，一系列新型无机非金属材料相继问世，其中有一些是高纯度的含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料；还有一些含有碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。下列选项所示的物质间转化不能实现的是【答案】A【详解】A．SiO2不溶于水，不能实现，故A正确；B．SiO2与NaOH反应的方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，故B错误；C．H2SiO3可以与NaOH反应，反应的方程式为：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O，故C错误；D．Na2SiO3与CO2反应的方程式为：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，故D错误；故选：A。二、填空题21．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品属于硅酸盐的是(填序号)。①玻璃；②陶瓷；③石英玻璃；④硅芯片；⑤光导纤维；⑥水泥；⑦砖瓦(2)在水泥、玻璃的制备时，都需要的原料是。(3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。A．耐高温的特性 B．电学特性 C．光学特性 D．生物功能【答案】(1)①②⑥⑦(2)碳酸钙或CaCO3(3)D【详解】（1）玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦的主要成分是硅酸盐，石英玻璃、光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅芯片的是晶体硅。故答案为：①②⑥⑦；（2）制备玻璃的原料是石灰石、纯碱、石英砂，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是石灰石，故答案为：碳酸钙或CaCO3；（3）“人造骨骼”所以是生物功能的特性。故答案为：D；22．硅酸盐具有特殊的性质与应用，回答下列问题：(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列产品不属于硅酸盐的是(填序号)。①玻璃

②石英玻璃

③陶瓷

④硅芯片

⑤砖瓦

⑥水泥

⑦光导纤维(2)制备陶瓷和水泥时用到的相同原料是。(3)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类材料的___________(填字母)。A．生物功能 B．电学特性 C．光学特性 D．耐高温的特性【答案】(1)②④⑦(2)黏土(3)A(4)2.24(5)CaO·MgO·2SiO2难8【详解】（1）玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦主要成分为硅酸盐；石英玻璃、光导纤维主要成分为二氧化硅；硅芯片主要成分为硅，则属于硅酸盐的是②④⑦，故答案为：②④⑦；（2）备陶瓷的原料是黏土，制备水泥的原料是石灰石、黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是黏土，故答案为：黏土；（3）磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼是利用了磷酸钙陶瓷的生物功能，故选A；（5）辉石属于硅酸盐，由原子个数比不变可知，氧化物形式可表示为CaO·MgO·2SiO2，斜长石属于难溶于水的硅酸盐；橄榄石属于硅酸盐，由化合价代数和为0可知，硅酸盐中铁元素为+2价，则硅酸盐溶于盐酸生成氯化镁和氯化亚铁，由氯原子个数守恒可知，溶解1mol橄榄石需要消耗8mol氯化氢，故答案为：CaO·MgO·2SiO2；难；8。23．高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：(2)还原炉中发生的化学反应方程式为：。(4)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为。(5)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：。(6)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是。A．自然界中存在天然游离的硅单质D．硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料F.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品（6）A．自然界中不存在天然游离的硅单质，硅是以二氧化硅和硅酸盐存在于自然界中，A错误；D．在周期表中，硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料，D正确；F．玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品，F正确。故选CDF。24．硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上，工业硅应用已经渗透到我国国防军工、信息产业、新能源等相关行业中，展现了广阔的应用前景。(1)画出硅的原子结构示意图。(2)太阳能电池芯片的主要成分是(填化学式)，光导纤维的主要成分是(填名称)。(3)实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞，请用化学方程式解释原因。(4)工业上制取高纯硅的其中一种工艺流程示意图如下：①用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为。②已知SiHCl3(常温下为液体)能与H2O强烈反应，生成两种酸和一种质量最轻的气体单质，写出SiHCl3与水反应的化学方程式：。(5)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验夹持仪器已略去，气密性已检验。①C中X溶液的名称是，D中看到的现象为。②该实验可说明碳、硅的非金属性强弱顺序为CSi(填“>”或“<”)，试从结构角度解释其原因。【答案】(1)(2)Si二氧化硅(3)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(5)饱和碳酸氢钠溶液产生白色(胶状)沉淀>碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱【详解】（1）硅的原子结构示意图为。（2）太阳能电池芯片的主要成分是Si；光导纤维的主要成分是二氧化硅。（3）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2是酸性氧化物，保存氢氧化钠溶液时若应用玻璃塞，则SiO2和NaOH反应生成Na2SiO3、H2O，Na2SiO3具有粘性，会使玻璃塞与试剂瓶粘在一起，因此保存NaOH溶液不能使用玻璃塞，用化学方程式表示为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。②SiHCl3与H2O强烈反应，生成两种酸和一种质量最轻的气体单质SiHCl3与水反应的化学方程式：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl或SiHCl3+4H2O=H4SiO4↓+H2↑+3HCl。（5）①因为浓盐酸具有挥发性，所以装置C的作用是将CO2气体中的杂质HCl气体除去，可以使用的试剂为饱和NaHCO3溶液；C装置中的试剂X是NaHCO3，观察到的现象是产生白色(胶状)沉淀，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；产生白色(胶状)沉淀；②碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因：由于碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，元素的非金属性减弱，所以元素的非金属性：碳>硅，故答案为：>；碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。

提升训练1．化学与人类的生产、生活密切相关，下列有关叙述正确的是A．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载骁龙八核芯片的主要成分是二氧化硅B．石英具有很高的熔点，可制成坩埚用来加热熔融烧碱C．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料D．光导纤维导电能力很强，是一种很好的通信材料【答案】C【详解】A．芯片的核心材料是单质硅（Si），二氧化硅（SiO2）用于光导纤维等，A错误；B．石英（SiO2）与强碱（如NaOH）在高温下反应生成硅酸盐，会腐蚀坩埚，B错误；C．碳化硅（SiC）陶瓷具有高熔点、耐腐蚀等特性，属于新型无机非金属材料，适用于航天领域，C正确；D．光导纤维以SiO2为材料，通过全反射传输光信号，不具备导电性，D错误；故选C。2．广东省博物馆有馆藏文物18万余件。下列文物中，主要由硅酸盐材料制成的是A．西周兽面纹青铜B．元海康窑釉下褐彩凤鸟纹荷叶盖罐C．北宋庆历八年木雕罗汉像D．清蓝绸地广绣花鸟纹披肩A．A B．B C．C D．D【答案】B【详解】A．西周兽面纹青铜的材料是合金，A不符合题意；B．元海康窑釉下褐彩凤鸟纹荷叶盖罐是陶瓷，主要成分是硅酸盐，B符合题意；C．北宋庆历八年木雕罗汉像属于木制品，C不符合题意；D．清蓝绸地广绣花鸟纹披肩的主要成分为蛋白质，不是硅酸盐，D不符合题意；故选B。3．下列离子方程式书写正确的是【答案】DC．稀硝酸具有强氧化性，与S2发生氧化还原反应生成S、NO和H2O，而非简单生成H2S，C错误；故选D。4．高纯度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”。可以按下列方法制备高纯度晶硅：已知：SiHCl3室温下为易挥发、易与水反应的无色液体。下列说法不正确的是B．SiO2既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠溶液反应，所以它是两性氧化物C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气D．过程中涉及的化学反应均为置换反应【答案】BB．SiO2能与氢氟酸反应生成SiF4和水，不是盐和水，所以它不是两性氧化物，B错误；C．SiHCl3室温下为易挥发、易与水反应的无色液体，原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；D．过程中涉及的化学反应均为单质和化合物反应生成新的单质和化合物，均为置换反应，D正确；故选B。5．现代社会的发展与进步离不开材料，下列说法不正确的是A．“天问二号”火星车使用热控保温材料纳米气凝胶，可产生丁达尔效应B．《哪吒》电影中的结界兽原型是三星堆青铜器，青铜属于合金材料C．《蛇年春晚》中跳舞的智能机器人所采用芯片的主要成分是二氧化硅D．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等【答案】C【详解】A．胶体可产生丁达尔效应，纳米气凝胶属于胶体，A正确；B．青铜是铜合金，属于合金材料，B正确；C．芯片的核心材料是单质硅（半导体），二氧化硅用于光纤，C错误；D．碳纳米管导电性强，适用于电池、传感器等，D正确；故选C。6．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是【答案】A【详解】A．工业制备高纯硅的流程为：石英砂(SiO2)与焦炭高温反应生成粗硅，粗硅与HCl在300℃生成SiHCl3，SiHCl3在H2和1000℃下还原为高纯硅，各步骤均符合实际工业流程，A正确；B．雷雨时N2与O2放电生成NO，但NO需进一步与O2反应生成NO2，NO2溶于水才生成HNO3，选项中NO直接与水生成HNO3的步骤错误，B错误；C．工业制备硫酸时，FeS2燃烧首先生成SO2而非SO3，SO2需催化氧化为SO3后才能被浓硫酸吸收。选项中第一步转化错误，C错误；D．CaCl2无法直接与SO2反应生成CaSO3，需碱性条件[如Ca(OH)2]能生成亚硫酸盐。第一步反应不成立，D错误；答案选A。7．中国持续加大自主研发计算机芯片力度。下列物质常用作计算机芯片中半导体材料的是A．石墨 B．聚乙烯 C．二氧化硅 D．晶体硅【答案】D【详解】A．计算机芯片的核心材料需具备半导体特性，石墨导电性过强，属于导体，A不符合题意；B．聚乙烯是绝缘体，B不符合题意；C．二氧化硅也属绝缘体，常用于制造光导纤维，C不符合题意；D．晶体硅是主要半导体材料，通过掺杂控制导电性，符合芯片需求，D符合题意；故选D。8．药品的合理保存至关重要。下列有关保存试剂的说法，正确的个数有①为防止金属锂被氧化，可将保存在煤油中②为避免浓硝酸挥发，应用橡胶塞塞紧试剂瓶④为防止液溴挥发，保存液溴时，需加少量水液封⑥为避免泄漏，选用棕色细口玻璃瓶盛装氢氟酸A．2个 B．0个 C．3个 D．1个【答案】A【详解】①锂密度比煤油小，无法隔绝空气，应保存在石蜡或惰性气体中，错误；②浓硝酸会腐蚀橡胶塞，应用玻璃塞，错误；③硅酸钠溶液需用橡胶塞，错误；④液溴需水封防挥发，正确；⑤铁粉可防止Fe2+氧化，正确；⑥氢氟酸能与玻璃反应，应存于塑料瓶，错误，正确个数为2个，故选A。9．下列选项中的物质不能按照图示路径一步转化的是选项甲乙丙物质转化图ANaIHIBCDA．A B．B C．C D．D【答案】C答案选C。10．利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是选项①②③实验结论A稀硫酸铁粉NaOH溶液Fe2+与OH形成白色沉淀B浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C稀盐酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D浓硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性：硝酸>碳酸>硅酸A．A B．B C．C D．D【答案】B【详解】A．②中的硫酸亚铁不能与③中氢氧化钠溶液混合，故A错误；B．浓硫酸能使蔗糖变黑，体现浓硫酸的脱水性，③中溴水褪色，证明碳和浓硫酸反应有二氧化硫生成，浓硫酸体现强氧化性，故B正确；C．SO2与可溶性钡盐BaCl2不反应，故C错误；D．硝酸具有挥发性，②进入③中的气体有硝酸蒸汽和二氧化碳，硝酸蒸汽和二氧化碳都能与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，所以③中生成沉淀不能证明酸性：碳酸>硅酸，故D错误；选B。11．下列物品或设备中的主要成分为二氧化硅的是①金刚砂

②人造卫星中的太阳能电池

③石英钟

④水晶、玛瑙首饰

⑤光导纤维A．③④⑤ B．①②⑤ C．全部 D．①④⑤【答案】A【详解】金刚砂的化学成分为碳化硅；太阳能电池的主要材料为单质硅；石英钟的主要成分是二氧化硅；水晶、玛瑙均为天然石英，主要成分为二氧化硅；光导纤维的主要材料为高纯度二氧化硅；综上，只有③④⑤符合题意，故答案为A。12．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【答案】C【详解】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；故选C。13．燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙【答案】D【详解】A．青铜铺首是青铜器，青铜的主要成分是铜锡合金，A正确；B．透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸盐，B正确；C．石质浮雕是汉白玉，汉白玉的主要成分是碳酸钙，C正确；D．青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，D错误；故选D。14．北京冬奥会成功举办、神舟十三号顺利往返、“天宫课堂”如期开讲及“华龙一号”核电海外投产等，均展示了我国科技发展的巨大成就。下列相关叙述正确的是A．冬奥会“飞扬”火炬所用的燃料为氧化性气体B．飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子C．乙酸钠过饱和溶液析出晶体并放热的过程仅涉及化学变化【答案】D【详解】A．H2作为燃料在反应中被氧化，体现出还原性，故A项说法错误；B．玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，故B项说法错误；C．乙酸钠饱和溶液中析出晶体的过程中无新物质生成，因此属于物理变化，故C项说法错误；综上所述，叙述正确的是D项。15．实验室根据化学试剂性质的不同采用不同的保存方法，下列说法错误的是A．浓硝酸保存在棕色试剂瓶中B．氢氧化钠溶液保存在带磨口玻璃塞的细口瓶中C．高锰酸钾和乙醇不能同时保存在同一药品柜中D．金属钠保存在煤油中【答案】B【详解】A．浓硝酸见光易分解，少量浓硝酸保存在棕色细口瓶中，A正确；B．氢氧化钠能与玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠使玻璃粘连而打不开，故少量氢氧化钠溶液保存在带橡胶塞的粗口试剂瓶中，B错误；C．乙醇具有挥发性，且乙醇可以和高锰酸钾发生氧化还原反应，所以乙醇和高锰酸钾不能同时保存在同一个药品柜中，C正确；D．金属钠的密度比煤油大且不与煤油反应，少量金属钠保存在煤油中，防止与空气中的氧气和水蒸气等物质因接触而反应，D正确；故答案选B。16．下列常见物质及用途，错误的是A．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多B．SiO2可用于制造光导纤维C．Fe2O3是铁红，可以用作染料D．钠起火，可以使用水基灭火器扑灭【答案】D【详解】A．胃酸中含有HCl，氢氧化铝可以与HCl反应，能用于治疗胃酸过多，A正确；B．SiO2具有良好的光学特性，可用于制造光导纤维，B正确；C．Fe2O3是一种红色粉末，俗称铁红，常用作红色染料，C正确；D．钠能与水反应生成易燃性气体氢气，不能使用水基灭火器扑灭，D错误；故选D。17．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【答案】A【详解】A．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．陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；C．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．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；故答案为：A。18．下列说法不正确的是A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料D．用石灰石石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏【答案】A【详解】A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A错误；B．钠的焰色反应为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B正确；C．耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C正确；D．石灰石的主要成分为碳酸钙，石灰石石膏法脱硫过程中发生反应：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D正确；答案选A。19．下列关于氧化物分类的说法不正确的组合是①金属氧化物也可以形成酸性氧化物②非金属氧化物一定是酸性氧化物③SiO2是酸性氧化物，硅酸是它与水反应形成的水化物④碱性氧化物一定是金属氧化物⑤Na2O和Na2O2均能与H2O反应生成NaOH，故二者都是碱性氧化物⑥能与酸反应生成盐和水的氧化物一定是碱性氧化物⑦能与碱反应生成盐和水的氧化物一定是酸性氧化物A．②③⑤⑥⑦ B．①④ C．②④⑤ D．①②④⑥⑦【答案】A【详解】①金属氧化物也可以形成酸性氧化物，如Mn2O7，①正确；②非金属氧化物不一定是酸性氧化物，如CO，②错误；③SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应，③错误；④碱性氧化物一定是金属氧化物，④正确；⑤Na2O和Na2O2均能与H2O反应生成NaOH，Na2O2与H2O反应除生成NaOH外，还生成O2，不符合碱性氧化物的定义；⑤错误；⑥能与酸反应生成盐和水的氧化物不一定是碱性氧化物，如Al2O3是两性氧化物，⑥错误；⑦能与碱反应生成盐和水的氧化物一定是酸性氧化物，如Al2O3是两性氧化物，⑦错误；故符合题意的是②③⑤⑥⑦，答案选A。20．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，其流程如下图。下列说法中错误的是A．点燃镁条引发反应的过程中，涉及两种晶体类型的变化C．操作2为用去离子水洗涤并烘干【答案】AC．根据分析，操作2为用去离子水洗涤并烘干，C正确；故选A。21．下列说法中正确的有①碳化硅的硬度高，可用作砂纸和砂轮的磨料②二氧化硫具有抗氧化性，可用作葡萄酒的食品添加剂③液氨汽化时吸热，可用作制冷剂④富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料都属于新型无机非金属材料⑤单质硫易溶于，实验室可用清洗沾有硫单质的试管⑦二氧化硅与氢氧化钠溶液、氢氟酸均反应，属两性氧化物⑧陶瓷、普通玻璃、水泥、金刚砂()都属于硅酸盐材料⑩通入紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色A．2个 B．3个 C．4个 D．5个【答案】D【详解】①碳化硅硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料，故正确；②二氧化硫具有抗氧化性，二氧化硫可用作葡萄酒酿制的食品添加剂，起到杀菌和防止色素被氧化的作用，故正确；③氨气易液化成液氨，液氨在汽化过程中吸收热量使温度降低，可做制冷剂，故正确；④碳纳米材料为新型无机非金属材料，包含富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，故正确；⑤硫与二硫化碳都是非极性分子，依据相似相溶原理，单质硫易溶于CS2，则实验室可用CS2清洗沾有硫单质的试管，故正确；⑥pH＜5.6的雨水为酸雨，故错误；⑦二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，且与其他酸不反应，不是两性氧化物，故错误；⑧金刚砂()属于新型无机非金属材料，不属于硅酸盐，故错误；⑨因为加入的是硝酸钡，溶液中存在了硝酸根离子，再加入盐酸时引入氢离子，就相当于存在了硝酸，将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，与钡离子形成不可溶的硫酸钡沉淀，也可能含有亚硫酸离子，故错误；⑩SO2具有漂白性，但不能漂白石蕊溶液，则SO2通入紫色石蕊溶液中，溶液只变红不褪色，故错误；综上，①②③④⑤描述正确。答案选D。22．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H2SO4、冰水B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞KC．为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液D．该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨【答案】CB．实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；C．硅单质不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液反应，溶液变红色，可以鉴定是否含有铁单质，C正确；D．用稀NaOH溶液制备氨，需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，因此不能制备氨，D错误；故选C。23．建盏是久负盛名的陶瓷茶器，承载着福建历史悠久的茶文化。关于建盏，下列说法错误的是A．高温烧结过程包含复杂的化学变化 B．具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点C．制作所用的黏土原料是人工合成的 D．属硅酸盐产品，含有多种金属元素【答案】C【详解】A．高温烧结过程是许多物理化学变化的综合过程，A正确；B．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．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．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。二、填空题24．化工生产中非金属元素起着重要作用。请回答下列问题：(1)盐类物质用途广泛，其中可被用来制作各种模型和医疗绷带的是(填“石膏”或“纯碱”)。(3)新型无机非金属材料应用广泛，硅太阳能电池可用于建造光伏电站，该电池材料的主要成分为(填“Si”或“SiO2”)。【答案】(1)石膏(2)降低(3)Si【详解】（1）盐类物质用途广泛，石膏常用来制作各种模型和医疗绷带，故答案为：石膏；（3）新型无机非金属材料应用广泛，硅是半导体材料，硅太阳能电池可用于建造光伏电站，该电池材料的主要成分为Si。故答案为：Si。25．硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题：(1)硅元素在元素周期表的位置是。(2)沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法正确的是(填字母)。A．SiO2可用于制造光导纤维而不能直接作芯片B．SiO2既能溶于氢氟酸、也能溶于氢氧化钠，是两性氧化物

C．普通玻璃是由SiO2、石灰石和纯碱制成的，其熔点很高(3)硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图：①该生产过程中可以循环使用的物质是。②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式。(4)新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4)可应用于原子反应堆，一种制备氮化硅的反应如下：(5)某同学设计的如图实验装置证明非金属性：N＞C＞Si。

所用到的试剂：①稀HNO3；②碳酸钙；③Na2SiO3溶液。你认为该同学实验能否说明N、C、Si的非金属性强弱，若能或者不能，请用必要的文字及化学方程式说明。【答案】(1)第三周期第ⅣA族(2)A(3)H2、HClSiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl(4)3(5)硝酸具有挥发性，所以生成的硅酸可能是硝酸和硅酸钠反应得到的，2HNO3+Na2SiO3=2NaNO3+H2SiO3↓【分析】(3)石英砂主要成分是SiO2，石英砂与焦炭在高温下反应产生粗硅Si、CO，粗硅与HCl在573K条件下反应产生粗SiHCl3、H2，粗SiHCl3经精馏得到纯净SiHCl3，纯净SiHCl3与H2在1357K高温下发生还原反应得到高纯硅。(5)元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，强酸与弱酸盐可以发生复分解反应制取弱酸，据此判断元素的非金属性强弱。在图示中是利用酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3来判断元素的非金属性N＞C＞Si，但HNO3是挥发性的酸，在CO2气体中含有HNO3蒸气进入装置C中会发生反应2HNO3+Na2SiO3=2NaNO3+H2SiO3↓，因此不能证明酸性H2CO3＞H2SiO3。【详解】（1）Si是14号元素，原子核外电子排布是2、8、4，根据原子核外电子排布与元素位置的关系可知：硅元素在元素周期表的位置是第三周期第ⅣA族；（2）A．SiO2能够使光线全反射，因此可用于制造光导纤维，制芯片的原料是晶体硅，而不是二氧化硅，A正确；B．SiO2能溶于氢氧化钠，反应产生Na2SiO3和H2O，虽然也能溶于氢氟酸，但反应产生SiF4不是盐，因此不能说SiO2是两性氧化物，它属于酸性氧化物，B错误；C．普通玻璃是由SiO2、石灰石和纯碱制成的，是混合物，属于玻璃态物质，而不是化合物，因此没有固定的熔沸点，只能在一定温度范围内逐渐软化，C错误；故合理选项是A；（3）①石英砂与焦炭在高温下反应产生粗硅Si、CO，粗硅与HCl在573K条件下反应产生粗SiHCl3、H2，粗SiHCl3经精馏得到纯净SiHCl3，然后与H2在1357K高温下发生还原反应产生高纯硅Si、HCl，可见该生产过程中可以循环使用的物质是H2、HCl；②整个制备过程必须严格控制无水无氧。这是由于SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，根据元素守恒、电子守恒，可知还产生了可燃性气体H2，SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl；（5）元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性就越强。HNO3能够与CaCO3发生复分解反应：CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O。可证明酸性：HNO3＞H2CO3，反应产生的CO2进入盛有饱和Na2SiO3溶液的装置中，会发生反应：CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓，若在装置C中仅发生该反应，可以证明酸性：H2CO3＞H2SiO3，但由于硝酸具有挥发性，挥发的硝酸蒸气也会进入装置C中，与其中的Na2SiO3溶液发生反应：2HNO3+Na2SiO3=2NaNO3+H2SiO3↓，可见：生成的硅酸可能是硝酸和硅酸钠反应得到的，也可能是CO2气体与硅酸钠溶液反应得到的，因此不能根据上述实验判断元素的非金属性：N＞C＞Si。26．高纯硅是现代信息、半导体和光