高中化学同步讲义基础课时6　无机非金属材料

第三节无机非金属材料基础课时6无机非金属材料课标要求1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品的工业生产。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用。一、硅酸盐材料1.无机非金属材料传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，含硅、氧等元素，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。2.硅酸盐(1)硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，许多这样的四面体通过顶角的O相互连接，即每个Si结合4个O，每个O结合2个Si。(2)硅酸盐的特性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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。3.常见的硅酸盐材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土；辅助原料：适量的石膏设备陶瓷窑玻璃窑水泥回转窑主要成分含水的铝硅酸盐硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)用途建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等大量用于建筑和水利工程1.我国古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸盐的是()A.陶俑 B.琉璃瓦C.汉白玉 D.青花瓷答案C解析汉白玉主要成分是碳酸钙，陶、瓷、砖、瓦、紫砂及石棉等主要成分都是硅酸盐，故选C。2.2022年北京冬季奥运会的吉祥物冰墩墩，寓意创造非凡、探索未来，成为世界“网红”，陶瓷类的冰墩墩成为“顶流”。下列有关陶瓷的说法错误的是()A.陶瓷的主要化学成分是硅酸盐B.陶瓷硬度高易清洗耐刻刮耐氧化C.陶瓷的主要生产原料为石灰石和黏土D.陶瓷可用于生产绝缘材料和卫生洁具答案C解析A项，陶瓷为传统无机非金属材料，主要化学成分是硅酸盐；B项，陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，表面光滑易清洗；C项，陶瓷的主要原料是黏土，没有石灰石；D项，陶瓷属于硅酸盐材料，不导电，可用于生产绝缘材料，硬度高易清洗耐刻刮耐氧化，可用于生产卫生洁具。3.(2022·江门一中高一月考)“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、石灰石和石英砂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答案C解析A项，陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品；B项，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；C项，硅酸盐制品性质稳定、熔点高；D项，沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐。【题后归纳】(1)玻璃、水泥、陶瓷等均为混合物。(2)生产水泥与陶瓷的共同原料是黏土，生产水泥与玻璃的共同原料是石灰石。(3)生产玻璃涉及的两个主要化学反应：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑。二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(1)硅硅位于元素周期表第三周期、第ⅣA族，正好处于金属与非金属的过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。(2)高纯硅的制备其中涉及的主要化学反应为①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1800～2000℃))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100℃))Si＋3HCl。(3)硅和二氧化硅的化学性质①硅的化学性质a.常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应。Si＋2F2=SiF4Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑b.加热或高温时能与氧气、氯气、碳等反应。Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4Si＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC②二氧化硅的化学性质a.具有酸性氧化物的性质ⅰ.SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2ONa2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂。硅酸钠溶液与CO2反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。ⅱ.SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3b.能与氢氟酸反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2Oc.能与焦炭反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(4)硅和二氧化硅的用途①高纯硅广泛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造芯片和硅太阳能电池等。②SiO2用于生产光导纤维。2.新型陶瓷新型材料成分性能主要应用金刚砂碳化硅(SiC)硬度大、耐高温、抗氧化磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅、金属氧化物耐高温、抗氧化、耐磨蚀用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、锆酸盐等能实现机械能和电能的相互转化用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷；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、绝缘性好用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷—临界温度下具有超导性用于电力、交通、医疗等领域3.碳纳米材料概念性能用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如代表物C60—制碳纳米材料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，有相当高的强度和优良的电学性能生产复合材料、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，具有很高的强度在光电器件、超级电容器、电池、复合材料等方面的应用研究正在不断深入1.(2022·重庆高一期末)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法正确的是()A.二氧化硅广泛用于制备芯片和太阳能电池B.石墨烯、碳化硅陶瓷等属于新型无机非金属材料C.水泥、玻璃和水晶都是硅酸盐材料D.现代信息社会用于传递信号的光纤的主要成分为硅答案B解析A项，二氧化硅能够使光线发生全反射，因此广泛用于制备光导纤维；晶体硅是良好半导体材料，可用于制太阳能电池及晶体管等半导体零件；B项，石墨烯是非金属单质，具有良好的导电性；碳化硅属于共价化合物，原子之间以共价键结合形成立体网状结构，因此石墨烯、碳化硅陶瓷等属于新型无机非金属材料；C项，水晶是SiO2，属于氧化物，并不是硅酸盐，因此不属于硅酸盐材料；D项，现代信息社会用于传递信号的光纤的主要成分为二氧化硅。2.(2022·襄阳高一期中)下列有关硅及其化合物的说法中正确的是()A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B.反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D.虽然SiO2能与HF、NaOH反应，但SiO2不是两性氧化物答案D解析A项，硅酸钠属于黏性的物质，能将玻璃塞和试剂瓶黏结在一起而打不开；B项，反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓强酸制弱酸，在溶液中反应，反应②Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，是在高温条件下才能发生，CO2为气体，逸出可促使反应正向进行；C项，石英玻璃主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐材料；D项，虽然SiO2能与HF、NaOH反应，但SiO2只与酸中的HF反应，故不是两性氧化物。3.(2022·天津滨海新区高一期中)单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，科学家预计一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))SiCl4；③SiCl4＋2H2=Si＋4HCl，下列说法正确的是()A.反应①是非氧化还原反应B.反应②硅被还原C.反应①和③都是置换反应D.反应③SiCl4中Si的价态为－4答案C解析A项，①属于置换反应，Si的化合价由＋4价→0价，是氧化还原反应；B项，②中Si的化合价由0价→＋4价，化合价升高，被氧化；C项，置换反应的特点是单质＋化合物=单质＋化合物，因此①③属于置换反应；D项，反应③SiCl4中Si的价态为＋4。【题后归纳】(1)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存，氢氟酸能腐蚀玻璃，可用于玻璃制品蚀刻花纹。(2)强碱溶液不能用玻璃塞试剂瓶保存，应用橡胶塞。(3)水玻璃在空气中变质生成沉淀，H2SiO3是二元弱酸，酸性比H2CO3弱。1.(2022·恩施高一期末)文物是传承文化的重要载体，下列主要成分不是硅酸盐的文物是()简牍陶彩绘女舞俑清雍正款霁红釉瓷碗萧何月下追韩信图梅瓶ABCD答案A解析A项，简牍主要成分为植物纤维；B项，陶彩绘女舞俑，陶制品为硅酸盐材料；C项，瓷碗为瓷器，瓷器主要成分为硅酸盐；D项，梅瓶也是瓷器，为硅酸盐材料。2.(2022·张掖民乐一中高一期中)关于硅及其化合物的叙述中，正确的是()A.硅是良好的半导体材料，也可用于制造光缆B.SiO2是酸性氧化物，不溶于水，也不溶于任何酸C.可以用焦炭还原二氧化硅生产粗硅SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋CO2↑D.生产水泥和玻璃用到的原料均有石灰石答案D解析A项，硅是良好的半导体材料，可用于制芯片，二氧化硅可用于制造光缆；B项，SiO2是酸性氧化物，不溶于水，但二氧化硅能与氢氟酸反应；C项，焦炭还原二氧化硅生产粗硅的化学方程式为：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；D项，水泥的原料是黏土和石灰石，玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，原料中均有石灰石，D正确。3.(2022·濮阳一高高一期中)2022年2月在北京举办的冬季奥运会中，使用了许多功能各异的材料，下列有关材料的描述中不正确的是()A.陶瓷、玻璃、水泥属于传统的无机非金属材料B.石墨烯、富勒烯和碳纳米管属于新型有机非金属材料C.硅是应用最为广泛的半导体材料D.通讯中使用的光导纤维，主要成分为SiO2答案B解析A项，玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸盐类，都属于传统的无机非金属材料；B项，碳纳米管、富勒烯、石墨烯都是新型无机非金属材料；C项，晶体硅导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的良好的半导体材料；D项，光导纤维的主要成分是二氧化硅。4.(2022·宝鸡高一期末)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)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是________，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后，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：SiO2eq\o(→,\s\up7(C),\s\do5(高温))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(过量H2),\s\do5(约1000℃))Si(纯)，写出SiO2转化为Si(粗)的化学方程式________________________________________________________。答案(1)SiSiO2(2)4HF＋SiO2=SiF4＋2H2O(3)SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3(胶体)(4)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑解析(1)计算机芯片和太阳能电池的主要成分是硅单质(Si)，光导纤维的主要成分是二氧化硅(SiO2)；(2)玻璃中主要成分是二氧化硅，二氧化硅是酸性氧化物，能和碱反应，但也能和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，反应方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；(3)水玻璃和盐酸反应生成硅酸胶体和NaCl，离子方程式为SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3(胶体)；(4)SiO2和C高温下反应生成粗硅和CO，反应方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。A级合格过关练1.(2022·襄阳南漳一中高一期中)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，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.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点D.高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物答案D解析A项，窑变是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，窑变是复杂的物理化学变化；B项，陶制品主要原料是黏土，经高温烧结而成；C项，陶瓷是硅酸盐产品，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点；D项，高品质的瓷器晶莹剔透，属于混合物。2.(2022·鸡西一中高一期中)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碳化硅具有类似金刚石的结构，硬度很大C.高温结构材料具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能D.新型无机非金属材料光导纤维的成分是二氧化硅分子答案D解析A项，玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料是传统无机非金属材料；B项，新型无机非金属材料碳化硅具有类似金刚石的结构，属于共价化合物，硬度很大；C项，高温结构材料具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能；D项，光导纤维的主要成分为二氧化硅，不含有分子。3.(2022·揭阳普宁华侨中学高一期中)下列叙述错误的是()A.HF与SiO2反应，氢氟酸可以在玻璃器皿上刻蚀标记B.石英砂可用于生产单晶硅C.SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池D.硅胶可用作食品干燥剂答案C解析A项，HF与SiO2反应SiO2＋4HF=SiF4＋2H2O，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记；B项，二氧化硅与焦炭反应生成硅与一氧化碳，所以石英砂可用于生产单晶硅；C项，二氧化硅对光具有良好的全反射作用，则用于制作光导纤维，而Si为半导体材料可作光电池材料；D项，硅胶具有吸水性，无毒，则硅胶可用作食品干燥剂。4.(2022·西宁高一月考)下列叙述正确的是()A.CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸B.SiO2与CO2都属于酸性氧化物，都不能与酸反应C.SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应D.水晶的主要成分是SiC答案C解析A项，CO2与水反应，SiO2与水不反应，也不溶于水；B项，SiO2为酸性氧化物，能与氢氟酸反应，但CO2不能与酸反应；D项，SiC俗称金刚砂。5.碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有许多异常的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是()A.碳纳米管属于一种有机合成纤维B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性D.碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料答案A解析碳纳米管是由碳元素组成的碳单质，不属于有机合成纤维，A项错误；碳纳米管与金刚石是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，B项正确；碳单质性质稳定，所以常温下，碳纳米管具有较好的稳定性，C项正确；碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D项正确。6.(2022·深圳南头中学高一期中)关于硅及其化合物用途的叙述中，不正确的有()A.Na2SiO3可用作助燃剂B.SiO2可用作制造光导纤维C.单晶硅可用于制造太阳能电池D.Si可用作制造变压器铁芯的原料答案A解析A项，硅酸钠耐高温，不燃烧，常用作防火材料；B项，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维主要原料；C项，单晶硅是良好的半导体材料，可用于制造太阳能电池；D项，硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，可以用作制造变压器铁芯的材料。7.(2022·哈尔滨六中高一期中)北京冬奥会上科技元素“星光熠熠”，向世界展现了一个现代化的中国。212项技术在冬奥会上得以应用，如含有石墨烯的智能服饰、铝合金管材和光导纤维等等。下列有关说法中，不正确的是()A.石墨烯是一种电阻率低、热导率高的具有优异性能的新型材料B.我国提出网络强国战略，光缆线路总长超过三千万公里，光缆的主要成分是二氧化硅C.制造手机芯片的关键材料是二氧化硅D.富勒烯及“超轻海绵”使用的石墨烯是新型无机非金属材料答案C解析A项，石墨烯是单层二维蜂窝状结构碳单质，是具有优异的光学、电学、力学特性的新型材料；B项，光缆的主要成分是二氧化硅；C项，芯片的关键材料是单质硅；D项，富勒烯及石墨烯都是碳单质，是新型无机非金属材料。8.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法正确的是()A.图中所有反应都不属于氧化还原反应B.硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C.可用盐酸除去石英(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高答案C解析A项，图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应；B项，光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐；D项，玻璃没有固定的熔点。9.(2022·石嘴山平罗中学高一月考)半导体工业有句行话“从沙滩到用户”，其中涉及反应SiCl4＋H2→Si＋HCl(未配平)，下列有关说法不正确的是()A.SiCl4中硅元素的化合价为＋4价B.配平后SiCl4与H2分子个数比为1∶2C.每生成1molSi，反应转移2mol电子D.该反应是由粗硅制纯硅的反应之一答案C解析A项，SiCl4中氯元素的化合价为－1价，则根据化合价法则，硅元素的化合价为＋4价；B项，配平后的化学方程式是SiCl4＋2H2=Si＋4HCl，则SiCl4与H2分子个数比为1∶2；C项，化学方程式为SiCl4＋2H2=Si＋4HCl，根据硅元素的化合价变化，可知每生成1molSi，反应转移4mol电子；D项，粗硅制纯硅的化学方程式：Si(粗硅)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl。10.(2022·景德镇一中高一期中)下列说法正确的是()A.单质Si可用来制造光导纤维B.生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和晶体硅C.二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸D.粗硅eq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5(高温))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(高温))Si能一步实现答案D解析A项，SiO2常用来制造光导纤维；B项，生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和二氧化硅；C项，二氧化硅能与氢氟酸反应；D项，粗硅与Cl2反应得到SiCl4，SiCl4被H2还原得到纯硅。11.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备：SiO2eq\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高温))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③过量H2),\s\do5(1100℃))Si(纯)下列说法不正确的是()A.步骤①的化学方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑B.步骤①中每生成1molSi，转移4mol电子C.步骤③中的反应为氧化还原反应D.高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料答案D解析A项，步骤①的化学方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；B项，依据方程式SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑可知，反应中硅从＋4价降为0价，每生成1molSi，转移4mol电子；C项，步骤③氢气与三氯氢硅反应生成硅和氯化氢，氢、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应；D项，硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的基本原料。12.(2022·揭阳惠来一中高一月考)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)下列物质不属于硅酸盐材料的是________。A.陶瓷 B.玻璃C.水泥 D.生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_______________________________________________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚(4)工业上常利用反应2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中氧化剂是________。(5)根据如图所示装置回答以下问题。若要用此装置证明酸性：HNO3>H2CO3>H2SiO3，从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀HNO3②稀盐酸③碳酸钙④Na2SiO3溶液⑤SiO2。试剂A与C分别为________(填序号)；试管中发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是_______________________________________________________________。答案(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)SiO2(5)①④CO2＋H2O＋SiOeq\o\al(2－,3)=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)HNO3有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸解析(1)陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐材料，生石灰是氧化钙，不属于硅酸盐，答案选D。(2)二氧化硅是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水，与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(3)硅酸钠是矿物胶，不燃烧，而将硅酸钠浸泡棉花就阻隔了棉花与空气中氧气的直接接触，可用作防火剂的原料；普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚都含有二氧化硅，能够与纯碱反应，氧化铝与纯碱能够发生反应(生成偏铝酸钠和二氧化碳)，铁和碳酸钠在高温下不会反应，所以高温熔融纯碱时可选用的是铁坩埚。(4)氧化剂具有氧化性，化合价降低，反应中硅元素化合价降低，因此氧化剂是二氧化硅。(5)证明酸性：HNO3>H2CO3>H2SiO3，试剂A、B、C分别为稀硝酸、碳酸钙和硅酸钠溶液；试管中发生反应的离子方程式为CO2＋H2O＋SiOeq\o\al(2－,3)=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)；有同学认为此实验不能说明酸性强弱，原因是硝酸具有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸。B级素养培优练13.(2022·遂宁高一期末)由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是()A.SiO2可用于制造光导纤维B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代D.若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行答案D解析SiO2可用于制造光导纤维，A项正确；步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，化学方程式是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4，B项正确；碳酸的酸性强于硅酸，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，C项正确；若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行，蒸发皿不能用于灼烧固体，D项错误。14.某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。某课外兴趣小组对X进行如下实验探究：下列说法正确的是()A.12.8g固体可能为Fe2O3B.混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2C.Fe2O3、Cu的物质的量之比为1∶1D.m＞24.8答案D解析A项，因为盐酸是足量的，则12.8g固体不可能为Fe2O3；B项，混合物X中不一定含有Al2O3；C项，盐酸是足量的，所以Fe2O3会完全反应，但是铜不一定会完全反应，当加入过量氢氧化钠溶液时，SiO2会完全反应，所以剩余的固体只能是铜，根据反应Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O，2FeCl3＋Cu=CuCl2＋2FeCl2，得到关系式：Fe2O3～Cu，因为铜有剩余，则Fe2O3、Cu的物质的量之比小于1∶1；D项，固体X中一部分Fe2O3和Cu溶于盐酸后剩余24.8g固体，则m＞24.8。15.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)硅的原子结构示意图为________。现代通信材料“光导纤维”的化学成分是________。(2)强碱缓慢腐蚀玻璃，盛强碱的试剂瓶瓶塞不能用玻璃塞的原因_____________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式解释)。(3)硅光电池作为