高中化学必修第二册 第5章 第三节 无机非金属材料

第三节无机非金属材料

［核心素养发展目标］I.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)

的工业生产(原料、设备等)。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，增强关注社会的意识和责

任感.

一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料

r知识梳理」

1.硅酸盐及其结构

⑴硅酸盐的概念

硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自

然界中广泛存在。

(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结合生个O,Si在中心,

0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。_相互连接，每个Q为两个四

面体所共有，与复个Si相结合。

(3)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、熔点高、难溶于水、化学性

质稳定、耐腐蚀等特点。

2.常见的硅酸盐材料

陶骁普通玻璃普通水泥

主要原料：石灰石、

纯碱(Na2coJ)、石灰

黏土

原料薪十石(CaCCh)、石英砂

辅助原料：适量的石

(SQ)

膏

设备——玻璃窑水泥回转窑

硅酸钠(NazSQ)、硅硅酸三钙

主要

成分复杂

酸钙(CaSiO3)、二氧化(3CaOSiO2)>硅酸二

成分

硅(SQ)钙QCaOSiCh)、铝酸

三钙(3CaOALO3)

玻璃是非晶体，称为

玻璃态物质，无固定具有水硬性，与水掺

抗氧化、抗酸碱腐蚀、

特点熔点，在某一温，复范和搅拌并静置后，很

耐高温、绝缘

围内软化可加工或制容易凝固变硬

品

律筑材料、光学仪器、

建筑材料、绝缘材料、大量用于建筑和水利

用途各种器皿、制造玻璃

日用器皿、卫生洁具工程

纤维

r判断正误」

(I)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物()

(2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定()

(3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合()

(4)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土()

(5)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行()

(6)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化()

答案(1)X(2)7(3)J(4)V(5)V(6)J

r理解应用」

i.传统的玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品，根据你的观察和使用经验，将它们的主要物理性质和

化学性质填入下表。

材料物理性质化学性质

玻璃

陶姿

答案

材料物理性质化学性质

玻璃硬度大、耐磨损、耐高温、较脆很稳定

陶瓷硬度大、耐磨损、耐高温很稳定

2.硅酸钠(俗名泡花碱)是•种最简单的硅酸盐。

(1)硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃,具有黏结力强、耐高温等特性，常用作黏合剂和

防火剂.

(2)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸⑴2SiO3)沉淀，其离子方程式是SiOMI2ir=H2SiO3Io

（3）少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是SiOr+CO2+H2O=H2SiO31

+COfo

【相关链接】

硅酸盐的丰富性和多样性

由于铝与硅在元素周期表中位置相邻、粒子大小相近，一3价的铝常或多或少地置换候酸盐

中+4价的硅而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，会伴随引入其他正离子，从而大大增加了

硅酸盐品种的多样性和结狗的复杂性，同时也为应用硅酸盐材料提供了更广阔的选择。硅酸

盐岩石长期在水和大气中二氧化碳的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体粒

子表面积巨大且带负电，能与NH；、K+等数十种生物所需的营养离子相互作用，使土壤具有

保肥能力。这是大自然对人类及地球生物的馈赠，我们应该爱护大地母亲。保持土壤的良好

结构和化学成分，就是保证农业、牧业和林业持续发展的基础。

[跟踪强化」

1.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是（）

A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷

B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅

C.陶瓷的主要原料是黏土

D.硅酸盐水泥以石灰石和粘土为主要原料

答案B

解析普通玻璃主要成分为NazSiCh、CaSQ和SQ。

2.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是（）

A.这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀

B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料

C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧

D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质

答案D

解析水玻璃为硅酸钠溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。

3.某博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器（婺州窑），婺州窑瓷器胎体的原料为高岭上

fAlnSi2O5（OH）4]o下列说法不正确的是（）

A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品

B.高岭土为含水的铝硅酸盐

C.〃=3

D.我国在新石器时代已能烧制陶器

答案C

解析根据化合物中正负化合价代数和为0的规则：〃X（+3）+2X（+4）+5X（—2）+4X（一

1）=0,解得〃=2。

二、新型无机非金属材料

r知识梳理」

1.硅和二氧化硅

(1)硅的存在与性质

①硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在:

②单质硅是应用最为广泛的半导体材料；

③高温下，硅能与氧气反应生成沁，与氯气反应生成皿.

(2)二氧化硅的性质

①二氧化硅硬度大、熔点高，不溶于水；

②酸性氧化物：SiOo+2NaOH=Na2SiOj+H20;

③具有氧化性：SiO2+2C=^=Si±2COJ；

④特性：SiO2+4HF=SiF4t+2H2Oo

2.新型陶瓷

(1)新型陶瓷与传统陶瓷相:匕在成分上有很大的变化,在光学、热学、电学、磁学等方面具

有很多新的特性和功能。

(2)常见新型陶瓷及其用途(连线)

A.高温结构陶镜①用于高压钠灯、激光器、高温探测窗

B.压电陶兖②主要用于电力、交通、医疗等领域

C.透明陶兖③用于滤声器、扬声器、超声波探伤器

D.超导陶瓷④用于火箭、汽车发动机和耐高温材料

(3)高温结构陶瓷——碳化柞(SiC)

碳化硅俗称金刚砂,它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成,与金刚石的结构类似,

具有硬度大和优异的高温抗氧化性能。

3.碳纳米材料

(1)富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,如C50、C60、C70>©20等，其代表物是

C60O

(2)碳纳米管是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，具有高强度和

优良的也学性能。

(3)石墨烯是只有一个碳原了•直径厚度的单层石墨,其独特的结构使其电阻率低、热导理高，

具有很高的强度。

-特别提示■---------------------------------------------------------------------------------------

碳纳米材料(富勒烯、石墨涌等)、金刚石、石墨都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构(碳

原子排列方式不同)和性质。

r判断正误」

(i)硅晶片是生产芯片的基瑞材料()

(2)生产光导纤维的原料是二氧化硅()

(3)二氧化硅是酸性氧化物,只能与碱反应，不能与酸反应()

(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸()

(5)金刚砂和金刚石结构类惧，互为同素异形体()

(6)富勒烯和石墨烯完全燃浇的产物都是二氧化碳()

答案(1)V(2)V(3)X(4)X(5)X(6)J

[深度思考」

1.工业制备高纯硅的原理如图所示：

口央砂I一F十.画诉T回回FZl高纯闱

(1)写出工业制备高纯硅反应的化学方程式：

J/S]C)2+2C=SI+2cof；

300'C

②Si+3HC^^SiHCb+H2；

I]()()c

③SiHC13+H2^^Si+3HCL

(2)上述反应共同的反应类型是氧化还原反应(或置换反应),反应①中焦炭的作用是还原剂,

反应③中氢气的作用是还原剂。

⑶在半导体工业中有这样一句行话：“从沙滩到用户”，你是如何理解的？

提示沙子的主要成分是SiO2,作为半导体材料的硅单质是用焦炭还原SiO2制得的。

2.回答下列问题。

(1)碳和硅的原子结构有何异同？从二者在元素周期表中的位置能获得什么信息？

提示原子的最外层电子数相同，电子层数不同。不在同一周期，位于同一族。从二者在周

期表中的位置可知碳的非金属性强于硅。

(2)碳和硅单质的存在形式有何相似之处？其性质有何不同？

提示单质都有晶体和无定形两种。硅晶体是良好的半导体材料，而石墨是良导体，金刚石、

不导电。

(3)碳和硅的氧化物有何异同？

提示硅的氧化物只有而碳的氧化物有和两种。均属于酸性氧化

SiO2,COCO?SiO2.CO2

物，CO属于不成盐氧化物。SiO2为固态，存在于地表及地壳中；CO2、co为气态，存在于

大气中；SiO2的性质比CO?更稳定等。

3.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用高纯

硅与纯氮在1300℃时反应获得。

(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是(填宇母)。

A.制汽轮机叶片B.制有色金属

C.制永久性模具D.制造柴油机

⑵写出氮原子结构示意图________,根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式

(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸

腐蚀的化学方程式：

(4)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应

的化学方程式为。

答案(l)ACD

(+7)^5

⑵Si3N4

(3)Si3N4+12HF=3SiF4\+4NH3t

(4)3SiC14-h2N2+6H2-^-Si3N4+12HC1

【相关链接】

近几年，具有特殊功能的特殊的含硅材料得到迅速发展。例如硅与碳的化合物碳化硅(SiC,

俗称金刚砂)，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料；含4%硅的硅钢具有

很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的

橡胶，在一60〜250c仍能保持良好的弹性，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料

等；人工制造的分子筛(一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)，主要用作吸附剂和催化剂；等等。

既耐高温乂耐低温的

硅橡胶制拓新型陶瓷制成的人造骨等

［跟踪强化」

I.下列物品或设备的成分中含有二氧化硅的是()

①门窗玻璃②水晶镜片③石英钟表④玛瑙首饰⑤硅太阳能电池⑥光导纤维⑦计

算机芯片

A.①②©©⑥B.全部

C.⑤⑦D.①②⑥⑦

答案A

解析玻璃、石英、水晶、玛瑙和光导纤维的成分中都含有二氧化硅，计算机芯片、亚太阳

能电池的主要成分是单质硅。

2.（2018・三门峡高一期末）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第机的•场“革命”。它可以按下列方法制备：

DC①C-、②HQs③过•出.,纯、

Si02高温Si（ffl）3（K）rS1HCI3I10c.eSi（纯）

下列说法不正确的是（）

A.步骤①的化学方程式：SiO2+C=^=Si+CO2t

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.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料

答案A

解析步骤①的反应方程尤为SiCh+2cM=Si+2CO1。

3.下列物质与其对应的用途搭配不正确的是（）

A.高能燃料——火箭动力

氏石英砂——制造光导纤维

C.半导体硅晶片——制造计算机芯片

D.高强度耐火陶瓷——制造轮船

答案D

解析制造轮船材料为钢铁，不能选用高强度耐火陶瓷。

课时对点练

A组基础对点练

题组一传统无机非金属材料

1.硅酸盐材料是传统的无机非金属材料。下面有关硅酸盐材料的说法，正确的是（）

A.普通玻璃的主要成分是纯碱、石灰石和石英

氏制造水泥的主要原料是石灰石和黏土

C.水玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅

D.陶器比瓷器的结构致密，几乎不吸水

答案B

解析普通被埼的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅；水玻璃是硅酸钠的水溶液；瓷器

的结构致密，几乎不吸水。

2.制造水泥和普通玻璃都需要的原料是（）

A.石灰石B.黏土

C.纯碱D.硅酸钠

答案A

解析生产玻璃的原料是免碱、石灰石和石英砂：生产水泥以黏土和石灰石为主要原料。

题组二新型无机非金属材料

3.被誉为21世纪“材料之星”的是（）

A.石英砂B.钛合金材料

C.纳米材料D.半导体硅晶片

答案C

解析被誉为21世纪''材料之星”的是纳米材料，其中碳纳米管是一种奇异分子，它是使用

一种特殊的化学气相方法，使碳原子形成长链来生长出的超细管子，碳纳米管作为一维纳米

材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、业学和化学性能。

4.碳化硅（SiC）陶瓷基复合材料是一种新型热结构材料。在空气中，碳化硅能与熔融的氢氧化

钠发生反应：SiC+2NaOH+2O2=^=Na2SiO3+X+H2O,下列有关X物质的化学式推断中，

正确的是（）

A.SiO：B.COC.CO：D.Na2co3

答案C

解析根据反应的化学方程式和质量守恒定律可知X物质的化学式为CO2o

5.碳纳米管是继足球烯（C60）以后发现的又一种碳单质，以下有关碳纳米管与足球烯（C60）的说

法错误的是（）

A.它们的物理性质有较大差异

B.在常温下它们的化学性质都稳定

C.它们是不同的碳单质

D.它们分别完全燃烧后生成物不同

答案D

解析碳纳米管和足球饰中碳原子排列方式不同，物理性质不同；它们都是碳单质，超是纯

净物，在通常情况下化学性质比较稳定；二者完全燃烧时都生成二氧化碳。

6.太空航天器常穿上用新型陶瓷材料制成的“外衣”，在穿越大气层时，能克服“热随”安

全返回地面，这种外衣主要利用了材料的（）

A.绝缘性好B.密度大

C.耐窗温和隔热性好D.硬度大

答案C

解析因为航天器在穿过稠密的大气层返回地球的过程白与大气剧烈摩擦，产生高温，为了

防止烧毁航天器，所以这种材料应具备耐高温的特点；还有要防止舱内温度过高导致对宇航

员产生危险，这种材料还应具备隔热性好的特点。

题组三硅和二氧化硅

7.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一

项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是（）

A.晶体硅和金刚石的物理性质相似

B.晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应

C.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵

D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电

答案A

解析晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理性质

与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温下可与F2、HF和强碱

反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于

非金属单质。

8.（2019.长春市十一中期末）下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是（）

A.硅可用于制造光导纤维

B.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

C.可用反应Na2SiO3+2HQ=2NaCl+H2SiO3（胶体）制取硅酸

D.SiO,既能与HF反应又能与强碱反应，所以SiO2是两性氧化物

答案C

解析SiO2可用于制光导纤•维，而硅用于半导体材料，故A错误；水晶主要成分为S02,不

属于硅酸盐，故B错误；Si02能与HF反应生成四氟化硅和水，不是盐和水，且二氧化硅只

能与一种酸反应，不是两性氧化物，属于酸性氧化物，故D错误。

9.下列说法正确的是（）

A.光导纤维的主要成分为二氧化硅

B.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸

C.二氧化硅的俗名叫水玻搐，不溶于水

D.硅在自然界中既有游离态又有化合态

答案A

解析二氧化硅是酸性氧化物，可溶于氢氟酸；硅酸钠的水溶液俗名叫水玻璃，易溶于水：

硅在自然界中只以化合态的形式存在。

10.氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，越来越多地被应

用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、较棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。

（1）下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是（填字母）。

A.硅粉合成氮化硅的反应属「氧化还原反应

B.氮化硅陶瓷属于硅酸盐

C.氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料

D.太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅

（2）在烧结氮化硅陶骁的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3：6：2反应生成两种

化合物。

①该反应的化学方程式为。

②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为O

2

答案（1）AC（2）①BSiCh+ZNz+GC-—Si3N4+6CO②7:9

解析（l）Si与Nz反应前后，N、Si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；

缸化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨

刀材料，C正确：太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。

（2）®硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显+4价，缸显一3价,

根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si3N4o烧结Si3N4的反应物

为SiCh、N2>C,生成物为Si3N4和另一种化合物，则有3与02+22+60楚=$132+另一种化

合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO,故反应的叱学方程式为3SiO2+2N2+6C=^=

Si3N4+6COo②根据反应3SiO2+2N2+6C=^*=Si3N4+6CO,氯元素价态降低，N?为氧化剂，

碳元素价态升高，C单质为还原剂，其质量比为（2molX28g710「）：（6molX12gmo「）=7：9。

B组综合强化练

1.（2019•合肥一中高一检测）根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。

例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是

（）

A.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料

B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷

C.氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，它用于制造陶瓷发动机的受热面

D.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差

答案D

解析高温结构陶讹包括Si3N4陶瓷、SiC陶宛等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级

耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是一种生物陶出，B正确；缸化

硅陶瓷属于新型无机非金属材料，是高温结构材料，可月于制造陶瓷发动机的受热面，C正

确：新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，而且同时还具有较高的强

度和耐磨性，能抵抗冷热冲击，且有包学性能等若干优点，D错误。

2.（2018•福州高一段考）制备硅单质时，主要化学反应如下：

①SQ（石英砂）+2C（焦炭）=^=Si（粗硅）+2COt,

②Si（粗硅）+2Chq=SiCl4，

③SiCL+2H2=^=Si（纯硅）+4HCl,下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是（）

A.①③为置换反应

B.①②©均为氧化还原反应

C.②为化合反应

D.三个反应的反应物中硅元素均被还原

答案D

解析在反应②中Si元素化合价升高，被氧化”

3.氮化铝（A1N）是一种新型陶瓷材料。可通过如下反应制备：

A12O3+N2+3C=^2A1N+3CO

关于该反应的说法正确的是（）

A.该反应是复分解反应

B.AI2O3是氧化剂

C.N2发生还原反应

D.每反应1molN2转移3mol电子

答案C

解析在该氧化还原反应中，只有氮元素的化合价降低，氟气为氧化剂，发生还原反应；氮

元素化合价由0价变化为一3价,则每反应1molN2转移6mol电,子。

4.二氧化硅是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是（）

Si（单晶硅）

Si（粗硅）

COHC1

岛温CaO

[si67-1CaSiO、

CaCO,f、硅酸盐制品

----------------------CO

Na2cO32

----年初,

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.可川盐酸除去石英砂（主要成分为SiCh）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

解析图中二氧化硅与碳、硅与氯气、四氯化硅与氢气的反应属于氧化还原反应；石英砂（主

要成分为SiO2）与盐酸不反应，碳酸钙能与盐酸反应，用盐酸可溶解除去石英砂中的碳酸钙：

光导纤维的主要成分是二氮化硅，而不是硅酸盐；玻璃是混合物，没有固定的熔点。

5.下列溶液中①碳酸钠溶液；②氢筑酸；③氢氧化钠溶液；

④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（）

A.①③B.®@C.®®D.©©

答案A

解析①③项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃塞裸露的SiCh反应，

生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶口粘在一起而难以开启。

氢鼠酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶存放。

6.除去二氧化硅中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解②加水煮沸③

过滤④加稀盐酸⑤加稀硫酸，正确的操作顺序是（）

A.①③B.④③C.⑤③D.②©

答案B

解析加稀盐酸与CaO、CaCCh反应生成CaCL溶液，然后过滤得到SiCh固体。注意不能选

用稀硫酸，因CaSO4微溶：不易分离出SiCh。

7.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。

请回答下列问题：

（1）下列物质不属于硅酸盐的是（填字母）。

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NazSiCh溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作，NazSiCh可通过

SiCh与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下到珀烟可选用的是（填字母）。

A.普通玻璃生烟B.石英玻璃生烟

C.氧化铝坨烟D.铁用烟

（4）工业上常用2C+SiO21之Si+2cOf制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是

_________________（填化学式，下同），氧化剂是。

答案（1）D（2）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O氯氟酸（3）阻燃剂D（4）CSiO2

解析（1）陶瓷、玻璃、水花都属于硅酸盐，生石灰是氧化钙，不属于硅酸盐。（2）二氧化硅与

氢氧化钠反应生成硅酸钠名水，化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O:氢氟酸能够

与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，可用来雕刻玻璃。（3）硅酸钠不能燃烧，可以用作阻燃剂；

普通玻埔出蜗、石英玻J离出烟都含有二氧化硅，能够与纯域发生反应，氧化铝与纯碱也能够

发生反应，所以高温熔融他碱时应选用铁卅蜗。（4）该反应中SiCh作氧化剂，C作还原剂。

8.（2019•天津一中下学期开学考试）某实验小组设计了如下装置探究焦炭还原二氧化硅。

ABCD

已知:PdC12溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO+PdCh+H2O=CO2+2HC1+

PdI(产生黑色金属把粉末，使溶液变浑浊)。

(I)实验时要通入足够长时间的N2,其原因是。

(2)装置B的作用是。

(3)装置C、D中所盛试剂分别为、,若装置C、D中溶液均变浑

浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为

(4)该装置的缺点是。

(5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：o

答案(1)避免空气中的O二、CO?、水蒸气对实验产生干扰

(2)作安全瓶，防止倒吸

(3)澄清石灰水PdCL溶液3SiO2+4C9暨2cCht+2COt+3Si

(4)无尾气吸收装置

(5)向Na2Si5溶液中通入C5气体，溶液变浑浊

解析(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气、水蒸气反应，所以

实验时要将装置中的空气排尽。(2)根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)

根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来

检险有没有二氧化碳，D装置用来检脸一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石

灰水、PdCh溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两

气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2+4C叁=2CO2t+2COt

+3Sio(4)一氧,化碳有毒，不能排放到空气中。(5)脸证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的C02

气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应C02+

H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3(胶体)，说明酸性H2CO3>H2SiO3o

课后测评

一、选择题(本题包括10小题，每小题只有一个正确选项，每小题2分，共20分)

1.(河北卷,4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成

的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是()

A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因

B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5

C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO?作为肥料,实现氮的固定

D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除

蠲D

|解析|SO2为无色有刺激性气味的气体,A项错误。汽车尾气中的主要大气污染物为CO、碳氢

化合物、氮氧化物、烟尘等,B项错误。氮的固定是将氯由游离态转化为化合态，植物一般利用

硝酸盐作为肥料，无法利用NO和NO2,通常大气中不含有NO、NO2C项错误。工业废气中的

S02可采用石灰法进行脱琉,原理为SCh+CaO驾ZaSO3,2CaSO3+O2箜2CaS0%D项正确。

2.（安徽师大附中高一期中）下列说法正确的是)

A.在反应SG+2C驾i+2cOf中碓被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性

B.硅酸钠属于盐，不属于碱,故硅酸钠溶液可以保存在磨口玻璃塞的试剂瓶中

C.用SiO2制取硅酸，应先使其与NaOH溶液反应，然后再通入C02

D.由反应SiCh+Na2cO3暨NazSiCh+CChT可知碓酸的酸性强于碳酸

|gM|c

廨薪|反应SiCh+2C直画Si+2c0T在高温下进行，不能据此比较碳、硅的还原性,A错误;硅酸钠的

水溶液能将磨口玻璃塞和试剂瓶黏在一起，应盛放在带橡校塞的试剂瓶中,B错误;H2cCh的酸

性强于H2SiO3,SiO2与NaOH溶液反应生成NazSiO.a,再通入C02气体,可生成H2SiO3,C正

确;Si。？和Na2cCh在高温下反应产生的CO2是气体，脱离该反应体系,使反应向生成Na2SiO3

的方向进行，不符合较强酸制取较弱酸的规律，实际上H2c03的酸性强于HzSiCh'D错误。

3.（天津部分区高一期末）下列说法不正确的是（）

A.遇空气变为红棕色的是NO

B.NH4HCO3不稳定，受热易分解

C.C12能使湿润的红色布条褪色

D.浓硫酸能使蔗糖变黑并有刺激性气味的气体生成，只体现白农硫酸的脱水性

I解析[NO遇到空气中的02反应生成红棕色的N02,A正确;NH4HCO3不稳定，受热易分解生成

NH3、CO?和H2O,B正确;Q2与湿润红包布条中的水发生反应生成HC1和HC1O,HC1O具有漂

白性,能使红色布条褪色,C正确;浓硫酸能使蔗槽变黑并有刺激性气味的气体生成，在蔗糖脱水

炭化后，浓硫酸与炭反应生成CO?、SO2和H2O,故浓硫酸体现了脱水性和强氧化性,D错误。

4.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是（）

A.NazCh吸收CO2产生Ch,可用作呼吸面具供氧剂

B.CKh具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒

C.SiO：硬度大，可用于制造光导纤维

D.NH3易溶于水，可用作制冷剂

|H]A

|解析A项,人呼出气体中含有的CO2可与Na2o2反应生成02,故Na2o2可用作呼吸面具的供氧

剂,正确;B项,C102具有强氧化性，可以用于自来水的杀菌消毒,错误;C项,SiOz可用于制造光导

纤维不是因为其硬度大，两者无对应关系,错误;D项,N%易液化，液氮汽化时吸收大量的热是其

可用作制冷剂的原因，错误。

5.在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（）

Cl,

-、2NaOH（aq）

A.Fe点燃FeCL-------------*Fe（OH）2

（工H20

B.S点燃SO3-H2so4

SiO：

C.CaC()3图与aO高显CaSi()3

D.NH「催化剂WNO生2HNO3

|g^]c

|解析|A项,Fe与CL反应生成FeCh,错误;B项,S与Ch反应生成SCK错误;C项,CaCCh高温分

解生成CaO和CO2,碱性氧化物CaO与酸性氧化物SiO2在高温条件下反应生成CaSiCh,正确;D

项,NO与H2O不反应，错误。

6.（山东临沂高一期中）不能利用下图所示装置进行的气体制备实验是（）

A.用生石灰和浓氨水制取氨气

B.用铜和浓硝酸制取二氧化氮

C.用二氧化钵和浓盐酸制取氯气

D.用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳

^Mlc

域标]MnO?与浓盐酸在常温下不反应，要在加热条件下反应生成Cl2o

7.下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是（）

选物质（括号内为杂

除杂试剂

项质）

AFeCh溶液(FeCh)Fe粉

NaCi溶液NaOH溶液、稀盐

B

(MgCh)酸

CCh(HCl)H9、浓硫酸

DNO(NO2)比0、无水CaCL

ggB

|解析|A项,主反应Fe+2FeCb_3FeCb属于氧化还原反应,A不选;B项，加入足量NaOH溶液

发生复分解反应生成Mg（OH）2沉淀，过滤后用盐酸中和过量的NaOH得至U不含MgCh的NaCI

溶液,B符合题意;C项，除去Cl2中的HCI,可将混合气体通过饱和食盐水，然后再用浓硫酸干

燥,C不选;D项,主反应3NO2+H2O-2HNO3+NO属于氧化还原反应,D不选。

8.（山东枣庄高一期末）在提纯粗盐（含有Ca?+、Mg2+、等杂质离子）的实验中。下列说法正

确的是（）

A.加入试剂顺序可以是BaCb、Na2cO3、NaOH、HC1

B.过谑操作可以在所有的试剂加完后进行

C.可以用玻璃棒搅拌溶液，以加快过滤速度

D.将提纯后的食盐溶液倒入用堪，加热，至水分全部蒸干停止加热

四A

噩|要先加入BaCL溶液除去S。；,后加入Na2co3溶液除去Ca2+及过量Ba?+,最后加入盐酸,A

正确;过滤操作要在加入盐酸之前进行,B错误;过滤时，不能用玻墙棒搅拌，防止滤纸破损,C错

误;蒸发时，待溶液中析出大量晶体时即可停止加热,利用余热蒸干溶液,D错误。

9.（全国乙卷⑻在实验室采用如图装置制备气体，合理的是（）

选制备的

化学试剂

项气体

ACa（OH）2+NH4CINH?

BMnCh+HQ（浓）CI2

CM11O2+KCIO30?

DNaCl+H2sO”浓）HC1

棉花

ggc

画］NH3的密度小于空气的密度，收集N&应该用向下排空气法，题干中装直采用的是向上排

空气法,A项不合理:MnCh与浓盐酸反应制02、NaCI与浓硫酸反应制取HQ,均应该使用固-

液加热型制气装置,而题干给出的装置属于固-固加热型制气装置,B、D项不合理;利用MnO2

与KQCh共热制取氧气，制取装置及收集装置均正确,C项合理。

10.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（）

选

操作现象解释或结论

项

溶液呈

A过量的Fc粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴加KSCN溶液稀硝酸将Fe氧化为Fe3+

红色

Al箔表面被HNO3氧化,形成致

BA1箔插入稀硝酸中无现象

密的氧化膜

试纸变

C用玻璃棒陵取浓氨水点到红色石痣试纸上浓氨水呈碱性

蓝色

向盛有某溶液的试管中滴加稀NaOH溶液，将湿润红色试纸不

D原溶液中无

石蕊试纸置于试管口变蓝NH

|W<|c

暖画稀硝酸与Fe粉反应，首先生成Fe3+,过量的铁将Fe'+还原得到Fe?二滴入KSCN溶液不显红

色,A项错;Al箔能与稀硝酸反应放出NO,B项错;检验溶液中的NH；应加入浓NaOH溶液，且

需要加热.故无法确定是否含有NH；,D项错。

二、选择题（本题包括5小题，每小题有1~2个正确选项,每小题4分，共20分）

11.（山东青岛高一期末）已知甲、乙、丙三种物质均含有同种元素X,其转化关系如下。下列说

法错误的是（）

r—1试剂Ar—।试剂Ar—,

A.若A为硝酸,X为金属元素，则甲与丙反应可生成乙

B.若A为氧气，丙在通常状况卜为红棕色气体，则甲一定为非金属单质

C.若乙为NaHCCh,则A可能是盐酸，也可能是氢氧化钠溶液

D.若甲为淡黄色固体，则丙与水形成的浓溶液与某些金属单质和非金属单质都可以生成乙

彝B

解画若A为硝酸,X为铁元素，甲是Fe,乙是Fe(NCh)2,丙是Fe(NCh)3,Fe和Fe(NCh)3反应可生成

Fe(NO3)2,A正确。若A为氧气，丙是红棕色气体,则丙是NO2,乙是NO,甲可以是N2或NH3,B

错误。若乙为NaHCCKA可能是盐酸，甲是Na2co3,丙是CO2；A也可能是NaOH溶液，丙是

Na2cCh,甲是CO2,C正确。若甲为淡黄色固体，可能是S,A是O2,则乙是SO2,丙是SO3,SO5与水

反应生成H2so4,浓硫酸与某些金属单质、非金属单质反应均生成SCh,D正确。

12.如图装置,将溶液A逐滴加入固体B中，下列叙述正确的是()

A.若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛品红溶液，则C中溶液褪色

B.若A为醋酸,B为贝壳,C中盛过量澄清石灰水，则C中溶液变浑浊

C.若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛AlCb溶液，则C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解

D.若A为浓硫酸,B为Na2s0.5固体,C中盛石蕊溶液，则C中溶液先变红后褪色

霞B

域丽浓盐酸与MnO?反应需要加热,A项错误;AI(0H)3不与弱碱性的氮水反应,C项错误;SCh

具有漂白性，但不能使石蕊溶液褪色.D项错误。

13.下表中,对陈述I、II的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是()

选

陈述I陈述H判断

项

向浓盐酸中加入浓硫酸可制备I对，H

A浓盐酸易挥发,浓硫酸与水作用放出大量的热

氯化氢气体对;有

由于Cu具有还原性，浓硝酸具有氧化性，在任何条件下生1对，11

BCu能与浓硝酸反应

成的气体--定是NO?对;无

硫单质在纯氧中燃烧有少量I对，n

C部分二氧化硫被氧化为SO?

S03生成对;无

氯化铉和碱石灰共热用于实验I对，H

D饺盐与碱能发生复分解反应

室制备NH3对;有

答案|AD

旋析|A项，浓硫酸具有吸水性，吸水的过程中放出大量的热，促使浓盐酸中的HC1挥发，从而制得

HC1气体;B项,Cu与浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸浓度逐渐减小，当变为稀硝酸时生成

NO,且陈述II与陈述I有因果关系;C项，硫单质燃烧仅生成SO2；D项，利用馁盐与碱共热能发

生复分解反应，实验室用氯化锭和碱石灰共热制备NH3。

14.(山东济南高一期末)向200mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉,产生气体的体

积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法错误的是()

H气体)/L

O5.611.216.822.428.0巾(铁粉)/g

A.04段产生的气体是N0,BC段产生的气体是H2

B.A点溶液中的溶质为FeXSCUb和H2SO4

C.原混合溶液中N03的物质的量为0.1mol

D.原混合溶液中H2sCh的物质