資源簡介

(共78張PPT)
第25講
碳、硅　無機非金屬材料
1.了解碳、硅及其化合物的組成和成鍵特點。
2.了解碳、硅兩種元素單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，能用化學方程式表示其主要化學性質(zhì)。
3.了解無機非金屬材料的組成、分類及其應(yīng)用價值。
復(fù)
習
目
標
內(nèi)
容
索
引
考點一　　碳族元素　碳
考點二　　硅及其重要化合物
考點三　　無機非金屬材料
練真題　　明考向
課時精練
碳族元素　碳
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考點一
1.碳族元素
(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA族元素，又稱碳族元素，其價層電子排布式為______。
(2)碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為_____________。
ns2np2
同素異形體
2.金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)
金剛石 石墨 C60
晶體類型 共價晶體 混合型晶體 分子晶體
物理性質(zhì) 熔點高，硬度大，不導電 熔點高，硬度___，___導電 熔點低，不導電
主要用途 鉆石制作，切割工具，鉆探機的鉆頭等 做電極、潤滑劑、鉛筆芯 廣泛應(yīng)用于超導、醫(yī)學領(lǐng)域
小
能
3.CO2在自然界中的循環(huán)
(1)CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。(2)自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：
①溶于江水、海水中：CO2＋H2O H2CO3；
②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；
③巖石的風化：CaCO3＋H2O＋CO2===__________。
Ca(HCO3)2
1.金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)(　　)
2.水墨畫可長久保存不變色是因為在常溫下碳的化學性質(zhì)不活潑(　　)
3.二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅，說明二氧化碳具有酸性(　　)
4.低碳環(huán)保中的“碳”是指二氧化碳(　　)
5.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(　　)
6.向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨(　　)
7.向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失(　　)
8.向氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體(　　)
×
×
×
√
√
×
√
√
1.中國力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說法不正確的是
A.金剛石和石墨是碳元素的兩種不同單質(zhì)，二者互稱為同素異形體
B.在100 kPa時，1 mol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895 kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定
C.考古時常用于測定文物年代的是碳元素的一種核素 ，該核素的中子數(shù)為8
D.引起溫室效應(yīng)的氣體之一CO2中含極性共價鍵
√
2.中國努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2，反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯誤的是
A.捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2
B.環(huán)節(jié)a中物質(zhì)分離的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶
C.反應(yīng)過程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質(zhì)
D.可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2
√
NaOH溶液噴成霧狀，可增大反應(yīng)物接觸
面積，提高CO2吸收率，A正確；
環(huán)節(jié)a為Na2CO3和Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，
需從溶液中過濾出來再高溫煅燒，故基本
操作不是蒸發(fā)結(jié)晶，B錯誤；
NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循環(huán)利用，C正確；
Na2CO3溶液可以和CO2反應(yīng)，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正確。
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硅及其重要化合物
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考點二
1.硅的存在
自然界中硅元素僅有 ，在地殼中含量僅次于___，主要以 和 的形式存在。
2.硅單質(zhì)
(1)常溫下不活潑，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)，但可以與氟、氫氟酸、堿反應(yīng)。
反應(yīng)的化學方程式分別為
與F2：______________；
與HF：______________________；
與NaOH：_________________________________。
化合態(tài)
氧化物
硅酸鹽
Si＋2F2===SiF4
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
氧
(2)在加熱的條件下可以與氧氣、氯氣等反應(yīng)。
(3)粗硅的制?。篲___________________________。
(4)硅單質(zhì)的用途
①良好的半導體材料；②硅太陽能電池；③計算機芯片。
3.二氧化硅
(1)物理性質(zhì)：硬度___，熔、沸點___，常溫下為固體，不溶于水。
大
高
(2)化學性質(zhì)
SiO2為酸性氧化物，是硅酸的酸酐。
①SiO2可以與堿反應(yīng)，生成硅酸鹽，如與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式為_____________________________。
②在高溫條件下可以與碳酸鹽反應(yīng)，如與碳酸鈣反應(yīng)的化學方程式為_____________
____________________。
③在高溫條件下，能夠與堿性氧化物反應(yīng)，如與氧化鈣反應(yīng)的化學方程式為_______
_________________。
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO2＋CaCO3
SiO2＋
④常溫下與氫氟酸反應(yīng)的化學方程式為___________________________，可用于刻蝕玻璃。
(3)用途：_________、光學儀器、電子部件。
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
光導纖維
4.硅酸(H2SiO3)
不
弱
Na2CO3＋H2SiO3↓
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
5.硅酸鹽
(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。
(2)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，溶液呈堿性，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。
(3)硅酸鹽寫成氧化物形式的順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。
如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示為_________________。
CaO·3MgO·4SiO2
1.晶體硅熔點高、硬度大，故可用于制作半導體材料(　　)
2.非金屬性：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4(　　)
3.SiO2是酸性氧化物，可溶于強堿(NaOH)，不溶于任何酸(　　)
4.硅酸鈉的水溶液俗稱“水玻璃”，是一種建筑行業(yè)常用的黏合劑(　　)
5.SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃(　　)
6.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠(　　)
7.石英是良好的半導體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能(　　)
8.工業(yè)上制取粗硅的反應(yīng)是SiO2＋C 　　Si＋CO2↑(　　)
9.因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強(　　)
×
×
√
×
√
√
√
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×
一、硅及其重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系落實
1.將Si、SiO2、SiF4、H2SiO3、Na2SiO3填在下面空白處。
Si
SiF4
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
2.寫出圖中序號對應(yīng)的化學方程式。
①________________________；
②________________________；
③________________________；
④_________________________；
⑤______________________；
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
⑥________________________________________________________________；
⑦_______________________________________________________________________
__________；
⑧________________________________________________________；
⑨_________________________________。
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓(或Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓)
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
二、工業(yè)制取高純硅問題分析
3.清華大學等重點高校為解決中國“芯”——半導體芯片，成立了“芯片學院”。某小組擬在實驗室制造硅，其流程如圖：
制造原理：2Mg＋SiO2 2MgO＋Si；
除雜原理：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
下列說法正確的是
A.操作1、操作2均為過濾
B.SiO2、SiH4均含有共價鍵，等質(zhì)量
的二者分子數(shù)之比為8∶15
C.點燃石英砂和鎂粉的混合物發(fā)生的
副反應(yīng)為2Mg＋Si Mg2Si
D.當有2 mol電子轉(zhuǎn)移時，能生成14 g Si
√
將溶液和固體分開，采用過濾操作，
操作1為過濾，操作2為洗滌和烘干，
故A錯誤；
SiO2是共價晶體，沒有分子，故B錯誤；
由除雜原理可知副反應(yīng)為2Mg＋Si Mg2Si，
故C正確；
當有2 mol電子轉(zhuǎn)移時，參加反應(yīng)的Mg的物質(zhì)的量為1 mol，能生成0.5 mol單質(zhì)硅，但因有副反應(yīng)發(fā)生，最終獲得的Si的質(zhì)量少于14 g，故D錯誤。
4.晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：
①粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si(粗)＋3HCl SiHCl3＋H2；
②經(jīng)過純化的SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃下反應(yīng)制得純硅。
回答相關(guān)問題：
(1)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCl3(沸點為33 ℃)，只含有少量SiCl4(沸點為57.6 ℃)和HCl(沸點為－84.7 ℃)，提純SiHCl3的方法為______。
蒸餾
(2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示
(熱源及夾持裝置已略去)：
①在加熱D裝置前應(yīng)先打開A裝置中分液漏斗的活
塞，目的是___________________________。
②C裝置中燒瓶需要加熱，采用的方法是_________。
排出裝置內(nèi)的空氣，以防爆炸
水浴加熱
三、硅膠　多硅酸鹽結(jié)構(gòu)的理解
5.硅膠吸附劑的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，常用作干燥劑。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少來決定硅膠是否失效，原理為CoCl2(藍色)+6H2O===CoCl2·6H2O(粉紅色)，失效的硅膠可加熱再生，下列說法錯誤的是
A.當硅膠變粉紅色說明硅膠失效了
B.SiO2是酸性氧化物，硅膠可干燥HF和Cl2等酸性氣體
C.失效的硅膠再生時加熱的溫度不宜過高
D.當硅膠遇到大量的水分子時，與硅羥基形成了過多氫
鍵從而失去吸附力
√
由題中信息可知，硅膠吸水后，會變成CoCl2·6H2O(粉
紅色)，故變成粉紅色后說明硅膠失效了，A正確；
二氧化硅可以和HF反應(yīng)，故硅膠不能干燥HF，B錯誤；
由硅膠結(jié)構(gòu)可知，硅膠用作干燥劑，是通過硅羥基和
水分子之間形成氫鍵而達到吸水的目的，故當硅膠遇
到大量的水分子時，與硅羥基形成了過多氫鍵從而失
去吸附力，D正確。
6.形式多樣的硅酸鹽是無機礦物的重要基石。
是一種四面體形的離子(屬于硅酸根離
子)，其結(jié)構(gòu)可用圖a表示，硅原子位于該四
面體體心，四個氧原子各占一個頂點。圖b
和圖c則是復(fù)合硅酸根離子中的兩個實例，均為無支鏈的單環(huán)狀，分別由數(shù)個硅氧四面體a通過共用氧原子的形式構(gòu)成。
(1)b的化學式為_______。
(2)若一個單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，
則其化學式為_______。
c中含有6個四面體結(jié)構(gòu)，所以含有6個Si原子，含有的氧原子數(shù)為18，含有氧原子數(shù)比6個硅酸根離子少6個O，帶有的電荷為6×(－2)＝－12；根據(jù)圖示可知：若一個單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則含有n個四面體結(jié)構(gòu)，含有的氧原子比n個硅酸根離子恰好少n個O原子，即含有n個Si，則含有3n個O，帶有的負電荷為n×(－2)＝－2n，其化學式為 。
(3)綠柱石是鈹、鋁的此類硅酸復(fù)鹽，其化
學式中含6個硅原子，該復(fù)鹽的化學式是
_______________________________。
Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2)
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無機非金屬材料
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考點三
1.傳統(tǒng)無機非金屬材料——常見硅酸鹽材料
硅酸鹽材料 水泥 普通玻璃 陶瓷
生產(chǎn)原料 ______________ _____________________ 黏土
主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯
石灰石、黏土
純堿、石灰石、石英砂
玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2 _______________________；CaCO3＋SiO2
_____________。
Na2SiO3＋CO2↑
CaSiO3＋CO2↑
2.新型無機非金屬材料
(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。
(2)碳納米材料
①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
(3)特殊功能的含硅材料
①碳化硅為共價晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，可用作磨料。
②含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。
1.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽(　　)
2.碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作(　　)
3.壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化(　　)
4.石墨烯的電阻率低，熱導率也低(　　)
5.冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料(2022·遼寧，1A)(　　)
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√
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√
×
一、傳統(tǒng)無機非金屬材料
1.水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：
下列說法正確的是
A.原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品
活性炭有較高的經(jīng)濟價值
B.操作A與操作B完全相同
C.該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變
D.反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
√
B項，操作A為過濾，操作B為蒸
發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；
C項，二氧化硅中硅元素的化合價
是＋4價，硅酸鈉中硅元素的化合
價也是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；
D項，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反應(yīng)沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯誤。
2.世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000多塊鋁板和1 200多塊玻璃等建成。
(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為_______________________
________________、__________________________(用化學方程式表示)。
(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是_______。制備普通玻璃的主
要反應(yīng)的化學方程式為____________________________________________________
_______________(任寫一個)。
2Al＋2NaOH＋2H2O===
2NaAlO2＋3H2↑
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
石灰石
CaSiO3＋CO2↑)
(3)石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是______(填化學式)。
(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是___(填字母)。
A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝
C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝
SiO2
D
普通玻璃坩堝和石英玻璃坩堝中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故A、B不選；
氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故C不選；
鐵與熔融的氫氧化鈉不反應(yīng)，故D選。
二、新型無機非金屬材料
3.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是
A.石墨烯是一種新型化合物
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異形體
D.氧化石墨烯具有一定的親水性
√
石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯誤；
氧化石墨烯含有氫元素，故不是石墨
烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，
B、C錯誤；
由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有的羥基和
羧基為親水基團，所以它具有一定的親水性，D正確。
4.氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。
請回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以
NaOH為例，用化學方程式表示其原因：
_____________________________。
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是_____(填序號)。
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
①②
(3)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下
加熱可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A氣體，
則氮化硅的化學式為______。
Si3N4
(4)在高溫下將SiCl4置于B和C兩種氣體的
氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩
種氣體在一定條件下化合生成A。寫出
SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學方程式：
_________________________________。
結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。
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練真題 明考向
1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維(2022·浙江6月選考，8A)
(　　)
(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導纖維(2022·廣東，12A)(　　)
(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022·湖南，2D)(　　)
(4)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(2022·遼寧，1B)(　　)
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√
√
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2.(2021·海南，1)2020年9月22日，中國向全世界宣布，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是
A.用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥
B.大力推廣使用風能、水能、氫能等清潔能源
C.大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，緩解旱情
D.通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2
√
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2
氨水能與酸性氧化物二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨或碳酸氫銨，則用氨水捕集廢氣中的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氮肥有利于大氣中二氧化碳的減少，故A不符合題意；
大力推廣使用風能、水能、氫能等清潔能源可以減少化石能源的使用，從而減少二氧化碳氣體的排放，故B不符合題意；
大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，會增加大氣中二氧化碳的量，不利于大氣中二氧化碳的減少，故C符合題意；
通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的二氧化碳，有利于大氣中二氧化碳的減少，故D不符合題意。
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課時精練
1.“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪了我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法正確的是
A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品
B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英
C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點較高
D.陶瓷的燒制過程為物理變化
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陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；
純堿、石灰石和石英是制普通玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項錯誤。
2.(2019·全國卷Ⅰ,7)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的是
A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵
B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成
C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽
D.陶瓷化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點
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“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A項錯誤；
秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成，B項正確；
陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫燒制而成，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項正確；
陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中硅元素化合價處于最高價，化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點，D項正確。
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3.下列關(guān)于硅的說法不正確的是
A.硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體
B.硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料
C.硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
D.加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)
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晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，它是灰黑色、有金屬光澤的非金屬固體，故A正確；硅常溫下能和HF溶液、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故C錯誤；
在加熱時，硅能與氧氣或氯氣反應(yīng)生成二氧化硅或四氯化硅，故D正確。
4.(2021·湖北，1)“碳中和”有利于全球氣候改善。下列有關(guān)CO2的說法錯誤的是
A.CO2是V形的極性分子
B.CO2可催化還原為甲酸
C.CO2晶體可用于人工增雨
D.CO2是侯氏制堿法的原料之一
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CO2中C采取sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，CO2是非極性分子，A項錯誤；
CO2在電催化下與氫氣反應(yīng)可以降低碳的化合價，生成一系列化合物，如CH4、CH2==CH2、CH3OH、HCOOH等，B項正確；
干冰氣化時吸收大量熱量，使水蒸氣液化而增雨，C項正確；
侯氏制堿法的化學反應(yīng)原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D項正確。
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5.硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯誤的是
A.氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其化學式為Si3N4
B.高純硅可以制成計算機、通信設(shè)備等的芯片
C.硅可以用來生產(chǎn)新型無機非金屬材料——光導纖維
D.二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個硅原子結(jié)合4個氧原子
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光導纖維的主要成分是二氧化硅，屬于新型無機非金屬材料，故C錯誤；
二氧化硅為共價晶體，為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中每個硅原子結(jié)合4個氧原子，每個氧原子結(jié)合2個硅原子，硅原子和氧原子個數(shù)之比為1∶2，故D正確。
6.下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是
A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸
B.二氧化硅制成的光導纖維，由于導電能力強而被用于制造光纜
C.二氧化硅能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應(yīng)
D.用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當生成2.24 L氣體(標準狀況)時，得到2.8 g硅
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二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A錯誤；
二氧化硅制成的光導纖維，由于其良好的光學特性而被用于制造光纜，故B錯誤；在高溫時，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由化學方程式SiO2＋2C Si＋2CO↑可知，當生成2.24 L(標準狀況)即0.1 mol氣體時，得到0.05 mol 即1.4 g硅，故D錯誤。
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7.在20世紀90年代末，科學家發(fā)現(xiàn)碳有新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質(zhì)的家族。下列有關(guān)碳元素單質(zhì)的說法錯誤的是
A.金剛石和石墨的熔點肯定比C60高
B.熔點：C60＜C70＜C90
C.球碳分子、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子都不能與O2發(fā)生反應(yīng)
D.金剛石以非分子形式的粒子存在，屬于共價晶體；C60、C70、管狀碳分子和洋蔥
狀碳分子以分子形式的粒子存在，屬于分子晶體；這些碳單質(zhì)互為同素異形體
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金剛石屬于共價晶體，石墨屬于混
合型晶體，C60屬于分子晶體，因此
金剛石和石墨的熔點肯定比C60高，
故A正確；
分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔點越高，因此熔點：C60＜C70＜C90，故B正確。
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8.二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
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a.反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃
b.反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性
c.反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性
d.反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理
e.反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)
A.ace B.bde C.cde D.ab
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通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，a、c判斷錯誤；
反應(yīng)②是一個置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；
反應(yīng)④用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；
反應(yīng)⑤中碳的化合價由0價變?yōu)椋?價和＋2價，硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷正確。
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9.純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是
A.X可用作木材防火劑
B.步驟Ⅱ的反應(yīng)是Na2SiO3＋
H2SO4===H2SiO3↓＋ Na2SO4
C.步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2來代替
D.SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，所以SiO2是兩性氧化物
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碳酸、硫酸的酸性都強于硅酸，能夠與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸，C正確；SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)又能和氫氟酸反應(yīng)，但與氫氟酸反應(yīng)的生成物不是鹽，所以二氧化硅不是兩性氧化物，而是酸性氧化物，D不正確。
10.由粗硅制備硅烷(SiH4)的基本流程如圖所示：
A.X和Y為同一種物質(zhì)
B.SiH4的穩(wěn)定性比NH3弱
C.流程中的4個反應(yīng)有3個屬于氧化還原反應(yīng)
D.反應(yīng)Ⅳ中SiH4、NH3兩種氣體在常溫、常壓下體積比為4∶1
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根據(jù)題給反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的化學方程式和原子守恒可得，X為H2，Y為H2，X、Y為同一種物質(zhì)，A正確；
非金屬性越強，簡單氫化物的穩(wěn)定性越強，非金屬性：N>Si，則簡單氫化物的穩(wěn)定性：NH3>SiH4，B正確；
根據(jù)圖示可知，流程中的反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)Ⅳ為非氧化還原反應(yīng)，C正確；
由反應(yīng)Ⅳ的化學方程式Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4↑＋4NH3↑＋2MgCl2可知，SiH4、NH3兩種氣體在常溫、常壓下體積比為1∶4，D錯誤。
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11.科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：
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A.該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用
B.①和②互為可逆反應(yīng)
C.該流程中需要隔絕空氣
√
A項，反應(yīng)②中生成的HCl在反應(yīng)①中循
環(huán)利用，反應(yīng)①中生成的H2在反應(yīng)②中
循環(huán)利用，正確；
B項，反應(yīng)①與反應(yīng)②的反應(yīng)溫度不同，不是可逆反應(yīng)，錯誤；
C項，高溫條件下，Si、SiHCl3、H2都與O2反應(yīng)，故需隔絕空氣，正確；
D項，SiO2不與HCl(aq)反應(yīng)，不能通過上述途徑制硅，正確。
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12.Ag催化刻蝕Si晶片的反應(yīng)原理示意圖如圖，刻蝕溶液由一定濃度的HF和H2O2混合而成，刻蝕時間為2～16 min，由Ag薄膜覆蓋的硅晶片部分逐漸被刻蝕掉，剩余部分就形成了硅納米線。下列說法不正確的是
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A.Ag薄膜附近隨著反應(yīng)的進行，pH逐漸減小
B.Si極發(fā)生的反應(yīng)為Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋，
SiO2＋6HF===H2SiF6＋2H2O
C.該刻蝕的總反應(yīng)可表示為Si＋6HF＋2H2O2===H2SiF6＋4H2O
D.該刻蝕過程是由微小的Si、Ag、HF和H2O2的原電池組成
√
根據(jù)圖示可知：在Ag薄膜附近發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－＋
H2O2===2H2O，所以隨著反應(yīng)的進行，c(H＋)減小，故
pH逐漸增大，A錯誤；
根據(jù)圖示可知：在Si電極上，Si失去電子與HF結(jié)合形成
H2SiF6和H＋，反應(yīng)方程式為Si＋2H2O－4e－===SiO2＋
4H＋，SiO2＋6HF===H2SiF6＋2H2O，B正確；
由Ag、Si極發(fā)生的電極反應(yīng)及電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，可知總反應(yīng)方程式為Si＋6HF＋2H2O2===H2SiF6＋4H2O，C正確；
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根據(jù)上述分析可知：在Ag電極上得到電子，在Si電極上失去電子，電解質(zhì)溶液為HF和H2O2，它們形成閉合回路，實現(xiàn)了化學能向電能的轉(zhuǎn)化，即構(gòu)成了原電池，D正確。
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13.(2023·河北邢臺高三校聯(lián)考)硅的提純是電子工業(yè)一項十分重要的工作，可用粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制SiHCl3(其中含有BCl3、SiCl4)，SiHCl3與過量H2在1 000～
1 100 ℃反應(yīng)制得純硅。有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見下表：
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物質(zhì) SiCl4 BCl3 SiHCl3
沸點/℃ 57.6 12.5 33.0
熔點/℃ －70.0 －107 －127
回答下列問題：
(1)基態(tài)Si原子核外電子共有___種運動狀態(tài)；粗硅與HCl反應(yīng)完全后的混合物冷卻到標準狀況，可通過_____(填操作名稱)提純得到SiHCl3。
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蒸餾
(2)已知在有HF存在的條件下，硅可以和濃硝酸反應(yīng)生成六氟合硅酸(H2SiF6)，該反應(yīng)的化學方程式為______________________________________________。
(3)實驗室可以采用如圖裝置(夾持、尾氣處理
裝置及部分加熱裝置均略去)用SiHCl3與過量干
燥H2反應(yīng)制取純硅。
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①儀器a的名稱為__________，裝置B中的試
劑為________。
②將裝置C水浴加熱，該加熱方式的優(yōu)點是____________________________________。
Si＋4HNO3(濃)＋6HF===H2SiF6＋4NO2↑＋4H2O
分液漏斗
濃硫酸
加熱均勻，便于控制溫度使SiHCl3汽化
③為保證實驗安全，加熱裝置D前必須完成的操作是：ⅰ.檢驗裝置的氣密性；ⅱ.___________________________________________________________，該裝置中
發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為__________________________________。
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檢驗氫氣的純度(或先滴加稀硫酸，產(chǎn)生氫氣，排盡裝置中的空氣)
返回1．“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪了我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品
B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英
C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點較高
D．陶瓷的燒制過程為物理變化
2．(2019·全國卷Ⅰ，7)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的是(　　)
A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵
B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成
C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽
D．陶瓷化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點
3．下列關(guān)于硅的說法不正確的是(　　)
A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體
B．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料
C．硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)
4．(2021·湖北，1)“碳中和”有利于全球氣候改善。下列有關(guān)CO2的說法錯誤的是(　　)
A．CO2是V形的極性分子
B．CO2可催化還原為甲酸
C．CO2晶體可用于人工增雨
D．CO2是侯氏制堿法的原料之一
5．硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯誤的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其化學式為Si3N4
B．高純硅可以制成計算機、通信設(shè)備等的芯片
C．硅可以用來生產(chǎn)新型無機非金屬材料——光導纖維
D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個硅原子結(jié)合4個氧原子
6．下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸
B．二氧化硅制成的光導纖維，由于導電能力強而被用于制造光纜
C．二氧化硅能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應(yīng)
D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當生成2.24 L氣體(標準狀況)時，得到2.8 g硅
7．在20世紀90年代末，科學家發(fā)現(xiàn)碳有新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質(zhì)的家族。下列有關(guān)碳元素單質(zhì)的說法錯誤的是(　　)
A．金剛石和石墨的熔點肯定比C60高
B．熔點：C60＜C70＜C90
C．球碳分子、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子都不能與O2發(fā)生反應(yīng)
D．金剛石以非分子形式的粒子存在，屬于共價晶體；C60、C70、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子以分子形式的粒子存在，屬于分子晶體；這些碳單質(zhì)互為同素異形體
8．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是(　　)
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
②SiO2＋2CSi＋2CO↑
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑
a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃
b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性
c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性
d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理
e．反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)
A．a(chǎn)ce B．bde C．cde D．a(chǎn)b
9．純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是(　　)
A．X可用作木材防火劑
B．步驟Ⅱ的反應(yīng)是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋ Na2SO4
C．步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2來代替
D．SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，所以SiO2是兩性氧化物
10．由粗硅制備硅烷(SiH4)的基本流程如圖所示：
已知：反應(yīng)Ⅰ的化學方程式為Si＋3HClSiHCl3＋X，反應(yīng)Ⅱ的化學方程式為SiHCl3＋YSi＋3HCl。下列說法不正確的是(　　)
A．X和Y為同一種物質(zhì)
B．SiH4的穩(wěn)定性比NH3弱
C．流程中的4個反應(yīng)有3個屬于氧化還原反應(yīng)
D．反應(yīng)Ⅳ中SiH4、NH3兩種氣體在常溫、常壓下體積比為4∶1
11．科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：
容器①中進行的反應(yīng)為①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應(yīng)為②SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl。下列說法不正確的是(　　)
A．該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用
B．①和②互為可逆反應(yīng)
C．該流程中需要隔絕空氣
D．粗硅制備不能通過SiO2SiCl4Si實現(xiàn)
12.Ag催化刻蝕Si晶片的反應(yīng)原理示意圖如圖，刻蝕溶液由一定濃度的HF和H2O2混合而成，刻蝕時間為2～16 min，由Ag薄膜覆蓋的硅晶片部分逐漸被刻蝕掉，剩余部分就形成了硅納米線。下列說法不正確的是(　　)
A．Ag薄膜附近隨著反應(yīng)的進行，pH逐漸減小
B．Si極發(fā)生的反應(yīng)為Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋，SiO2＋6HF===H2SiF6＋2H2O
C．該刻蝕的總反應(yīng)可表示為Si＋6HF＋2H2O2===H2SiF6＋4H2O
D．該刻蝕過程是由微小的Si、Ag、HF和H2O2的原電池組成
13．(2023·河北邢臺高三校聯(lián)考)硅的提純是電子工業(yè)一項十分重要的工作，可用粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制SiHCl3(其中含有BCl3、SiCl4)，SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應(yīng)制得純硅。有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見下表：
物質(zhì) SiCl4 BCl3 SiHCl3
沸點/℃ 57.6 12.5 33.0
熔點/℃ －70.0 －107 －127
回答下列問題：
(1)基態(tài)Si原子核外電子共有________種運動狀態(tài)；粗硅與HCl反應(yīng)完全后的混合物冷卻到標準狀況，可通過________(填操作名稱)提純得到SiHCl3。
(2)已知在有HF存在的條件下，硅可以和濃硝酸反應(yīng)生成六氟合硅酸，該反應(yīng)的化學方程式為________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)實驗室可以采用如圖裝置(夾持、尾氣處理裝置及部分加熱裝置均略去)用SiHCl3與過量干燥H2反應(yīng)制取純硅。
①儀器a的名稱為__________，裝置B中的試劑為________。
②將裝置C水浴加熱，該加熱方式的優(yōu)點是_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
③為保證實驗安全，加熱裝置D前必須完成的操作是：ⅰ.檢驗裝置的氣密性；ⅱ.___________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，
該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為_________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．C　2.A　3.C
4．A　[CO2中C采取sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，CO2是非極性分子，A項錯誤；CO2在電催化下與氫氣反應(yīng)可以降低碳的化合價，生成一系列化合物，如CH4、CH2===CH2、CH3OH、HCOOH等，B項正確；干冰氣化時吸收大量熱量，使水蒸氣液化而增雨，C項正確；侯氏制堿法的化學反應(yīng)原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D項正確。]
5．C　6.C
7．C　[金剛石屬于共價晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，因此金剛石和石墨的熔點肯定比C60高，故A正確；分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔點越高，因此熔點：C60＜C70＜C90，故B正確。]
8．B　[通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，a、c判斷錯誤；反應(yīng)②是一個置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)④用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價由0價變?yōu)椋?價和＋2價，硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷正確。]
9．D　10.D　
11．B　[A項，反應(yīng)②中生成的HCl在反應(yīng)①中循環(huán)利用，反應(yīng)①中生成的H2在反應(yīng)②中循環(huán)利用，正確；B項，反應(yīng)①與反應(yīng)②的反應(yīng)溫度不同，不是可逆反應(yīng)，錯誤；C項，高溫條件下，Si、SiHCl3、H2都與O2反應(yīng)，故需隔絕空氣，正確；D項，SiO2不與HCl(aq)反應(yīng)，不能通過上述途徑制硅，正確。]
12．A　[根據(jù)圖示可知：在Ag薄膜附近發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－＋H2O2===2H2O，所以隨著反應(yīng)的進行，c(H＋)減小，故pH逐漸增大，A錯誤；根據(jù)圖示可知：在Si電極上，Si失去電子與HF結(jié)合形成H2SiF6和H＋，反應(yīng)方程式為Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋，SiO2＋6HF===H2SiF6＋2H2O，B正確；由Ag、Si極發(fā)生的電極反應(yīng)及電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，可知總反應(yīng)方程式為Si＋6HF＋2H2O2===H2SiF6＋4H2O，C正確；根據(jù)上述分析可知：在Ag電極上得到電子，在Si電極上失去電子，電解質(zhì)溶液為HF和H2O2，它們形成閉合回路，實現(xiàn)了化學能向電能的轉(zhuǎn)化，即構(gòu)成了原電池，D正確。]
13．(1)14　蒸餾　(2)Si＋4HNO3(濃)＋6HF===H2SiF6＋4NO2↑＋4H2O　(3)①分液漏斗　濃硫酸?、诩訜峋鶆?，便于控制溫度使SiHCl3汽化?、蹤z驗氫氣的純度(或先滴加稀硫酸，產(chǎn)生氫氣，排盡裝置中的空氣)　SiHCl3＋H2Si＋3HCl第25講　碳、硅　無機非金屬材料
[復(fù)習目標]　1.了解碳、硅及其化合物的組成和成鍵特點。2.了解碳、硅兩種元素單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，能用化學方程式表示其主要化學性質(zhì)。3.了解無機非金屬材料的組成、分類及其應(yīng)用價值。
考點一　碳族元素　碳
1．碳族元素
(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA族元素，又稱碳族元素，其價層電子排布式為ns2np2。
(2)碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。
2．金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)
金剛石 石墨 C60
晶體類型 共價晶體 混合型晶體 分子晶體
物理性質(zhì) 熔點高，硬度大，不導電 熔點高，硬度小，能導電 熔點低，不導電
主要用途 鉆石制作，切割工具，鉆探機的鉆頭等 做電極、潤滑劑、鉛筆芯 廣泛應(yīng)用于超導、醫(yī)學領(lǐng)域
3.CO2在自然界中的循環(huán)
(1)CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。(2)自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：
①溶于江水、海水中：CO2＋H2O??H2CO3；
②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；
③巖石的風化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。
1．金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)(　　)
2．水墨畫可長久保存不變色是因為在常溫下碳的化學性質(zhì)不活潑(　　)
3．二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅，說明二氧化碳具有酸性(　　)
4．低碳環(huán)保中的“碳”是指二氧化碳(　　)
5．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(　　)
6．向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨(　　)
7．向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失(　　)
8．向氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體(　　)
答案　1.√　2.√　3.×　4.√　5.×　6.×　7.×　8.√
1．中國力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說法不正確的是(　　)
A．金剛石和石墨是碳元素的兩種不同單質(zhì)，二者互稱為同素異形體
B．在100 kPa時，1 mol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895 kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定
C．考古時常用于測定文物年代的是碳元素的一種核素C，該核素的中子數(shù)為8
D．引起溫室效應(yīng)的氣體之一CO2中含極性共價鍵
答案　B
2．中國努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2，反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2
B．環(huán)節(jié)a中物質(zhì)分離的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶
C．反應(yīng)過程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質(zhì)
D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2
答案　B
解析　NaOH溶液噴成霧狀，可增大反應(yīng)物接觸面積，提高CO2吸收率，A正確；環(huán)節(jié)a為Na2CO3和Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，需從溶液中過濾出來再高溫煅燒，故基本操作不是蒸發(fā)結(jié)晶，B錯誤；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循環(huán)利用，C正確；Na2CO3溶液可以和CO2反應(yīng)，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正確。
考點二　硅及其重要化合物
1．硅的存在
自然界中硅元素僅有化合態(tài)，在地殼中含量僅次于氧，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。
2．硅單質(zhì)
(1)常溫下不活潑，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)，但可以與氟、氫氟酸、堿反應(yīng)。
反應(yīng)的化學方程式分別為
與F2：Si＋2F2===SiF4；
與HF：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；
與NaOH：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(2)在加熱的條件下可以與氧氣、氯氣等反應(yīng)。
(3)粗硅的制取：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。
(4)硅單質(zhì)的用途
①良好的半導體材料；②硅太陽能電池；③計算機芯片。
3．二氧化硅
(1)物理性質(zhì)：硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水。
(2)化學性質(zhì)
SiO2為酸性氧化物，是硅酸的酸酐。
①SiO2可以與堿反應(yīng)，生成硅酸鹽，如與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
②在高溫條件下可以與碳酸鹽反應(yīng)，如與碳酸鈣反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。
③在高溫條件下，能夠與堿性氧化物反應(yīng)，如與氧化鈣反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋CaOCaSiO3。
④常溫下與氫氟酸反應(yīng)的化學方程式為SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可用于刻蝕玻璃。
(3)用途：光導纖維、光學儀器、電子部件。
4．硅酸(H2SiO3)
5．硅酸鹽
(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。
(2)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，溶液呈堿性，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。
(3)硅酸鹽寫成氧化物形式的順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。
如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示為CaO·3MgO·4SiO2。
1．晶體硅熔點高、硬度大，故可用于制作半導體材料(　　)
2．非金屬性：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4(　　)
3．SiO2是酸性氧化物，可溶于強堿(NaOH)，不溶于任何酸(　　)
4．硅酸鈉的水溶液俗稱“水玻璃”，是一種建筑行業(yè)常用的黏合劑(　　)
5．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃(　　)
6．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠(　　)
7．石英是良好的半導體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能(　　)
8．工業(yè)上制取粗硅的反應(yīng)是SiO2＋CSi＋CO2↑(　　)
9．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強(　　)
答案　1.×　2.√　3.×　4.√　5.√　6.√　7．×　8.×　9.×
一、硅及其重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系落實
1．將Si、SiO2、SiF4、H2SiO3、Na2SiO3填在下面空白處。
2．寫出圖中序號對應(yīng)的化學方程式。
①SiO2＋2CSi＋2CO↑；
②Si＋3HClSiHCl3＋H2；
③SiHCl3＋H2Si＋3HCl；
④SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；
⑤H2SiO3H2O＋SiO2；
⑥SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(或SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑)；
⑦Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓(或Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓)；
⑧SiO2＋CaOCaSiO3(或SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑)；
⑨Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
二、工業(yè)制取高純硅問題分析
3．清華大學等重點高校為解決中國“芯”——半導體芯片，成立了“芯片學院”。某小組擬在實驗室制造硅，其流程如圖：
制造原理：2Mg＋SiO22MgO＋Si；
除雜原理：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
下列說法正確的是(　　)
A．操作1、操作2均為過濾
B．SiO2、SiH4均含有共價鍵，等質(zhì)量的二者分子數(shù)之比為8∶15
C．點燃石英砂和鎂粉的混合物發(fā)生的副反應(yīng)為2Mg＋SiMg2Si
D．當有2 mol電子轉(zhuǎn)移時，能生成14 g Si
答案　C
解析　將溶液和固體分開，采用過濾操作，操作1為過濾，操作2為洗滌和烘干，故A錯誤；SiO2是共價晶體，沒有分子，故B錯誤；由除雜原理可知副反應(yīng)為2Mg＋SiMg2Si，故C正確；當有2 mol電子轉(zhuǎn)移時，參加反應(yīng)的Mg的物質(zhì)的量為1 mol，能生成0.5 mol單質(zhì)硅，但因有副反應(yīng)發(fā)生，最終獲得的Si的質(zhì)量少于14 g，故D錯誤。
4．晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：
①粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2；
②經(jīng)過純化的SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃下反應(yīng)制得純硅。
回答相關(guān)問題：
(1)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCl3(沸點為33 ℃)，只含有少量SiCl4(沸點為57.6 ℃)和HCl(沸點為－84.7 ℃)，提純SiHCl3的方法為_______________________________。
(2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置已略去)：
①在加熱D裝置前應(yīng)先打開A裝置中分液漏斗的活塞，目的是___________________________
_______________________________________________________________________________。
②C裝置中燒瓶需要加熱，采用的方法是____________________________________________。
答案　(1)蒸餾　(2)①排出裝置內(nèi)的空氣，以防爆炸?、谒〖訜?br/>三、硅膠　多硅酸鹽結(jié)構(gòu)的理解
5．硅膠吸附劑的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，常用作干燥劑。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少來決定硅膠是否失效，原理為CoCl2(藍色)+6H2O===CoCl2·6H2O(粉紅色)，失效的硅膠可加熱再生，下列說法錯誤的是(　　)
A．當硅膠變粉紅色說明硅膠失效了
B．SiO2是酸性氧化物，硅膠可干燥HF和Cl2等酸性氣體
C．失效的硅膠再生時加熱的溫度不宜過高
D．當硅膠遇到大量的水分子時，與硅羥基形成了過多氫鍵從而失去吸附力
答案　B
解析　由題中信息可知，硅膠吸水后，會變成CoCl2·6H2O(粉紅色)，故變成粉紅色后說明硅膠失效了，A正確；二氧化硅可以和HF反應(yīng)，故硅膠不能干燥HF，B錯誤；由硅膠結(jié)構(gòu)可知，硅膠用作干燥劑，是通過硅羥基和水分子之間形成氫鍵而達到吸水的目的，故當硅膠遇到大量的水分子時，與硅羥基形成了過多氫鍵從而失去吸附力，D正確。
6．形式多樣的硅酸鹽是無機礦物的重要基石。SiO是一種四面體形的離子(屬于硅酸根離子)，其結(jié)構(gòu)可用圖a表示，硅原子位于該四面體體心，四個氧原子各占一個頂點。圖b和圖c則是復(fù)合硅酸根離子中的兩個實例，均為無支鏈的單環(huán)狀，分別由數(shù)個硅氧四面體a通過共用氧原子的形式構(gòu)成。
(1)b的化學式為______________。
(2)若一個單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則其化學式為____________。
(3)綠柱石是鈹、鋁的此類硅酸復(fù)鹽，其化學式中含6個硅原子，該復(fù)鹽的化學式是________________________________________________________________________________
________________。
答案　(1)Si3O　(2)SinO　(3)Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2)
解析　(1)b含有氧原子個數(shù)為9，含有3個四面體結(jié)構(gòu)，則含有硅原子個數(shù)為3，根據(jù)化合物中Si的化合價為＋4、氧元素化合價為－2可知，b的化學式為Si3O。(2)c中含有6個四面體結(jié)構(gòu)，所以含有6個Si原子，含有的氧原子數(shù)為18，含有氧原子數(shù)比6個硅酸根離子少6個O，帶有的電荷為6×(－2)＝－12；根據(jù)圖示可知：若一個單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則含有n個四面體結(jié)構(gòu)，含有的氧原子比n個硅酸根離子恰好少n個O原子，即含有n個Si，則含有3n個O，帶有的負電荷為n×(－2)＝－2n，其化學式為SinO。 (3)根據(jù)SinO可知，含有6個硅原子，該硅酸鹽所帶的負電荷為－12，設(shè)鈹?shù)膫€數(shù)為x，鋁的個數(shù)為y，則2x＋3y＝12，討論可得x＝3、y＝2，其化學式為Be3Al2Si6O18或3BeO·Al2O3·6SiO2。
考點三　無機非金屬材料
1．傳統(tǒng)無機非金屬材料——常見硅酸鹽材料
硅酸鹽材料 水泥 普通玻璃 陶瓷
生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英砂 黏土
主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯
玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
2．新型無機非金屬材料
(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。
(2)碳納米材料
①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
(3)特殊功能的含硅材料
①碳化硅為共價晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，可用作磨料。
②含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。
1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽(　　)
2．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作(　　)
3．壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化(　　)
4．石墨烯的電阻率低，熱導率也低(　　)
5．冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料(2022·遼寧，1A)(　　)
答案　1.×　2.√　3.√　4.×　5.√
一、傳統(tǒng)無機非金屬材料
1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：
下列說法正確的是(　　)
A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值
B．操作A與操作B完全相同
C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變
D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
答案　A
解析　B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，二氧化硅中硅元素的化合價是＋4價，硅酸鈉中硅元素的化合價也是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反應(yīng)沒有元素化合價的變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯誤。
2．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000多塊鋁板和1 200多塊玻璃等建成。
(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為_____________________________、
________________________________________________________________________________
(用化學方程式表示)。
(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)的化學方程式為________________________________(任寫一個)。
(3)石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化學式)。
(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝
C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
答案　(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(2)石灰石　SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(或SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑)
(3)SiO2　(4)D
解析　(4)普通玻璃坩堝和石英玻璃坩堝中的二氧化硅能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故A、B不選；氧化鋁能夠與熔融的氫氧化鈉反應(yīng)，故C不選；鐵與熔融的氫氧化鈉不反應(yīng)，故D選。
二、新型無機非金屬材料
3．新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．石墨烯是一種新型化合物
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異形體
D．氧化石墨烯具有一定的親水性
答案　D
解析　石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯誤；氧化石墨烯含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有的羥基和羧基為親水基團，所以它具有一定的親水性，D正確。
4．氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。
請回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學方程式表示其原因：________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是____________(填序號)。
(3)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A氣體，則氮化硅的化學式為____________。
(4)在高溫下將SiCl4置于B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學方程式：_______________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②　(3)Si3N4
(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
解析　(3)氮化硅的化學式可通過題目信息運用質(zhì)量守恒定律求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維(2022·浙江6月選考，8A)(　　)
(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導纖維(2022·廣東，12A)(　　)
(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022·湖南，2D)(　　)
(4)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(2022·遼寧，1B)(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
2．(2021·海南，1)2020年9月22日，中國向全世界宣布，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是(　　)
A．用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥
B．大力推廣使用風能、水能、氫能等清潔能源
C．大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，緩解旱情
D．通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2
答案　C
解析　氨水能與酸性氧化物二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨或碳酸氫銨，則用氨水捕集廢氣中的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氮肥有利于大氣中二氧化碳的減少，故A不符合題意；大力推廣使用風能、水能、氫能等清潔能源可以減少化石能源的使用，從而減少二氧化碳氣體的排放，故B不符合題意；大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，會增加大氣中二氧化碳的量，不利于大氣中二氧化碳的減少，故C符合題意；通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的二氧化碳，有利于大氣中二氧化碳的減少，故D不符合題意。
課時精練
1．“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪了我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品
B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英
C．硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點較高
D．陶瓷的燒制過程為物理變化
答案　C
解析　陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；純堿、石灰石和石英是制普通玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項錯誤。
2．(2019·全國卷Ⅰ,7)陶瓷是火與土的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的是(　　)
A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵
B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成
C．陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽
D．陶瓷化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點
答案　A
解析　“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色與氧化亞鐵有關(guān)，而氧化鐵顯紅棕色，A項錯誤；秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結(jié)而成，B項正確；陶瓷以黏土為原料，經(jīng)高溫燒制而成，屬于人造材料，主要成分是硅酸鹽，C項正確；陶瓷主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽中硅元素化合價處于最高價，化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點，D項正確。
3．下列關(guān)于硅的說法不正確的是(　　)
A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色、有金屬光澤的固體
B．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料
C．硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)
答案　C
解析　晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，它是灰黑色、有金屬光澤的非金屬固體，故A正確；硅常溫下能和HF溶液、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故C錯誤；在加熱時，硅能與氧氣或氯氣反應(yīng)生成二氧化硅或四氯化硅，故D正確。
4．(2021·湖北，1)“碳中和”有利于全球氣候改善。下列有關(guān)CO2的說法錯誤的是(　　)
A．CO2是V形的極性分子
B．CO2可催化還原為甲酸
C．CO2晶體可用于人工增雨
D．CO2是侯氏制堿法的原料之一
答案　A
解析　CO2中C采取sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，CO2是非極性分子，A項錯誤；CO2在電催化下與氫氣反應(yīng)可以降低碳的化合價，生成一系列化合物，如CH4、CH2===CH2、CH3OH、HCOOH等，B項正確；干冰氣化時吸收大量熱量，使水蒸氣液化而增雨，C項正確；侯氏制堿法的化學反應(yīng)原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D項正確。
5．硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯誤的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其化學式為Si3N4
B．高純硅可以制成計算機、通信設(shè)備等的芯片
C．硅可以用來生產(chǎn)新型無機非金屬材料——光導纖維
D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個硅原子結(jié)合4個氧原子
答案　C
解析　光導纖維的主要成分是二氧化硅，屬于新型無機非金屬材料，故C錯誤；二氧化硅為共價晶體，為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中每個硅原子結(jié)合4個氧原子，每個氧原子結(jié)合2個硅原子，硅原子和氧原子個數(shù)之比為1∶2，故D正確。
6．下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸
B．二氧化硅制成的光導纖維，由于導電能力強而被用于制造光纜
C．二氧化硅能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應(yīng)
D．用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當生成2.24 L氣體(標準狀況)時，得到2.8 g硅
答案　C
解析　二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應(yīng)，故A錯誤；二氧化硅制成的光導纖維，由于其良好的光學特性而被用于制造光纜，故B錯誤；在高溫時，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由化學方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，當生成2.24 L(標準狀況)即0.1 mol氣體時，得到0.05 mol 即1.4 g硅，故D錯誤。
7．在20世紀90年代末，科學家發(fā)現(xiàn)碳有新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來人們又相繼得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質(zhì)的家族。下列有關(guān)碳元素單質(zhì)的說法錯誤的是(　　)
A．金剛石和石墨的熔點肯定比C60高
B．熔點：C60＜C70＜C90
C．球碳分子、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子都不能與O2發(fā)生反應(yīng)
D．金剛石以非分子形式的粒子存在，屬于共價晶體；C60、C70、管狀碳分子和洋蔥狀碳分子以分子形式的粒子存在，屬于分子晶體；這些碳單質(zhì)互為同素異形體
答案　C
解析　金剛石屬于共價晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，因此金剛石和石墨的熔點肯定比C60高，故A正確；分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔點越高，因此熔點：C60＜C70＜C90，故B正確。
8．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用進行的判斷，其中正確的是(　　)
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
②SiO2＋2CSi＋2CO↑
③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑
a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃
b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性
c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性
d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的原理
e．反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng)
A．a(chǎn)ce B．bde C．cde D．a(chǎn)b
答案　B
解析　通常用氫氟酸來刻蝕玻璃，與之對應(yīng)的反應(yīng)是③，a、c判斷錯誤；反應(yīng)②是一個置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)④用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價由0價變?yōu)椋?價和＋2價，硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷正確。
9．純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是(　　)
A．X可用作木材防火劑
B．步驟Ⅱ的反應(yīng)是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋ Na2SO4
C．步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2來代替
D．SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能與氫氟酸反應(yīng)，所以SiO2是兩性氧化物
答案　D
解析　碳酸、硫酸的酸性都強于硅酸，能夠與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸，C正確；SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng)又能和氫氟酸反應(yīng)，但與氫氟酸反應(yīng)的生成物不是鹽，所以二氧化硅不是兩性氧化物，而是酸性氧化物，D不正確。
10．由粗硅制備硅烷(SiH4)的基本流程如圖所示：
已知：反應(yīng)Ⅰ的化學方程式為Si＋3HClSiHCl3＋X，反應(yīng)Ⅱ的化學方程式為SiHCl3＋YSi＋3HCl。下列說法不正確的是(　　)
A．X和Y為同一種物質(zhì)
B．SiH4的穩(wěn)定性比NH3弱
C．流程中的4個反應(yīng)有3個屬于氧化還原反應(yīng)
D．反應(yīng)Ⅳ中SiH4、NH3兩種氣體在常溫、常壓下體積比為4∶1
答案　D
解析　根據(jù)題給反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的化學方程式和原子守恒可得，X為H2，Y為H2，X、Y為同一種物質(zhì)，A正確；非金屬性越強，簡單氫化物的穩(wěn)定性越強，非金屬性：N>Si，則簡單氫化物的穩(wěn)定性：NH3>SiH4，B正確；根據(jù)圖示可知，流程中的反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)Ⅳ為非氧化還原反應(yīng)，C正確；由反應(yīng)Ⅳ的化學方程式Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4↑＋4NH3↑＋2MgCl2可知，SiH4、NH3兩種氣體在常溫、常壓下體積比為1∶4，D錯誤。
11．科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：
容器①中進行的反應(yīng)為①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應(yīng)為②SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl。下列說法不正確的是(　　)
A．該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用
B．①和②互為可逆反應(yīng)
C．該流程中需要隔絕空氣
D．粗硅制備不能通過SiO2SiCl4Si實現(xiàn)
答案　B
解析　A項，反應(yīng)②中生成的HCl在反應(yīng)①中循環(huán)利用，反應(yīng)①中生成的H2在反應(yīng)②中循環(huán)利用，正確；B項，反應(yīng)①與反應(yīng)②的反應(yīng)溫度不同，不是可逆反應(yīng)，錯誤；C項，高溫條件下，Si、SiHCl3、H2都與O2反應(yīng)，故需隔絕空氣，正確；D項，SiO2不與HCl(aq)反應(yīng)，不能通過上述途徑制硅，正確。
12.Ag催化刻蝕Si晶片的反應(yīng)原理示意圖如圖，刻蝕溶液由一定濃度的HF和H2O2混合而成，刻蝕時間為2～16 min，由Ag薄膜覆蓋的硅晶片部分逐漸被刻蝕掉，剩余部分就形成了硅納米線。下列說法不正確的是(　　)
A．Ag薄膜附近隨著反應(yīng)的進行，pH逐漸減小
B．Si極發(fā)生的反應(yīng)為Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋，SiO2＋6HF===H2SiF6＋2H2O
C．該刻蝕的總反應(yīng)可表示為Si＋6HF＋2H2O2===H2SiF6＋4H2O
D．該刻蝕過程是由微小的Si、Ag、HF和H2O2的原電池組成
答案　A
解析　根據(jù)圖示可知：在Ag薄膜附近發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－＋H2O2===2H2O，所以隨著反應(yīng)的進行，c(H＋)減小，故pH逐漸增大，A錯誤；根據(jù)圖示可知：在Si電極上，Si失去電子與HF結(jié)合形成H2SiF6和H＋，反應(yīng)方程式為Si＋2H2O－4e－===SiO2＋4H＋，SiO2＋6HF===H2SiF6＋2H2O，B正確；由Ag、Si極發(fā)生的電極反應(yīng)及電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，可知總反應(yīng)方程式為Si＋6HF＋2H2O2===H2SiF6＋4H2O，C正確；根據(jù)上述分析可知：在Ag電極上得到電子，在Si電極上失去電子，電解質(zhì)溶液為HF和H2O2，它們形成閉合回路，實現(xiàn)了化學能向電能的轉(zhuǎn)化，即構(gòu)成了原電池，D正確。
13．(2023·河北邢臺高三校聯(lián)考)硅的提純是電子工業(yè)一項十分重要的工作，可用粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制SiHCl3(其中含有BCl3、SiCl4)，SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應(yīng)制得純硅。有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見下表：
物質(zhì) SiCl4 BCl3 SiHCl3
沸點/℃ 57.6 12.5 33.0
熔點/℃ －70.0 －107 －127
回答下列問題：
(1)基態(tài)Si原子核外電子共有________種運動狀態(tài)；粗硅與HCl反應(yīng)完全后的混合物冷卻到標準狀況，可通過________(填操作名稱)提純得到SiHCl3。
(2)已知在有HF存在的條件下，硅可以和濃硝酸反應(yīng)生成六氟合硅酸，該反應(yīng)的化學方程式為______________________________________________________________________。
(3)實驗室可以采用如圖裝置(夾持、尾氣處理裝置及部分加熱裝置均略去)用SiHCl3與過量干燥H2反應(yīng)制取純硅。
①儀器a的名稱為__________，裝置B中的試劑為________。
②將裝置C水浴加熱，該加熱方式的優(yōu)點是___________________________________________
_______________________________________________________________________________。
③為保證實驗安全，加熱裝置D前必須完成的操作是：ⅰ.檢驗裝置的氣密性；ⅱ._____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，
該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)14　蒸餾　(2)Si＋4HNO3(濃)＋6HF===H2SiF6＋4NO2↑＋4H2O
(3)①分液漏斗　濃硫酸?、诩訜峋鶆颍阌诳刂茰囟仁筍iHCl3汽化?、蹤z驗氫氣的純度(或先滴加稀硫酸，產(chǎn)生氫氣，排盡裝置中的空氣)　SiHCl3＋H2Si＋3HCl第25講　碳、硅　無機非金屬材料
[復(fù)習目標]　1.了解碳、硅及其化合物的組成和成鍵特點。2.了解碳、硅兩種元素單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，能用化學方程式表示其主要化學性質(zhì)。3.了解無機非金屬材料的組成、分類及其應(yīng)用價值。
考點一　碳族元素　碳
1．碳族元素
(1)碳、硅、鍺、錫、鉛均屬于第ⅣA族元素，又稱碳族元素，其價層電子排布式為________。
(2)碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為____________。
2．金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)
金剛石 石墨 C60
晶體類型 共價晶體 混合型晶體 分子晶體
物理性質(zhì) 熔點高，硬度大，不導電 熔點高，硬度____，____導電 熔點低，不導電
主要用途 鉆石制作，切割工具，鉆探機的鉆頭等 做電極、潤滑劑、鉛筆芯 廣泛應(yīng)用于超導、醫(yī)學領(lǐng)域
3.CO2在自然界中的循環(huán)
(1)CO2的主要來源：大量含碳燃料的燃燒。(2)自然界消耗CO2的主要反應(yīng)：
①溶于江水、海水中：CO2＋H2O??H2CO3；
②光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2；
③巖石的風化：CaCO3＋H2O＋CO2===____________。
1．金剛石、石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)(　　)
2．水墨畫可長久保存不變色是因為在常溫下碳的化學性質(zhì)不活潑(　　)
3．二氧化碳能使紫色石蕊溶液變紅，說明二氧化碳具有酸性(　　)
4．低碳環(huán)保中的“碳”是指二氧化碳(　　)
5．石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(　　)
6．向空氣中排放二氧化碳會形成酸雨(　　)
7．向CaCl2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失(　　)
8．向氨化的飽和食鹽水中通入足量的CO2氣體，會析出晶體(　　)
1．中國力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說法不正確的是(　　)
A．金剛石和石墨是碳元素的兩種不同單質(zhì)，二者互稱為同素異形體
B．在100 kPa時，1 mol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895 kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定
C．考古時常用于測定文物年代的是碳元素的一種核素C，該核素的中子數(shù)為8
D．引起溫室效應(yīng)的氣體之一CO2中含極性共價鍵
2．中國努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2，反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2
B．環(huán)節(jié)a中物質(zhì)分離的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶
C．反應(yīng)過程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質(zhì)
D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2
考點二　硅及其重要化合物
1．硅的存在
自然界中硅元素僅有________，在地殼中含量僅次于____，主要以________和________的形式存在。
2．硅單質(zhì)
(1)常溫下不活潑，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)，但可以與氟、氫氟酸、堿反應(yīng)。
反應(yīng)的化學方程式分別為
與F2：________________________________________________________________________；
與HF：________________________________________________________________________；
與NaOH：______________________________________________________________。
(2)在加熱的條件下可以與氧氣、氯氣等反應(yīng)。
(3)粗硅的制?。篲_________________________________________________________。
(4)硅單質(zhì)的用途
①良好的半導體材料；②硅太陽能電池；③計算機芯片。
3．二氧化硅
(1)物理性質(zhì)：硬度____，熔、沸點____，常溫下為固體，不溶于水。
(2)化學性質(zhì)
SiO2為酸性氧化物，是硅酸的酸酐。
①SiO2可以與堿反應(yīng)，生成硅酸鹽，如與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式為____________
_______________________________________________________________________________。
②在高溫條件下可以與碳酸鹽反應(yīng)，如與碳酸鈣反應(yīng)的化學方程式為___________________
_______________________________________________________________________________。
③在高溫條件下，能夠與堿性氧化物反應(yīng)，如與氧化鈣反應(yīng)的化學方程式為______________
________________________________。
④常溫下與氫氟酸反應(yīng)的化學方程式為_____________________________________________
________________________________________________________________________，可用于刻蝕玻璃。
(3)用途：____________、光學儀器、電子部件。
4．硅酸(H2SiO3)
5．硅酸鹽
(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。
(2)硅酸鈉：硅酸鈉溶液俗稱水玻璃，溶液呈堿性，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。
(3)硅酸鹽寫成氧化物形式的順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開。
如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示為____________________。
1．晶體硅熔點高、硬度大，故可用于制作半導體材料(　　)
2．非金屬性：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4(　　)
3．SiO2是酸性氧化物，可溶于強堿(NaOH)，不溶于任何酸(　　)
4．硅酸鈉的水溶液俗稱“水玻璃”，是一種建筑行業(yè)常用的黏合劑(　　)
5．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃(　　)
6．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠(　　)
7．石英是良好的半導體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能(　　)
8．工業(yè)上制取粗硅的反應(yīng)是SiO2＋CSi＋CO2↑(　　)
9．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強(　　)
一、硅及其重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系落實
1．將Si、SiO2、SiF4、H2SiO3、Na2SiO3填在下面空白處。
2．寫出圖中序號對應(yīng)的化學方程式。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________；
⑥________________________________________________________________________；
⑦________________________________________________________________________；
⑧________________________________________________________________________；
⑨________________________________________________________________________。
二、工業(yè)制取高純硅問題分析
3．清華大學等重點高校為解決中國“芯”——半導體芯片，成立了“芯片學院”。某小組擬在實驗室制造硅，其流程如圖：
制造原理：2Mg＋SiO22MgO＋Si；
除雜原理：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
下列說法正確的是(　　)
A．操作1、操作2均為過濾
B．SiO2、SiH4均含有共價鍵，等質(zhì)量的二者分子數(shù)之比為8∶15
C．點燃石英砂和鎂粉的混合物發(fā)生的副反應(yīng)為2Mg＋SiMg2Si
D．當有2 mol電子轉(zhuǎn)移時，能生成14 g Si
4．晶體硅是一種重要的非金屬原料，由粗硅制備純硅的主要步驟如下：
①粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2；
②經(jīng)過純化的SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃下反應(yīng)制得純硅。
回答相關(guān)問題：
(1)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到SiHCl3(沸點為33 ℃)，只含有少量SiCl4(沸點為57.6 ℃)和HCl(沸點為－84.7 ℃)，提純SiHCl3的方法為_______________________________。
(2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置已略去)：
①在加熱D裝置前應(yīng)先打開A裝置中分液漏斗的活塞，目的是________________________
_______________________________________________________________________________。
②C裝置中燒瓶需要加熱，采用的方法是___________________________________________。
三、硅膠　多硅酸鹽結(jié)構(gòu)的理解
5．硅膠吸附劑的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，常用作干燥劑。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少來決定硅膠是否失效，原理為CoCl2(藍色)+6H2O===CoCl2·6H2O(粉紅色)，失效的硅膠可加熱再生，下列說法錯誤的是(　　)
A．當硅膠變粉紅色說明硅膠失效了
B．SiO2是酸性氧化物，硅膠可干燥HF和Cl2等酸性氣體
C．失效的硅膠再生時加熱的溫度不宜過高
D．當硅膠遇到大量的水分子時，與硅羥基形成了過多氫鍵從而失去吸附力
6．形式多樣的硅酸鹽是無機礦物的重要基石。SiO是一種四面體形的離子(屬于硅酸根離子)，其結(jié)構(gòu)可用圖a表示，硅原子位于該四面體體心，四個氧原子各占一個頂點。圖b和圖c則是復(fù)合硅酸根離子中的兩個實例，均為無支鏈的單環(huán)狀，分別由數(shù)個硅氧四面體a通過共用氧原子的形式構(gòu)成。
(1)b的化學式為______________。
(2)若一個單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n(n≥3)，則其化學式為____________。
(3)綠柱石是鈹、鋁的此類硅酸復(fù)鹽，其化學式中含6個硅原子，該復(fù)鹽的化學式是______________________________________________________________________________。
考點三　無機非金屬材料
1．傳統(tǒng)無機非金屬材料——常見硅酸鹽材料
硅酸鹽材料 水泥 普通玻璃 陶瓷
生產(chǎn)原料 黏土
主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯
玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng)：
Na2CO3＋SiO2____________________________________________________________；
CaCO3＋SiO2____________________________________________________________。
2．新型無機非金屬材料
(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。
(2)碳納米材料
①類型：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
②用途：在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
(3)特殊功能的含硅材料
①碳化硅為共價晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，可用作磨料。
②含硅元素4%的硅鋼具有導磁性。
1．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽(　　)
2．碳化硅俗稱金剛砂，它可用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制作(　　)
3．壓電陶瓷能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化(　　)
4．石墨烯的電阻率低，熱導率也低(　　)
5．冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料(2022·遼寧，1A)(　　)
一、傳統(tǒng)無機非金屬材料
1．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：
下列說法正確的是(　　)
A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值
B．操作A與操作B完全相同
C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變
D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
2．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋、混凝土、7 000多塊鋁板和1 200多塊玻璃等建成。
(1)鋁板易被燒堿腐蝕，玻璃易被氫氟酸腐蝕，原因分別為___________________________、
_____________________________________________________________________________
(用化學方程式表示)。
(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是________________。制備普通玻璃的主要反應(yīng)的化學方程式為_________________________________________________________
____________________________________________________________________(任寫一個)。
(3)石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是________(填化學式)。
(4)要將NaOH高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝
C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝
二、新型無機非金屬材料
3．新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示：
下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．石墨烯是一種新型化合物
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異形體
D．氧化石墨烯具有一定的親水性
4．氮化硅可用作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如圖所示：
其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。
請回答下列問題：
(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學方程式表示其原因：_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是____________(填序號)。
(3)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A氣體，則氮化硅的化學式為____________。
(4)在高溫下將SiCl4置于B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學方程式：___________
______________________________________________________________________________。
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維(2022·浙江6月選考，8A)(　　)
(2)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光導纖維(2022·廣東，12A)(　　)
(3)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(2022·湖南，2D)(　　)
(4)火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料(2022·遼寧，1B)(　　)
2．(2021·海南，1)2020年9月22日，中國向全世界宣布，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是(　　)
A．用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥
B．大力推廣使用風能、水能、氫能等清潔能源
C．大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，緩解旱情
D．通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2

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