第15講碳硅及無機非金屬材料（講義）2024年高考化學卓越講義

第15第15講碳、硅及無機非金屬材料考點導航考點導航.考點一考點一碳、硅單質(zhì)及氧化物重難點辨析重難點辨析、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途(1)自然界中的碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素因有親氧性，所以僅有化合態(tài)。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨、C60等同素異形體，硅單質(zhì)主要有晶體硅和無定形硅兩大類。(2)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途比較碳硅結(jié)構(gòu)金剛石：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，石墨：層狀結(jié)構(gòu)晶體硅：與金剛石類似的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)金剛石熔點高、硬度大石墨熔點高、質(zhì)軟，有滑膩感晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點高用途金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯晶體硅用作半導體材料、硅芯片和硅太陽能電池2.碳、硅單質(zhì)的化學性質(zhì)——還原性碳、硅的最外層都是4個電子，位于元素周期表的第ⅣA族，不容易失也不容易得電子，通常化學性質(zhì)穩(wěn)定，但在一定條件下也能與許多物質(zhì)發(fā)生化學反應，一般表現(xiàn)為還原性(如圖)。(1)碳的還原性碳有重要的用途，除了在氧氣中燃燒利用其熱能外，還能用于金屬冶煉(如銅)、制取粗硅、生產(chǎn)水煤氣等，完成上圖轉(zhuǎn)化關系中①～④的化學方程式。①CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2CO；②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；③C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2；④2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑。碳的還原性還表現(xiàn)為可將強氧化性的濃硫酸、濃硝酸分別還原為SO2和NO2，本身被氧化為CO2。(2)硅的化學性質(zhì)不活潑，在常溫下只能與氟氣(F2)、氫氟酸(HF)、強堿反應，不能與氫氣、氧氣、氯氣、硫酸、硝酸反應，加熱時能與氧氣、氯氣反應。完成上圖轉(zhuǎn)化關系中⑥～⑧的化學方程式。⑥Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；⑦Si＋2F2=SiF4；⑧Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。3.二氧化硅和二氧化碳的比較物質(zhì)二氧化硅二氧化碳結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個分子存在單個CO2分子主要物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點高，常溫下為固體，不溶于水熔、沸點低，常溫下為氣體，微溶于水化學性質(zhì)與水反應不反應CO2＋H2OH2CO3與酸反應只與氫氟酸反應：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反應與堿(NaOH)反應SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；CO2過量：CO2＋NaOH=NaHCO3與鹽反應如與Na2CO3反應：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑如與Na2SiO3反應：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)=H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3與堿性氧化物反應如與CaO反應：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3如與Na2O反應：Na2O＋CO2=Na2CO3用途光導纖維、光學儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽規(guī)律·方法·技巧·點拔規(guī)律·方法·技巧·點拔1.熟記硅及其化合物的特殊性質(zhì)(1)硅單質(zhì)的特殊性①Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；②非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸反應，但Si能與HF反應：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；③非金屬單質(zhì)大多為非導體，但Si為半導體。(2)含硅化合物的特殊性①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3；②酸性氧化物一般不與酸反應，但SiO2能跟HF反應：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；③無機酸一般易溶于水，但H2SiO3難溶于水；④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能發(fā)生下列反應：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高溫下SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生。2.在設計制備純硅的實驗題中，常遇到的知識點有：(1)高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑(2)粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2(3)粗硅與干燥Cl2反應制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4(4)SiHCl3與過量H2在高溫下反應制得純硅：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋3HCl(5)SiCl4與過量H2在高溫下反應制得純硅：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋4HCl(6)SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋Si(7)SiHCl3、SiCl4能與水發(fā)生反應：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl(8)SiH4在空氣中易自燃：SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O(9)工業(yè)生產(chǎn)單質(zhì)硅過程中應注意的問題①用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。②粗硅中含碳等雜質(zhì)，與Cl2反應生成的SiCl4中也含CCl4等雜質(zhì)，經(jīng)過分餾提純SiCl4后，再用H2還原，得到高純度硅。3.有關硅的易錯易混點(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氫氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶。(3)用石英砂和焦炭制備粗硅的反應必須要隔絕空氣在電爐中進行，得到的氧化產(chǎn)物是CO而不是CO2。(4)硅與堿溶液反應時，硅為還原劑，H2O為氧化劑。Si＋2NaOH＋4H2O=Na2SiO3＋2H2↑＋3H2O。(5)SiO2雖然即能與NaOH溶液反應，又能與氫氟酸反應，但不屬于兩性氧化物，屬于酸性氧化物。(6)酸性氧化物一般和水反應生成相應的酸，SiO2雖然是H2SiO3的酸酐，但它不與水反應，不能直接與水作用制備H2SiO3。(7)不能依據(jù)反應2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑來說明C的還原性比Si強，也不能依據(jù)反應SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑來說明SiO2水化物的酸性比H2CO3強。4.碳、硅單質(zhì)的特殊性①一般情況下，非金屬元素的單質(zhì)熔、沸點低，硬度小，但晶體硅、金剛石熔、沸點高、硬度大，其中金剛石為自然界中硬度最大的物質(zhì)。②非金屬單質(zhì)大多為絕緣體，但硅為半導體，石墨為電的良導體。③Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。④非金屬單質(zhì)與堿反應一般無氫氣放出，但硅與強堿溶液作用卻放出氫氣：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。⑤非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應，但硅能與HF反應：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。⑥一般情況下，金屬(Na、K)能置換出水中的氫，但C在高溫下也能置換出H2O中的氫：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))H2＋CO。5.硅及其氧化物的特性物質(zhì)一般規(guī)律特性Si硅的還原性比碳強SiO2+2CSi+2CO↑Si非金屬單質(zhì)與強堿反應一般不生成氫氣Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應Si+4HFSiF4↑+2H2↑一般非金屬單質(zhì)為絕緣體硅為半導體SiO2酸性氧化物一般與水反應生成相應的酸SiO2不溶于水,不與水反應酸性氧化物一般不與酸發(fā)生反應SiO2+4HFSiF4↑+2H2O“較強酸制較弱酸”是復分解反應的一般規(guī)律,碳酸酸性強于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑典型例題剖析典型例題剖析考向1碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)及應用【典例1】（2022秋·廣東東莞·高三?？茧A段練習）有一粗硅，含鐵和硅兩種成分，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中放出等量的氫氣，則該粗硅中鐵和硅的關系正確的是(提示：)①物質(zhì)的量之比為

②物質(zhì)的量之比為

③質(zhì)量之比為

④質(zhì)量之比為A．①③ B．①④ C．②③ D．②④【答案】C【解析】等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液中，充分反應后都放出等量的氫氣，則反應Fe+2HCl═FeCl2+H2↑、Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑中生成的氫氣相同，若都生成2molH2，則n（Fe）=2mol，n（Si）=1mol，故粗鋁中鐵和硅的物質(zhì)的量比為2mol：1mol=2：1，鐵和硅的質(zhì)量之比為2mol×56g/mol：1mol×28g/mol=4：1，故選C?！咀兪骄?】（2023·全國·高三專題練習）下列關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．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．用二氧化硅制取單質(zhì)硅的反應中硅元素被氧化D．加熱到一定溫度時，硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應【答案】C【解析】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，A正確；B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料，B正確；C．用二氧化硅制取單質(zhì)硅的反應中硅元素被還原，C錯誤；D．加熱到一定溫度時，硅能與氫氣、氧氣等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應，D正確。故選C?！咀兪骄?】（2022秋·浙江湖州·高三統(tǒng)考階段練習）下列說法不正確的是A．將粗硅用HCl轉(zhuǎn)化為SiHCl3，再經(jīng)H2還原得到高純硅B．NaClO比HClO穩(wěn)定得多，NaClO溶液可長期存放而不分解C．碳化硅(SiC)具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可作耐磨材料D．硝酸生產(chǎn)尾氣中的NOx可用Na2CO3溶液或NH3處理【答案】B【解析】A．煉制高純度硅時，先將粗硅與HCl反應生成SiHCl3，SiHCl3再與氫氣反應生成單質(zhì)硅，A正確；B．NaClO溶液長期放置會與空氣中二氧化碳反應生成次氯酸，次氯酸光照條件下分解生成HCl和O2，B錯誤；C．碳化硅與金剛石結(jié)構(gòu)類似，硬度大可用作耐磨材料，C正確；D．硝酸生產(chǎn)尾氣中的NOx可與碳酸鈉或者NH3反應，故可用碳酸鈉或者NH3吸收NOx，D正確；故答案選B?？枷?碳、硅氧化物的性質(zhì)及應用【典例2】（2023秋·浙江·高三校聯(lián)考開學考試）關于反應，下列說法正確的是A．既不是氧化劑，也不是還原劑B．生成33.6LCO，轉(zhuǎn)移3電子C．是氧化產(chǎn)物D．6gC中含有的共價鍵數(shù)目為一定為【答案】A【解析】A．在反應中，中的Si、O元素化合價都未改變，則SiO2既不是氧化劑，也不是還原劑，A正確；B．CO的狀態(tài)是不是標況未知，無法確定物質(zhì)的量，B錯誤；C．的Si元素化合價未變，N元素化合價降低，被還原，是還原產(chǎn)物，C錯誤；D．C的同素異形體有多種，每種共價鍵的數(shù)目不相同，6gC的C無法確定是哪種同素異形體，共價鍵數(shù)目無法確定，D錯誤；故答案為：A。【變式練3】（2022·浙江·校聯(lián)考模擬預測）翡翠手鐲(如圖)的主要成分是硬玉，硬玉化學式為，下列推測不合理的是A．硬玉與氫氧化鈉溶液反應生成、和B．翡翠硬度大，熔點高，受到猛烈撞擊不容易斷裂或粉碎C．碳酸鈉與氧化鋁、二氧化硅在高溫熔融的條件下能制取硬玉D．翡翠中含，高溫分解翡翠，產(chǎn)物溶于氫碘酸加萃取，有機層呈紫紅色【答案】B【解析】A．硬玉化學式為，可以表示為，與氫氧化鈉溶液反應生成、和，故A正確；B．翡翠硬度大，熔點高，但質(zhì)脆，受到猛烈撞擊容易斷裂或粉碎，故B錯誤；C．碳酸鈉與氧化鋁、二氧化硅在高溫熔融的條件下能制取硬玉，方程式為：Na2CO3+Al2O3+4SiO22+CO2，故C正確；D．翡翠中含，高溫分解翡翠的產(chǎn)物中含有Fe2O3，F(xiàn)e2O3溶于氫碘酸生成Fe3+，F(xiàn)e3+和I反應生成I2，加萃取，有機層呈紫紅色，故D正確；故選B?！咀兪骄?】（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）建設美麗鄉(xiāng)村，守護中華家園，衣食住行皆化學。下列說法正確的是A．千家萬戶通光纖，光纖的主要材質(zhì)為 B．鄉(xiāng)村公路鋪瀝青，瀝青屬于天然無機材料C．美容扮靚迎佳節(jié)，化妝品中的甘油難溶于水 D．均衡膳食助健康，主食中的淀粉可水解為葡萄糖【答案】D【解析】A．光纖的主要材質(zhì)為二氧化硅，A錯誤；B．瀝青屬于有機材料，B錯誤；C．甘油溶于水，C錯誤；D．淀粉水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖，D正確；故選D。三年真題·兩年模擬三年真題·兩年模擬1．（2023·遼寧·統(tǒng)考高考真題）下列有關物質(zhì)的工業(yè)制備反應錯誤的是A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HClC．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶煉鎂：2MgO(熔融)2Mg+O2↑【答案】D【解析】A．工業(yè)合成氨是利用氮氣和氫氣在催化劑的條件下反應生成的，反應方程式為N2+3H22NH3，A正確；B．工業(yè)制氯化氫是利用氫氣和氯氣反應生成的，反應方程式為H2+Cl22HCl，B正確；C．工業(yè)制粗硅是將SiO2與C在高溫下反應生成粗硅，反應方程式為SiO2+2CSi+2CO，C正確；D．冶煉金屬鎂是電解熔融氯化鎂，反應方程式為MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D錯誤；故答案選D。2．（2022·河北·高考真題）下列說法錯誤的是A．CaF2與濃H2SO4糊狀混合物可用于刻蝕玻璃B．NaOH是強堿，因此鈉鹽的水溶液不會呈酸性C．溶洞的形成主要源于溶解CO2的水對巖石的溶蝕作用D．KMnO4與H2C2O4的反應中，Mn2+既是還原產(chǎn)物又是催化劑【答案】B【解析】A．氫氟酸能與二氧化硅反應生成氟化硅和水，氟化鈣與濃硫酸反應生成硫酸鈣和氟化氫，則糊狀混合物中的氫氟酸能與玻璃中的二氧化硅反應，可用于刻蝕玻璃，故A正確；B．硫酸氫鈉是強酸的鈉鹽，在溶液中能電離出氫離子使溶液呈酸性，故B錯誤；C．溶洞的形成主要源于溶解于水的二氧化碳與巖石中的碳酸鈣反應生成可溶于水的碳酸氫鈣，故C正確；D．酸性高錳酸鉀溶液與草酸溶液反應生成硫酸鉀、硫酸錳、二氧化碳和水，反應中錳元素的化合價降低被還原，硫酸錳是反應的催化劑，反應生成的硫酸錳能做反應的催化劑加快反應速率，則錳離子既是反應的還原產(chǎn)物又是反應的催化劑，故D正確；故選B。3．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）尖晶石礦的主要成分為(含雜質(zhì))。已知：。該反應難以發(fā)生，但采用“加炭氯化法”可以制備和，同時還可得到副產(chǎn)物(沸點為，在升華)：。下列說法不正確的是A．制備時要保持無水環(huán)境B．輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在以上C．氯化時加炭，既增大了反應的趨勢，又為氯化提供了能量D．為避免產(chǎn)生大量，反應過程中需保持炭過量【答案】D【解析】A．由于高溫條件下，C與H2O將反應生成CO和H2，且AlCl3、MgCl2在高溫下均易水解，生成的HCl揮發(fā)后促進AlCl3、MgCl2水解，導致所得產(chǎn)物不純，故制備時要保持無水環(huán)境，A正確；B．由題干信息可知，在升華，故輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在以上，B正確；C．由題干信息可知，不加炭的氯化反應很難進行，則氯化時加炭，既增大了反應的趨勢，同時C被氧化為CO放出熱量，則又為氯化提供了能量，C正確；D．反應過程中若保持炭過量，則可能發(fā)生反應：SiO2+2CSi+2CO或者SiO2+3CSiC+2CO，導致獲得的固體產(chǎn)物MgCl2中含有Si、SiC等雜質(zhì)，D錯誤；故答案為：D。4．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）下列說法不正確的是A．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B．高壓鈉燈發(fā)出的黃光透霧能力強、射程遠，可用于道路照明C．氧化鋁熔點高，常用于制造耐高溫材料D．用石灰石石膏法對燃煤煙氣進行脫硫，同時可得到石膏【答案】A【解析】A．晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，可用于制造晶體管、集成電路等，而二氧化硅常用于制造光導纖維，A錯誤；B．鈉的焰色反應為黃色，可用作透霧能力強的高壓鈉燈，B正確；C．耐高溫材料應具有高熔點的性質(zhì)，氧化鋁熔點高，可用作耐高溫材料，C正確；D．石灰石的主要成分為碳酸鈣，石灰石石膏法脫硫過程中發(fā)生反應：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D正確；答案選A。5．（2022·山東·高考真題）某同學按圖示裝置進行實驗，欲使瓶中少量固體粉末最終消失并得到澄清溶液。下列物質(zhì)組合不符合要求的是氣體液體固體粉末A飽和溶液B溶液C溶液DA．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A．通入CO2氣體依次發(fā)生反應CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2，由于在相同溫度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最終瓶中仍有白色晶體析出，不會得到澄清溶液，A項選；B．通入Cl2，發(fā)生反應Cl2+2FeCl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，最終Fe消失得到澄清溶液，B項不選；C．通入HCl，在酸性條件下會表現(xiàn)強氧化性，發(fā)生離子反應：3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，最終Cu消失得到澄清溶液，C項不選；D．AgCl在水中存在溶解平衡AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl(aq)，通入NH3后，Ag+與NH3結(jié)合成[Ag(NH3)2]+，使溶解平衡正向移動，最終AgCl消失得到澄清溶液，D項不選；答案選A。6．（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）工業(yè)制備高純硅的主要過程如下：石英砂粗硅高純硅下列說法錯誤的是A．制備粗硅的反應方程式為B．1molSi含SiSi鍵的數(shù)目約為C．原料氣HCl和應充分去除水和氧氣D．生成的反應為熵減過程【答案】B【解析】A.和在高溫下發(fā)生反應生成和，因此，制備粗硅的反應方程式為，A說法正確；B.在晶體硅中，每個Si與其周圍的4個Si形成共價鍵并形成立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此，平均每個Si形成2個共價鍵，1molSi含SiSi鍵的數(shù)目約為，B說法錯誤；C.HCl易與水形成鹽酸，在一定的條件下氧氣可以將HCl氧化；在高溫下遇到氧氣能發(fā)生反應生成水，且其易燃易爆，其與在高溫下反應生成硅和HCl，因此，原料氣HCl和應充分去除水和氧氣，C說法正確；D.，該反應是氣體分子數(shù)減少的反應，因此，生成的反應為熵減過程，D說法正確；綜上所述，本題選B。7．（2022·廣東·高考真題）陳述Ⅰ和Ⅱ均正確但不具有因果關系的是選項陳述Ⅰ陳述ⅡA用焦炭和石英砂制取粗硅可制作光導纖維B利用海水制取溴和鎂單質(zhì)可被氧化，可被還原C石油裂解氣能使溴的溶液褪色石油裂解可得到乙烯等不飽和烴D水解可生成膠體可用作凈水劑A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A．焦炭具有還原性，工業(yè)上常利用焦炭與石英砂（SiO2）在高溫條件下制備粗硅，這與SiO2是否做光導纖維無因果關系，故A符合題意；B．海水中存在溴離子，可向其中通入氯氣等氧化劑將其氧化為溴單質(zhì)，再經(jīng)過萃取蒸餾物理操作分離提純溴單質(zhì)，另外，通過富集海水中的鎂離子，經(jīng)過沉淀、溶解等操作得到無水氯化鎂，隨后電解熔融氯化鎂可制備得到鎂單質(zhì)，陳述I和陳述II均正確，且具有因果關系，B不符合題意；C．石油在催化劑加熱條件下進行裂解可得到乙烯等不飽和烴，從而使溴的CCl4溶液褪色，陳述I和陳述II均正確，且具有因果關系，C不符合題意；D．FeCl3溶液中鐵離子可發(fā)生水解，生成具有吸附性的氫氧化鐵膠體，從而可用作凈水劑，陳述I和陳述II均正確，且具有因果關系，D不符合題意；綜上所述，答案為A?？键c考點二硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料重難點辨析重難點辨析1.硅酸和硅酸鈉(1)硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶液變紅色。①硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。②硅酸能與堿溶液反應，如與NaOH溶液反應的化學方程式為H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。③硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強，常用作干燥劑。(2)硅酸鈉(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。②它能與酸性比硅酸強的酸反應，分別寫出以下化學方程式：與鹽酸反應：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。與CO2水溶液反應：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。2.無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。①常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯②玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。(2)新型無機非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。材料類別主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具等半導體陶瓷具有電學特性二氧化錫陶瓷集成電路中的半導體光學材料具有光學特性光導纖維光纜通信、醫(yī)療、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨骼、人造關節(jié)、接骨螺釘3．特殊功能的含硅材料(1)SiC(俗稱金剛砂)具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度大，可用作砂紙、砂輪的磨料。(2)含硅4%硅鋼具有很高的導磁性，可用作變壓器的鐵芯。(3)硅橡膠具有耐高溫、耐低溫的性質(zhì)。規(guī)律·方法·技巧·點拔規(guī)律·方法·技巧·點拔硅酸鹽改寫成氧化物形式的方法(1)氧化物的書寫順序：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。(2)各元素的化合價保持不變，且滿足化合價代數(shù)和為零，各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。(3)當計量數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)時應化為整數(shù)。如正長石：KAlSi3O8不能寫成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，應寫成K2O·Al2O3·6SiO2。(4)硅酸鹽大多難溶于水，常見的可溶性硅酸鹽是硅酸鈉，Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，與玻璃成分不同，水玻璃又稱泡花堿，但它卻是鹽溶液，而不是堿溶液。(5)氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu)，切不可認為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。氧化物形式只表示硅酸鹽的組成而不表示其結(jié)構(gòu),切不可認為硅酸鹽是由氧化物混合而成的。①玻璃中含有二氧化硅,因此氫氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氫氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。②NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而應使用橡膠塞。典型例題剖析典型例題剖析考向1硅酸、硅酸鹽的組成和性質(zhì)【典例1】（2023秋·河南·高三校聯(lián)考開學考試）利用下列裝置進行實驗，能達到實驗目的的是A．比較碳元素和硅元素的非金屬性強弱B．提純高錳酸鉀C．測定中和反應反應熱D．制備溴苯并驗證有HBr產(chǎn)生A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．鹽酸具有揮發(fā)性，產(chǎn)生的中混有HCl，HCl能與硅酸鈉反應，干擾與硅酸鈉的反應，故A錯誤；B．高錳酸鉀受熱分解，單質(zhì)碘受熱易升華，加熱不能達到提純的目的，故B錯誤；C．中和熱的測定要盡量減少熱量的損失，測定中和熱裝置正確，故C正確；D．揮發(fā)的溴與硝酸銀溶液反應，也可生成AgBr沉淀，影響驗證有HBr產(chǎn)生，故D錯誤；故本題選C?！咀兪骄?】（2024秋·吉林通化·高三校考階段練習）Liepatoff規(guī)則：膠核總是選擇性地吸附與其本身組成相似的離子形成膠粒。硅膠在生產(chǎn)、生活中有廣泛應用。硅膠溶液組成如下：下列敘述正確的是A．1mol和足量鹽酸反應得到硅膠粒子數(shù)B．與硅膠溶液膠核組成相似C．膠粒中表面離子數(shù)目一定大于束縛反離子D．硅膠溶液的膠團中【答案】B【解析】A．1mol可生成1mol分子，許多分子聚集一起形成膠粒，形成膠粒數(shù)小于，A錯誤；B．根據(jù)圖示可知，膠核優(yōu)先吸附，根據(jù)Liepatoff規(guī)則可得與硅膠溶液膠核組成相似，B正確；C．膠粒中帶負電荷數(shù)大于帶正電荷數(shù)，表面離子數(shù)不一定大于束縛反離子數(shù)，C錯誤；D．膠團不帶電荷，，D錯誤；故選B。【變式練2】（2022秋·河北秦皇島·高三昌黎一中?？茧A段練習）下列物質(zhì)(或物質(zhì)的飽和溶液)之間通過一步反應能實現(xiàn)如圖所示轉(zhuǎn)化關系，且與表中條件也匹配的是選項XYZ箭頭上為反應條件或試劑AFeFeCl2FeCl3①通入少量Cl2BNa2CO3NaClNaHCO3③先通NH3、再通CO2CNaNaOHNaCl②電解飽和食鹽水DSiNa2SiO3H2SiO3②加熱A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．Cl2的氧化性強，F(xiàn)e與Cl2反應產(chǎn)生FeCl3，不是FeCl2，不能通過一步反應實現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，A不符合題意；B．Na2CO3與HCl反應產(chǎn)生NaCl，向NaCl溶液中通入NH3、CO2反應產(chǎn)生NaHCO3，NaHCO3受熱分解產(chǎn)生Na2CO3；NaHCO3與HCl反應產(chǎn)生NaCl，因此能通過一步反應實現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，B符合題意；C．電解飽和NaCl溶液反應產(chǎn)生NaOH，而不能反應產(chǎn)生Na，應該電解熔融NaCl制取金屬鈉，不能通過一步反應實現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，C錯誤；D．H2SiO3受熱分解產(chǎn)生SiO2，不能反應產(chǎn)生Si單質(zhì)，不能通過一步反應實現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，D錯誤；故合理選項是B。考向2常見無機非金屬材料及其主要用途【典例2】（2023·全國·高三專題練習）SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是A．圖中所有反應都不屬于氧化還原反應B．硅酸鹽的化學性質(zhì)穩(wěn)定，常用于制作光導纖維C．可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英制成的，其熔點是固定的【答案】C【分析】SiO2與C在高溫下反應產(chǎn)生Si、CO；Si與Cl2在高溫下反應產(chǎn)生SiCl4，得到的粗硅中的雜質(zhì)與Cl2反應產(chǎn)生相應的氯化物，它們的沸點不同，采用分餾方法分離得到純凈SiCl4，然后用H2還原得到Si單質(zhì)；SiO2是酸性氧化物，能夠與堿性氧化物CaO在高溫下反應產(chǎn)生CaSiO3；SiO2與鹽CaCO3、Na2CO3在高溫下反應產(chǎn)生CaSiO3、Na2SiO3及CO2，CaSiO3、Na2SiO3都是硅酸鹽產(chǎn)品?！窘馕觥緼．SiO2與C在高溫下反應產(chǎn)生Si、CO，反應過程中元素化合價發(fā)生變化，故反應屬于氧化還原反應；Si與Cl2在高溫下反應產(chǎn)生SiCl4，及SiCl4與H2反應產(chǎn)生Si、HCl的反應中元素化合價發(fā)生了變化，因此這些反應也都是氧化還原反應，A錯誤；B．SiO2能夠使光線發(fā)生全反射，故可以作光導纖維，因此SiO2是光導纖維的主要成分，B錯誤；C．SiO2是酸性氧化物，與HCl不能反應，也不溶于水，以固體形式存在，而其中的雜質(zhì)CaCO3能夠與HCl發(fā)生反應產(chǎn)生可溶性CaCl2及H2O、CO2，從而使雜質(zhì)與被提純的SiO2得到分離，C正確；D．玻璃中含有多種成分，屬于混合物，沒有固定的熔點，D錯誤；故合理選項是是C。【變式練3】（2023·全國·高三專題練習）龍泉窯是中國歷史上的一個名窯，是中國制瓷史上延續(xù)歷史最長的一個瓷窯系，龍泉窯以燒制青瓷而聞名，下列有關說法錯誤的是A．高溫燒結(jié)過程包含復雜的化學變化 B．瓷器具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點C．制作瓷器所用的黏土原料是人工合成的 D．瓷器屬于硅酸鹽產(chǎn)品，含有多種金屬元素【答案】C【解析】A．高溫燒結(jié)過程是許多物理化學變化的綜合過程，A正確；B．陶瓷成分是硅酸鹽，經(jīng)高溫燒結(jié)具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點，B正確；C．黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏土都由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成，不是人工合成的，C錯誤；D．陶瓷主要原料是黏土，屬硅酸鹽產(chǎn)品，含有多種金屬元素，D正確；故選C。【變式練4】（2020春·北京海淀·高三人大附中階段練習）北京冬奧會將在奧運會歷史上首次實現(xiàn)全部場館100%使用清潔能源供電。電能主要來自風力發(fā)電與太陽能發(fā)電。如圖是太陽能電池板的主要結(jié)構(gòu)。上述材料中，屬于無機硅酸鹽材料的是A．鋁合金框架 B．鋼化玻璃 C．晶體硅 D．聚醋酸乙烯酯【答案】B【解析】A．鋁合金框架是合金，不是無機硅酸鹽材料，故A不符合題意；B．鋼化玻璃是無機非金屬材料，故B符合題意；C．晶體硅是單質(zhì)，不是硅酸鹽，故C不符合題意；D．聚醋酸乙烯酯是有機高分子化合物，不是無機硅酸鹽材料，故D不符合題意。綜上所述，答案為B。三年真題·兩年模擬三年真題·兩年模擬1．（2023春·湖南·高三校聯(lián)考階段練習）陶土網(wǎng)是由兩片鐵絲網(wǎng)夾著一張浸泡過陶土水后晾干的棉布制成，其功能和石棉網(wǎng)一樣，但安全性更高，對人體的危害性更小。下列說法錯誤的是A．陶土和石棉都是硅酸鹽材料B．陶土性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下不易分解C．蒸發(fā)實驗中，蒸發(fā)皿需墊上陶土網(wǎng)再加熱D．一種石棉化學式為，其氧化物形式可寫為【答案】C【解析】A．陶土和石棉的主要成分都是硅酸鹽，屬于硅酸鹽材料，A項正確；B．陶土是硅酸鹽材料，一般情況下，性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下不易分解，B項正確；C．蒸發(fā)實驗中，蒸發(fā)皿下面不需要墊陶土網(wǎng)(石棉網(wǎng))，C項錯誤；D．化學式為的石棉，用氧化物形式可表示為，D項正確；故選C。2．（2022·遼寧·統(tǒng)考高考真題）北京冬奧會備受世界矚目。下列說法錯誤的是A．冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料B．火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料C．冬奧會“同心”金屬獎牌屬于合金材料D．短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯屬于有機高分子材料【答案】B【解析】A．花崗巖的主要成分是石英、云母、長石等礦物，屬于無機非金屬材料，A正確；B．碳纖維指的是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維，屬于無機非金屬材料，B錯誤；C．金屬獎牌屬于合金材料，C正確；D．聚乙烯屬于有機高分子材料，D正確；故答案選B。3．（2022·河北·高考真題）定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料 B．陶瓷主要成分為和C．陶瓷燒制的過程為物理變化 D．白瓷的白色是因鐵含量較高【答案】A【解析】A．陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開關外包裝和器件，A正確；B．陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiO2和MgO，C錯誤；C．陶瓷燒制過程發(fā)生復雜的化學反應，由新物質(zhì)生成，屬于化學變化，C錯誤；D．由于Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因為鐵含量較低甚至幾乎不含，D錯誤；故答案為：A。4．（2021·重慶·統(tǒng)考高考真題）“垃圾分類記心上，魅力山城新時尚”，下列可回收物中，主要成分為無機非金屬材料的是A．普通玻璃 B．不銹鋼鍋C．礦泉水瓶 D．棉麻織物【答案】A【解析】A．普通玻璃的主要成分為硅酸鹽，屬于無機非金屬材料，A正確；B．不銹鋼屬于金屬材料，B錯誤；C．水瓶屬于塑料，是有機高分子材料，C錯誤；D．棉麻屬于有機高分子材料，D錯誤；故選A。5．（2021·福建·統(tǒng)考高考真題）建盞是久負盛名的陶瓷茶器，承載著福建歷史悠久的茶文化。關于建盞，下列說法錯誤的是A．高溫燒結(jié)過程包含復雜的化學變化 B．具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點C．制作所用的黏土原料是人工合成的 D．屬硅酸鹽產(chǎn)品，含有多種金屬元素【答案】C【解析】A．高溫燒結(jié)過程是許多物理化學變化的綜合過程，A正確；B．陶瓷成分是硅酸鹽，經(jīng)高溫燒結(jié)具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點，B正確；C．黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏土都由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成，不是人工合成的，C錯誤；D．陶瓷主要原料是黏土，屬硅酸鹽產(chǎn)品，含有多種金屬元素，D正確；故選C。6．（2021·浙江·高考真題）下列說法不正確的是A．硅酸鈉是一種難溶于水的硅酸鹽 B．鎂在空氣中燃燒可生成氧化鎂和氮化鎂C．鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣 D．常溫下，鋁遇濃硝酸或濃硫酸時會發(fā)生鈍化【答案】A【解析】A．硅酸鈉是溶于水的硅酸鹽，故A錯誤；B．鎂在空氣中燃燒時，與氧氣和二氧化碳反應生成氧化鎂，與氮氣反應生成氮化鎂，故B正確；C．鈉具有強還原性，能與冷水反應生成氫氧化鈉和氫氣，故C正確；D．濃硫酸和濃硝酸具有強氧化性，鋁在濃硫酸和濃硫酸中會發(fā)生鈍化，阻礙反應的繼續(xù)進行，故D正確；故選A。7．（2021·廣東·高考真題）今年五一假期，人文考古游持續(xù)成為熱點。很多珍貴文物都記載著中華文明的燦爛成就，具有深邃的文化寓意和極高的學術價值。下列國寶級文物主要由合金材料制成的是選項ABCD文物名稱鑄客大銅鼎河姆渡出土陶灶獸首瑪瑙杯角形玉杯A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A．鑄客大銅鼎屬于銅的合金，