硅、二氧化硅、新型陶瓷與納米材料-(考點梳理)【考點精準(zhǔn)練】(解析版)

考點梳理5.3.2硅、二氧化硅、新型陶瓷與納米材料考點梳理考點1硅1、硅單質(zhì)的存在形式與結(jié)構(gòu)：2、硅的性質(zhì)：（1）物理性質(zhì):色態(tài)：有金屬光澤的灰黑色固體。（有金屬光澤但不是金屬）熔點高(1410℃)硬度大、有脆性。導(dǎo)電性：介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料?；瘜W(xué)性質(zhì)硅原子最外層有4個電子,得失電子都較難,常溫下,化學(xué)性質(zhì)不活潑。①常溫下,除與F2、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)外,硅不與其他物質(zhì)(如強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑)反應(yīng)。與F2反應(yīng)：Si+2F2=SiF4與氫氟酸反應(yīng)：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑與強(qiáng)堿反應(yīng)：Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑Si是能與NaOH反應(yīng)放出氫氣的的非金屬單質(zhì)，Al是能與堿放出氫氣的金屬單質(zhì)，主觀題可以此為突破口來解答。②加熱時，硅可以與氧氣、氯氣、碳等發(fā)生化合反應(yīng)。與氧氣反應(yīng)：Si+O2SiO2與氯氣反應(yīng)：Si+2Cl2SiCl4與碳反應(yīng)：Si+CSiC硅單質(zhì)的制備：第一步：Si+2CSi(粗硅)+2CO↑第二步：Si+3HClSiHCl3+H2第三步：SiHCl3+H2Si(高純硅)+3HCl硅的用途：高純硅可以用來作半導(dǎo)體材料,可以制成計算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器等的芯片,以及光伏電站、人造衛(wèi)星和電動汽車等的硅太陽能電池,高純硅廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域?？键c2二氧化硅二氧化硅的存在：二氧化硅結(jié)構(gòu)：二氧化硅的物理性質(zhì)：純凈的二氧化硅是無色透明的、熔沸點高、硬度大、不導(dǎo)電、不溶于水。二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定性：二氧化硅化學(xué)性質(zhì)不活潑，通常情況下不與水、酸（氫氟酸除外）反應(yīng)。酸性氧化物的通性：與堿反應(yīng)：SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3注意：氫氧化鈉不可以用磨口玻璃瓶保存，同時石英坩堝不可加熱或融化氫氧化鈉。弱氧化性：SiO2+CSi+2CO↑與某些鹽反應(yīng)：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+Na2CO3NaSiO3+CO2↑硅酸的酸性弱于碳酸，但是二氧化硅在高溫下卻可以與碳酸鹽反應(yīng)，是因為該反應(yīng)不在水溶液中進(jìn)行，生成的二氧化碳離開反應(yīng)體系，會促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行（遵循高沸點物質(zhì)制取低沸點物質(zhì)的原理）。特殊性（與氫氟酸反應(yīng)）：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O二氧化硅的用途：主要成分是二氧化硅的沙子是建筑的主要材料。純凈的二氧化硅現(xiàn)代光學(xué)與光纖制品的基本原料，水晶可以制造電子工業(yè)里的重要部件。石英、瑪瑙是制造工藝飾品的原材料?？键c3新型陶瓷與納米材料新型陶瓷（1）組成：新型陶瓷組成上不在局限于傳統(tǒng)硅酸鹽，組要成分由碳化硅（金剛砂）、氮化硅、鈦酸鹽、鋯酸鹽等。（2）種類：金剛砂、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等。（3）用途：在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)磁學(xué)方面發(fā)揮重要作用。碳納米材料（1）組成：由碳原子通過不同的排列組合方式形成的材料。（2）種類：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。（3）用途：在醫(yī)藥、能源、信息方面有廣闊的應(yīng)用前景。題型剖析題型剖析考點1硅常考、必考題型：（1）客觀題（硅的理化性質(zhì)及用途，存在以及硅的“特殊性質(zhì)”）（2）主觀題（硅的制備流程）難易程度：簡單題居多1、下列敘述錯誤的是(????)A.硅在自然界中主要以單質(zhì)形式存在

B.硅是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料

C.高純度的硅可用于制造計算機(jī)芯片

D.二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃【答案】A【解析】硅在自然界中通常以化合態(tài)形式存在，故A錯；硅處于元素周期表金屬與非金屬分界線上，是常用的半導(dǎo)體材料，故B正確；

計算機(jī)芯片與各種電路板主要材料為硅單質(zhì)，故C正確；二氧化硅、純堿、石灰石是制造玻璃的主要原材料，故D正確。2、2021年5月29日，順德企業(yè)研發(fā)的世界首臺航天微波爐隨著“天舟二號”進(jìn)入太空。其中芯片全為中國制造，制作芯片的刻蝕液為硝酸與氫氟酸的混合液，工藝涉及的反應(yīng)為：Si+HNO3+6HF=A.該反應(yīng)中，還原產(chǎn)物只有HNO2

B.標(biāo)況下，生成2.24LH2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol

【答案】A【解析】A.該反應(yīng)中，N元素、H元素化合價降低，還原產(chǎn)物有HNO2、H2，故A錯誤；

B.標(biāo)況下，生成2．24LH2時，氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，故B正確；

C.該反應(yīng)中，HNO33、我國具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補(bǔ)了我國計算機(jī)制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關(guān)敘述正確的是(????)A.晶體硅具有特殊的光學(xué)性能

B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價格昂貴

D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電【答案】A【解析】

A.晶體硅具有特殊的光學(xué)性能，故A正確；

B.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但在加熱條件下能與HCl氣體反應(yīng)，故B錯誤；

C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，被廣泛使用；單晶硅是由二氧化硅與碳共熱，得到粗硅與氯化氫反應(yīng)，生成SiHCl3，然后與氫氣高溫反應(yīng)最后得到較純的硅單質(zhì)，工藝不算復(fù)雜，價格談不上昂貴，故C錯誤；

D.晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質(zhì)，故D錯誤。4、下列物質(zhì)中既能跟稀H2S①NaHCO3??②AlA.②③④⑤ B.①②③④ C.①③④⑥ D.全部【答案】B【解析】

①NaHCO3屬于弱酸的酸式鹽，能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化碳和水，能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，故①選；

②Al2O3屬于兩性氧化物，與稀硫酸生成硫酸鋁和水，與氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和水，故②選；

③Al(OH)3屬于兩性氫氧化物，與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，與氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和水，故③選；

④Al與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和氫氣，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故④選；

⑤Si能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，但不與硫酸反應(yīng)，故⑤不選；

⑥SiO5、硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽占地殼的90%以上。(1)下列不屬于硅酸鹽的是_____________。A.碳化硅陶瓷

B.黏土

C.玻璃

D.石英(2)科學(xué)家用金屬鈉、四氯化碳和四氯化硅制得了碳化硅納米棒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：8Na+CCl(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiOA.普通玻璃坩堝

B.石英玻璃坩堝

C.氧化鋁坩堝D.鐵坩堝

(4)制備純硅的生產(chǎn)過程為如圖：

假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)I中HCl的利用率為90%，反應(yīng)II中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H【答案】(1)AD

(2)CCl4

(3)防火劑；D【解析】

(1)A.碳化硅陶瓷為新型無機(jī)非金屬材料，不屬于硅酸鹽，故A符合題意；

B.黏土的成分為硅酸鹽，故B不合題意；

C.玻璃的成分為硅酸鹽，故C不合題意；

D.石英成分為二氧化硅，屬于氧化物，不屬于硅酸鹽，故D符合題意。

故選AD；

(2)8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl中鈉元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，作還原劑，CCl4中碳元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，作氧化劑，則氧化劑為CCl4；

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可以用作防火劑，純堿在高溫下會與二氧化硅、氧化鋁發(fā)生反應(yīng)，則高溫下制備硅酸鈉只能使用鐵坩堝，故選D；

(4)反應(yīng)I為Si+3HClSiHCl3+H2，反應(yīng)II為SiHCl3+H2Si+3HCl，第一輪反應(yīng)，1molSi消耗考點2二氧化硅?？?、必考題型：（1）客觀題（二氧化硅理化性質(zhì)與用途）（2）主觀題（硅、硅酸鹽、二氧化硅之間的轉(zhuǎn)化）難易程度：簡單題居多1、常溫下，下列各組物質(zhì)中，Y既能與X反應(yīng)又能與Z反應(yīng)的是(????)。XYZ①NaOH溶液Al(OH稀硫酸②KOH溶液Si濃鹽酸③ONH④FeClCu濃硝酸A.①③ B.①④ C.②④ D.②③【答案】B【解析】Al(OH)3為兩性物質(zhì)，既能與稀硫酸反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)；SiO2不與鹽酸反應(yīng)；常溫下，N2與O2、H2均不反應(yīng)；銅與FeCA.高壓鈉燈可用于道路照明

B.SiO2可用來制造光導(dǎo)纖維

C.工業(yè)上可采用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得粗銅

D.【答案】D【解析】A項，高壓鈉燈透霧能力強(qiáng)，可用于道路照明，正確；

B項，光導(dǎo)纖維的主要成分為SiO2，正確；

C項，工業(yè)上可采用主要成分為CuFeS2的黃銅礦來高溫冶煉制備粗銅，正確；

D項，BaCO3會與胃酸反應(yīng)，產(chǎn)生劇毒重金屬離子——Ba選項化學(xué)性質(zhì)實際應(yīng)用A.H2醫(yī)用消毒劑B.SiO光導(dǎo)纖維C.鎂燃燒使發(fā)出耀眼的強(qiáng)光制作照明彈D.熱純堿溶液堿性強(qiáng)可除去發(fā)動機(jī)表面柴油A.A B.B C.C D.D【答案】C【解析】

A.過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，可用于醫(yī)用消毒劑，故A錯誤；

B.二氧化硅無色透明，折射率合適，可以用于光導(dǎo)纖維，故B錯誤；

C.鎂燃燒使發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，可以用于制作照明彈，故C正確；

D.熱純堿溶液堿性強(qiáng)，可以清洗發(fā)動機(jī)表面的油污(酯類)，柴油是烴類物質(zhì)，熱純堿溶液不能除去柴油，故D錯誤。

4、硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程為

_________________________，工藝師常用____________(2)用Na2Si(3)工業(yè)上常用制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價升高的物質(zhì)是____________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是_______?！敬鸢浮?1)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+【解析】(1)NaOH與SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O：SiO2+2NaOH=Na5、SiO2是一種酸性氧化物，能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。例如，SiO2與NaOH反應(yīng)可生成Na【答案】二氧化硅能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，硅酸鈉是一種具有粘性的物質(zhì)，導(dǎo)致瓶塞與瓶口粘在一起；SiO【解析】

玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，如二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水：SiO26、氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應(yīng)生成SiF4和【答案】SiO【解析】氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應(yīng)生成SiF4和考點3新型陶瓷與納米材料?？?、必考題型：客觀題（新型陶瓷與納米材料的用途）1、科技改變世界，材料改變生活。下列關(guān)于材料的說法中不正確的是A.航天器上廣泛使用的鋁合金和鎂合金均屬于金屬材料

B.人造血管的原料中尼龍、滌綸、塔氟綸和桑蠶絲均屬于天然有機(jī)高分子化合物

C.3D打印技術(shù)最新研究的超高速高溫?zé)Y(jié)陶瓷屬于無機(jī)非金屬材料

D.稀土永磁材料是電子通訊技術(shù)中的重要材料。稀土元素均為金屬元素【答案】B【解析】A.鋁合金和鎂合金均屬于金屬材料，A項正確；

B.尼龍、滌綸、塔氟綸均為人工合成的有機(jī)高分子化合物，B項錯誤；

C.高溫?zé)Y(jié)陶瓷屬于無機(jī)非金屬材料，C項正確；

D.稀土元素均為金屬元素，D項正確。

2、2020年11月“嫦娥五號”成功著陸月球，展示了以芳綸為主制成的五星紅旗，用SiC增強(qiáng)鋁基材料鉆桿“挖土”，實現(xiàn)了中國首次月球無人采樣返回。研究表明月球表面的“土壤”主要含有氧，硅、鋁、鐵、鎂、鈣和鈉等元素。下列有關(guān)說法不正確的是(????)A.月球表面的“土壤”所含金屬元素鎂和鋁均可以通過電解其熔融氯化物進(jìn)行冶煉

B.制造探測器中的瞄準(zhǔn)鏡時使用光導(dǎo)纖維，其主要成分是SiO2

C.嫦娥五號望遠(yuǎn)鏡的某些部件由SiC制成，硬度高，耐高溫【答案】A【解析】

A.鎂可以通過電解其熔融氯化物進(jìn)行冶煉，鋁的冶煉需要電解熔融氧化鋁實現(xiàn)，故A錯誤；

B.制造探測器中的瞄準(zhǔn)鏡時使用光導(dǎo)纖維，其主要成分是SiO2，故B正確；

C.嫦娥五號望遠(yuǎn)鏡的某些部件由SiC制成，硬度高，耐高溫，故C正確；

3、2021年“神州十二號”載人飛船成功發(fā)射，“天問一號”開啟火星探測之旅，對其所涉及材料說法正確的是A.飛船船體覆蓋的耐高溫陶瓷材料屬于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料

B.“天問一號”所用的太陽能電池板使用的主要原料是SiO2

C.航天員所使用的操縱桿采用碳纖維材料制作，碳纖維屬于有機(jī)高分子材料【答案】D【解析】

A.飛船船體覆蓋的耐高溫陶瓷材料屬于新型非金屬材料，故A錯誤；

B.“天問一號”所用的太陽能電池板使用的主要原料是Si不是SiO2，故B錯誤；

C.航天員所使用的操縱桿采用碳纖維材料制作，碳纖維屬于新型無機(jī)非金屬材料，故C錯誤；4、在航天飛機(jī)返回地球大氣層時，為防止其與空氣劇烈摩擦而被燒毀，需在航天飛機(jī)外表面安裝保護(hù)層。該保護(hù)層的材料可能為(

)A.鋁合金 B.新型陶瓷 C.合金鋼 D.塑料【答案】B【解析】根據(jù)題意知，該保護(hù)層的材料必須是能夠耐高溫的材料，防止航天飛機(jī)返回地球大氣層時，與空氣劇烈摩擦，產(chǎn)生高溫而被燒毀。