2019-2020学年高中化学第4章材料家族中的元素学案+检测试卷鲁科版必修1【共6套58页】.pdf

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1、本套资源目录 2019_2020 学年高中化学第4 章材料家族中的元素本章知识体系构建学案鲁科版必修 1 2019_2020 学年高中化学第4 章材料家族中的元素章末检测试卷四鲁科版必修 1 2019_2020 学年高中化学第 4 章材料家族中的元素第 1 节硅无机非金属材料学案鲁科版必修 1 2019_2020 学年高中化学第 4 章材料家族中的元素第 2 节第 1 课时铝与铝合金学案鲁科版必修 1 2019_2020 学年高中化学第 4 章材料家族中的元素第 2 节第 2 课时金属材料学案鲁科版必修 1 2019_2020 学年高中化学第 4 章材料家族中的元素第 3 节复合材料学案鲁科版

2、必修 1 本章知识体系构建 一、硅 无机非金属材料 二、铝及其化合物 三、材料 材料 金属材料 纯金属材料：Au、Ag、Cu等合金材料：不锈钢、镁铝合金、钛合金等无机非金属材料 传统无机非金属材料：玻璃、水泥、陶瓷等新型无机非金属材料：生物陶瓷、高温结构 陶瓷、压电陶瓷等有机高分子材料：纤维、塑料、橡胶等复合材料 按基体分 树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料按增强体的形状分 颗粒增强复合材料夹层增强复合材料纤维增强复合材料 材料家族中的元素章末检测试卷(四)(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题包括 15 小题，每小题 3 分，共 45 分。每小题只有一个选项符合题意)

3、1.下列常用化学仪器的制作材料，属于复合材料的是()钢化玻璃 生物陶瓷 塑料 玻璃钢 光导纤维 航天隔热陶瓷 石棉网 瓷坩埚 镁铝合金 A.B.C.D.答案 D 解析 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成具有特殊性能的材料。钢化玻璃、生物陶瓷、瓷坩埚、光导纤维属于无机非金属材料，塑料是有机合成材料，玻璃钢、航天隔热陶瓷、石棉网是复合材料，镁铝合金为金属材料。2.有下列物品或设备：门窗玻璃 水晶镜片 石英钟表 玛瑙手镯 硅太阳能电池 光导纤维计算机芯片 陶瓷餐具 水泥路桥。所用材料为 SiO2或要用到 SiO2的是()A.B.全部 C.D.答案 A 解析 所用材料为 SiO2

4、或要用到 SiO2的是，用到硅单质，为硅酸盐产品。3.下列有关 SiO2的叙述正确的是()A.SiO2不与任何酸反应 B.玻璃中含有 SiO2，所以不能用玻璃瓶盛装稀氢氧化钠溶液 C.SiO2是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应 D.SiO2能与水反应生成硅酸 答案 C 解析 A 项，SiO2可与氢氟酸反应；B 项，可用玻璃瓶盛装稀 NaOH 溶液，但不能用玻璃塞；D 项，SiO2与水不反应。4.下表各组物质中满足如图物质一步转化关系的选项是()选项 X Y Z A Na NaOH NaHCO3 B Cu CuSO4 Cu(OH)2 C C CO CO2 D Si SiO2 H2SiO3 答

5、案 C 解析 A 项，NaHCO3不能一步转化为 Na；B 项，Cu(OH)2不能一步转化为 Cu；D 项，SiO2不能一步转化为 H2SiO3，H2SiO3也不能一步转化为 Si。5.下列说法正确的是()A.铝在空气中耐腐蚀，所以铝不是活泼金属 B.点燃的镁条插入盛 CO2的集气瓶中，迅速熄灭 C.铝在高温下能还原锰、铁、铬等金属氧化物 D.因为镁和铝在空气中都形成氧化膜，所以镁和铝都不溶于浓硝酸 答案 C 解析 Al 在空气中表面生成一层致密的氧化膜，因此耐腐蚀；Mg 能在 CO2中剧烈燃烧；MgO和 Al2O3都能溶于浓 HNO3。6.下列叙述中，正确的是()A.镁铝合金既可完全溶于过量

6、盐酸又可完全溶于过量 NaOH 溶液 B.在加入铝粉能放出氢气的溶液中，K、NH4、CO23、Cl一定能够大量共存 C.氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 D.依据铝热反应原理，能发生反应 2Al3MgO=高温3MgAl2O3 答案 C 解析 A 项，镁和铝都易和 HCl 反应生成氯化物和氢气，但 Mg 不能和 NaOH 反应，铝能和氢氧化钠反应，所以镁铝合金不能完全溶于 NaOH 溶液中，错误；B 项，加入铝粉能生成气体的溶液呈强碱性或酸性，酸性条件下不能大量存在碳酸根离子，碱性条件下不能大量存在铵根离子，错误；C 项，氢氧化铝易溶于强碱但难溶于

7、弱碱，氨水是弱碱溶液，所以氢氧化铝不溶于氨水，氯化铝和一水合氨反应离子方程式为 Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4，正确；D 项，镁的活泼性大于 Al，所以不能采用铝热反应冶炼 Mg，要采用电解氯化镁方法冶炼镁，错误。7.下列各项操作中，发生“先产生沉淀，后沉淀又溶解”现象的是()向 AlCl3溶液中通入过量的 NH3 向 Fe(OH)3胶体中逐滴加入过量的稀硫酸 向水玻璃中逐滴加入过量的盐酸 向 Ca(OH)2溶液中通入过量的 CO2 A.B.C.D.答案 A 解析 氯化铝与一水合氨反应生成氢氧化铝，只产生沉淀，沉淀不溶解，故不选；Fe(OH)3胶体中逐滴加入过量的稀硫酸，胶体先发

8、生聚沉得到氢氧化铁沉淀，再加硫酸，氢氧化铁与硫酸发生酸碱中和反应生成可溶性硫酸铁，所以先产生沉淀，后沉淀又溶解，故选；水玻璃为硅酸钠的水溶液，硅酸钠与盐酸反应生成不溶于酸的硅酸沉淀，所以只产生沉淀，沉淀不溶解，故不选；向 Ca(OH)2溶液中通入过量的 CO2先生成碳酸钙沉淀，继续通入二氧化碳，碳酸钙、水和二氧化碳反应生成可溶性的碳酸氢钙，所以先产生沉淀，后沉淀又溶解，故选。8.某溶液中有 Cu2、NH4、Fe2和 Al3四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是()A.Cu2和 Al3 B.NH4和 Fe2 C.Fe2和 Al3 D.Cu2

9、、Fe2和 Al3 答案 B 解析 溶液中加入过量的氢氧化钠溶液后，四种离子分别转化为氢氧化铜沉淀、一水合氨、氢氧化亚铁沉淀、NaAl(OH)4。微热并搅拌后，氢氧化铜沉淀、NaAl(OH)4无变化，而一水合氨部分分解并挥发出氨气，氢氧化亚铁沉淀转化为氢氧化铁沉淀。再加入过量盐酸后，NH4、Fe2大量减少。9.下列反应的离子方程式书写正确的是()A.铝片放入氢氧化钠溶液中：Al6OH=Al(OH)4H2 B.新制的氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3OH3H2O=2Al(OH)4 C.向 AlCl3溶液中加入过量 NaOH 溶液：Al33OH=Al(OH)3 D.AlCl3溶液中滴入过量的氨水：

10、Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 答案 D 解析 A 项电荷不守恒；B 项原子及电荷都不守恒；C 项 NaOH 过量，产物应为Al(OH)4。10.下列有关铝及重要化合物的叙述正确的是()A.制备 Al(OH)3悬浊液：向 1molL1AlCl3溶液中加过量的 6molL1NaOH 溶液 B.向 Al2(SO4)3溶液中加入过量的 NH3H2O：Al34NH3H2O=Al(OH)44NH4 C.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，金属铝的熔点较低 D.Al2O3与 NaOH 溶液反应，MgO 与 NaOH 溶液不反应 答案 D 解析 A

11、项，Al(OH)3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液，错误；B 项，Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，错误；C 项，铝在空气中加热生成的氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，错误；D 项，Al2O3属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，MgO 属于碱性氧化物，与 NaOH 溶液不反应，正确。11.某一红色粉末可能是 Fe2O3、Cu2O 其中一种或二者混合物，将粉末放入足量稀硫酸(已知Cu2O2H=Cu2CuH2O)中，观察分析该粉末组成下列合理的是()A.若固体完全溶解，则粉末中不可能有 Cu2O B.若固体不能完全溶解，则粉末中

12、肯定有 Cu2O C.若固体完全溶解，溶液中再加 KSCN，变红，则原粉末仅是 Fe2O3 D.若固体不能完全溶解，溶液中再加 KSCN，不变红，则原粉末仅是 Cu2O 答案 B 解析 Fe2O3溶于酸后产生 Fe3可以溶解铜，因此固体完全溶解并不能代表固体中一定没有Cu2O，故 A、C 错误；而有固体残留则表明肯定有铜生成，所以固体中一定有 Cu2O，故 B 正确；但同时也不能排除有 Fe2O3的存在，有铜残留时也可能是所有的 Fe3已全部被还原为 Fe2，因此加入 KSCN 不显红色，所以 D 错误。12.用铝质易拉罐充满 CO2后迅速加入过量浓 NaOH 溶液，立即把口封闭。发现易拉罐“

13、咔咔”作响，并变瘪了，过一会儿后，易拉罐又会作响并鼓起来。下列说法正确的是()A.导致易拉罐变瘪的离子反应：CO2OH=HCO3 B.导致易拉罐又鼓起来的反应：2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2 C.若将 CO2换为 NH3，浓 NaOH 溶液换为水，易拉罐也会出现先瘪后鼓的现象 D.反应结束后，易拉罐内溶液中的溶质只有 NaAl(OH)4 答案 B 解析 气体与碱反应，导致易拉罐变瘪，反应的离子方程式为 CO22OH=CO23H2O，故 A项错误；易拉罐又会作响并鼓起来，发生反应：2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2，气体压强增大，故 B 项正确；将 CO2换为 NH3，浓

14、 NaOH 溶液换为水，氨气溶于水，气体的压强变小先瘪，又铝与氨水不反应，所以气体压强基本不变，则易拉罐不会再鼓起来，故 C项错误；上述过程共发生反应：CO22OH=CO23H2O、Al2O32NaOH3H2O=2NaAl(OH)4、2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2，反应后溶质还有碳酸钠，故 D 项错误。13.下列各组混合物使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()A.氧化镁中混有氧化铝 B.氯化铝溶液中混有氯化铁 C.氧化铁中混有二氧化硅 D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜 答案 D 解析 A 项，MgO 是碱性氧化物与 NaOH 不能反应，而 Al2O3是两性氧化物，可以与 Na

15、OH 发生反应产生 NaAl(OH)4，过滤后洗涤，就得到纯净的 MgO；B 项，向溶液中加入过量的 NaOH溶液，氯化铁变为 Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为 NaAl(OH)4，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值时，过滤，得到 Al(OH)3，再向该沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质；C 项，二氧化硅是酸性氧化物，可以与 NaOH 发生反应，而氧化铁与 NaOH 不能发生反应，加入过量的 NaOH，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁；D 项，二者都可以与 NaOH 发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能分离、提纯二者。14.将agFe2O3

16、、Al2O3样品溶解在过量的 200mLpH1 的硫酸溶液中，然后向其中加入 NaOH溶液使 Fe3、Al3刚好完全沉淀，用去 NaOH 溶液 100mL，则 NaOH 溶液的浓度为()A.0.1molL1 B.0.2molL1 C.0.4molL1 D.0.8molL1 答案 B 解析 由题意可知发生反应的离子方程式分别为 Fe2O36H=2Fe33H2O，Al2O36H=2Al33H2O，HOH=H2O,3OHFe3=Fe(OH)3，Al33OH=Al(OH)3，则当Fe3、Al3刚好完全沉淀时，消耗 NaOH 的物质的量与原来加入的 H2SO4提供的氢离子的物质的量相等，所以 0.2L0

17、.1molL10.1Lc(NaOH)，c(NaOH)0.2molL1。15.将一定质量的金属钠放入 100mL0.25molL1的氯化铝溶液中，反应后得到无色澄清溶液，其中除水外只含氯化钠和四羟基合铝酸钠，则加入金属钠的质量是()A.2.3g B.1.725g C.0.575g D.3.45g 答案 A 解析 n(NaOH)4n(AlCl3)40.1L0.25molL10.1mol，由于n(Na)n(NaOH)，则m(Na)23gmol10.1mol2.3g。二、非选择题(本题包括 5 小题，共 55 分)16.(8 分)如图所示物质的转化关系中，A 是一种固体单质，E 是一种白色沉淀。请回答

18、下列问题：(1)B 的化学式是_，目前 B 已被用做_的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_。(3)A和a溶液反应的离子方程式是_。(4)C 和过量的盐酸反应的离子方程式是_。答案(1)SiO2 光导纤维(2)SiO22OH=SiO23H2O(3)Si2OHH2O=SiO232H2(4)SiO232H=H2SiO3 解析 C 与过量的盐酸反应生成白色沉淀 E，则 E 可能是硅酸或氯化银，若 E 是氯化银，则C 是硝酸银，A 为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。则 E 只能为硅酸，则 C 为硅酸盐，A 为硅，a

19、溶液为强碱的水溶液，进一步推出 B 为二氧化硅。17.(12 分)(1)胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)等化合物。氢氧化铝与胃酸反应的离子方程式为_。三硅酸镁的氧化物形式为_。氢氧化铝是净水的重要物质，请说明氢氧化铝净水的原理：_。(2)Al2O3、MgO 和 SiO2都是重要的耐火材料。三者都可以制耐火材料，其原因是_(填字母)。A.Al2O3、MgO 和 SiO2都不溶于水 B.Al2O3、MgO 和 SiO2都是白色固体 C.Al2O3、MgO 和 SiO2都是氧化物 D.Al2O3、MgO 和 SiO2都有很高的熔点 上述材料中Al2O3不耐酸，

20、请写出Al2O3溶于酸的离子方程式：_。现在家庭装修中常用到色丽石，它是由树脂、氧化铝等组成的材料，具有硬度高、耐磨损、耐冲击、抗弯、耐酸碱、低吸水率及抗菌防污等品质特性。色丽石属于_(填字母)。A.无机非金属材料 B.金属材料 C.复合材料 D.有机合成材料 答案(1)Al(OH)33H=Al33H2O 2MgO3SiO2nH2O 氢氧化铝具有很大的表面积，能吸附水中的悬浮物(2)D Al2O36H=2Al33H2O C 18.(10 分)某研究性学习小组为检测实验室用 H2还原 CuO 所得红色固体 Cu 中是否含有Cu2O(红色)，进行了认真的探究。已知：无水 CuSO4遇水变蓝；高温灼

21、烧 CuO 生成 Cu2O和 O2；Cu2O 与稀 H2SO4反应：Cu2OH2SO4=CuCuSO4H2O，请你回答下列问题：方案 1：取该红色固体加入适量稀 H2SO4，实验现象为_，结论为红色固体中含有 Cu2O。方案 2：装置如图所示，拟通过干燥管中无水硫酸铜变蓝来判断红色固体是否含有 Cu2O。(1)为确保探究的科学、合理、安全，实验中还应采取的措施：热前先排尽装置中的空气。在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个_装置。在盛有无水硫酸铜的干燥管后再连接一个_装置。(2)由方案 2 实验后得出结论：红色固体中含有 Cu2O。写出红色固体 Cu2O 与 H2反应的化学方程式：_。答案 部分固

22、体溶解，溶液由无色变成蓝色(1)盛有浓硫酸的洗气瓶 装有碱石灰的干燥管(2)Cu2OH2=2CuH2O 解析 方案 1：取该红色固体加入适量稀 H2SO4，实验现象为部分固体溶解，溶液由无色变成蓝色，结论为红色固体中含有 Cu2O。方案 2：(1)在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个盛有浓硫酸的洗气瓶，用来干燥氢气。在盛有无水硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气进入无水硫酸铜中。(2)加热条件下，氧化亚铜和氢气反应生成铜和水，反应的化学方程式：Cu2OH2=2CuH2O。19.(12 分)工业上用铝土矿(主要成分是 Al2O3，还有少量的 Fe2O3、SiO2)提取冶

23、炼铝的原料氧化铝。其中一种流程如下：(1)写出步骤中所发生主要反应的化学方程式：步骤_；步骤_；步骤_。(2)若向滤渣 A 与适量氢氧化钠溶液反应后的混合物中通入适量二氧化碳气体，则产生的现象为_，对应的离子方程式为_。答案(1)AlCl34NaOH=NaAl(OH)43NaCl、FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl NaAl(OH)4CO2=NaHCO3Al(OH)3 2Al(OH)3=Al2O33H2O(2)生成白色胶状沉淀 SiO23H2OCO2=CO23H2SiO3 解析(1)Al2O3、SiO2、Fe2O3中，SiO2不与盐酸反应，Al2O3、Fe2O3均与盐酸反应。加入过

24、量盐酸，过滤，滤液甲为 AlCl3、FeCl3的混合溶液，滤液乙为 NaAl(OH)4和氢氧化钠的混合溶液，通入过量二氧化碳，发生反应为 CO2OH=HCO3，CO2Al(OH)4=Al(OH)3HCO3。(2)滤渣 A 为 SiO2，加入适量烧碱溶液，发生反应为 SiO22OH=SiO23H2O，通入适量二氧化碳则发生反应为 SiO23H2OCO2=H2SiO3CO23，看到有白色胶状沉淀生成。20.(13 分)铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学，为测定某含镁 3%5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列实验方案进行探究，填写下列空白。实验

25、方案 将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况下(约 20，1.01105Pa)的体积。问题讨论(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：你认为最简易的装置的连接顺序是 A 接()()接()()接()()。(填接口字母，可不填满)实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因：_。(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装

26、置：(碱式滴定管上的刻度数值上小下大)装置中导管 a 的作用是_。实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。则产生氢气的体积为_mL。答案(1)E D G 铝、镁与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大(2)使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 V1V2 解析(1)实验中通过测定气体体积来确定样品中各组分的质量分数，所以装置的连接顺序为 A、E、D、G；稀硫酸不能滴入的原因是产生的氢气使锥形瓶内的压强增大，从而大于外界大气压所致。(2)导管 a 的作用是平衡气压，使液体能够顺利滴下，同时消

27、除滴入的硫酸对气体体积的影响。硅 无机非金属材料 核心素养发展目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硅及其重要化合物的主要性质。2.通过新型无机非金属材料的学习，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、单质硅与半导体材料 1.半导体材料 半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。目前广泛使用的半导体材料是硅。2.单质硅(1)存在：硅在地壳中的含量仅次于氧，自然界中没有游离态的硅，常见化合态的硅有二氧化硅和硅酸盐等。(2)物理性质：单质硅可分为晶体硅和无定形硅(非晶硅)两种。晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，是良

28、好的半导体材料。(3)化学性质：硅原子最外层有 4 个电子，得失电子都较难，化学性质不活泼。常温下，除与 F2、HF 和强碱溶液反应外，硅不与其他物质(如强酸和强氧化剂)反应。加热时，能与 O2、Cl2、C 发生化合反应。与非金属单质反应 与氟气反应：Si2F2=SiF4。与氯气反应：Si2Cl2=高温SiCl4。与氧气反应：SiO2=SiO2。与氢氧化钠溶液反应 化学方程式：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。与氢氟酸反应 化学方程式：Si4HF=SiF42H2。(4)高纯硅的制取：制粗硅：SiO22C=高温Si(粗)2CO。提纯(与 Cl2反应)：Si(粗)2Cl2=高温SiCl4

29、。还原(用 H2还原)：SiCl42H2=高温Si(纯)4HCl。(5)硅的用途 硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛用于计算机技术领域，如制造晶体管、硅芯片、集成电路。硅还可用于制造硅整流器、太阳能电池及硅合金等。例1 下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A.加热到一定温度时，其单质都能与氧气等非金属反应 B.常温下，碳单质化学性质活泼，硅单质化学性质不活泼 C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D.碳和硅两种元素都有能导电的单质，在自然界中均有单质和化合态 答案 A 解析 碳原子和硅原子最外层电子数都是 4 个，不容易得到或失去电子，化学性质都不活泼，B 项错误；硅在常温下能

30、与氟气、氢氟酸、氢氧化钠溶液反应，C 项错误；石墨和晶体硅都能导电，在自然界中有单质碳，也有化合态碳，但在自然界中只有化合态硅，没有游离态的硅，D 项错误；在加热条件下碳和硅都能与氧气等非金属单质反应，A 项正确。例2 高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法进行制备：SiO2 C高温Si(粗)HCl300SiHCl3 过量H210001100Si(纯)下列说法不正确的是()A.均属于氧化还原反应 B.SiHCl3(沸点 31.8)中含有少量的 SiCl4(沸点 57.6)，通过蒸馏可提纯 SiHCl3 C.氢气和氯化氢均可循环利用 D.反应的化学方程式为 SiO2C=高温SiCO

31、2 答案 D 解析 反应是二氧化硅与焦炭反应生成硅和一氧化碳，反应是硅与氯化氢反应生成三氯甲硅烷(SiHCl3)和氢气，反应是三氯甲硅烷(SiHCl3)与氢气反应生成硅和氯化氢，三个反应中都有单质参加反应并有新单质生成，一定有元素的化合价发生变化，它们都是氧化还原反应；SiHCl3与 SiCl4的沸点相差较大，所以可通过蒸馏除去 SiCl4；在高纯硅的生产流程中，氢气和氯化氢可以重复利用；二氧化硅与 C 在高温条件下反应生成 Si 和 CO，不是二氧化碳。易错警示 二氧化硅与焦炭在高温下制取粗硅的反应中生成的是 CO 而不是 CO2；教材中粗硅提纯过程为粗硅 Cl2高温SiCl4 H2高温Si

32、(高纯硅)，反应为 Si2Cl2=高温SiCl4、SiCl42H2=高温Si4HCl。二、二氧化硅与光导纤维 1.二氧化硅的存在 二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。沙是含较多杂质的 SiO2；石英是含较少杂质的 SiO2；水晶是透明的石英晶体；玛瑙是含有色杂质的石英晶体；硅藻土是无定形 SiO2。2.二氧化硅的结构 SiO2晶体是由 Si 和 O 按原子数之比为 12 的比例组成的立体网状结构的晶体。3.物理性质 熔点高，硬度大；溶解性：不溶于水。4.化学性质 列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。CO2 SiO2 物理性质 气体，熔、沸点低，能溶于水 固体，熔、沸点高，硬度大

33、，不溶于水 与碱性氧 化物反应 CaOCO2=CaCO3 CaOSiO2=高温CaSiO3 与碱液反应 2NaOHCO2=Na2CO3H2O(CO2少量)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 与 H2O 反应 CO2H2OH2CO3 不与水反应 与酸反应 不反应 只与 HF 反应，SiO24HF=SiF42H2O 相同点 都是酸性氧化物(酸酐)，与碱反应生成盐和水 5.二氧化硅的用途(1)沙子是基本的建筑材料。(2)纯净的 SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。(3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。(4)实验室中使用石英坩埚。6.光导纤维 光导纤维，简称“光纤”，是一种能利

34、用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的细丝；具有信息容量大，抗干扰性能好、耐腐蚀等特点。常用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械(如光导纤维内窥镜)制造等方面。例3 关于二氧化硅，下列叙述正确的是_(填序号)。化学性质不活泼，熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚 是酸性氧化物，溶于水显酸性，不溶于任何酸 物理性质与 CO2相似 SiO2晶体是由 SiO2分子直接组成的 水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是 SiO2 光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”答案 解析 SiO2晶体是由原子构成的空间网状结构，化学性质稳定，SiO2与 NaOH 发生反应，熔融 NaOH 固体不能用石英坩

35、埚，不正确；SiO2属于酸性氧化物，与 H2O 不反应，但能与 HF 反应，不正确；SiO2与 CO2结构不同，物理性质差别很大，不正确；SiO2晶体是由 Si、O 原子构成的，不含 SiO2分子，不正确；正确；光导纤维主要成分为 SiO2，SiO2与碱反应，因此易发生“断路”，正确。例4 二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列说法不正确的是()A.二氧化硅是一种立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大 B.二氧化硅为酸性氧化物，能与水反应生成硅酸 C.实验室不能用磨口玻璃塞试剂瓶盛放氢氧化钠溶液 D.氢氟酸能雕刻玻璃，不能用玻璃瓶盛放氢氟酸 答案 B 解析 二氧化硅是硅原子和氧原子按 12 的数目比形

36、成的具有立体网状结构的晶体，是熔点高、硬度大的固体；二氧化硅是一种不溶于水的酸性氧化物，与水不反应；磨口玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应，生成具有粘性的硅酸钠，容易使玻璃塞与瓶口粘结在一起；氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，常用塑料瓶盛装氢氟酸。思维启迪(1)盛放碱性溶液(如氢氧化钠溶液)的试剂瓶应用橡胶塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞。(2)氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，常用塑料瓶盛放氢氟酸。(3)石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。三、硅酸盐与无机非金属材料 1.硅酸盐 硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，是一种白色固体，能溶于水，

37、其水溶液俗称水玻璃。(1)若取两个小木条(或滤纸条)，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中浸泡，取出稍沥干后，同时分别放置在酒精灯外焰处，观察到的现象是用蒸馏水浸泡的木条燃烧，用硅酸钠饱和溶液浸泡的木条不燃烧，由此可得出的实验结论是硅酸钠耐高温，不能燃烧。(2)在盛有饱和硅酸钠溶液的试管中，滴加 23 滴酚酞溶液，观察到的现象是溶液变为红色；再滴加稀盐酸观察到的现象是溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是 Na2SiO32HCl=H2SiO32NaCl。(3)若将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中，观察到的现象是有白色胶状沉淀生成，反应的化学方程式是 Na2SiO3CO2H2O=

38、H2SiO3Na2CO3。2.无机非金属材料(1)传统无机非金属材料 硅酸盐产品有着广泛的应用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐产品，也是使用量最大的传统无机非金属材料。阅读教材填写下表：水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要反应 复杂 主要化学反应有 Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2=高温CaSiO3CO2 复杂 主要成分及种类 3CaOSiO2(硅酸三钙)、2CaOSiO2(硅酸二钙)、3CaOAl2O3(铝酸三钙)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2)、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃、有色玻璃 土器、陶

39、瓷、瓷器 主要性能 水硬性 玻璃态物质，没有固定的熔点，可在某一温度范围内逐渐软化 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 典型设备 回转窑 玻璃熔炉 陶瓷窑 共同特点 高温条件下发生复杂的物理、化学变化，冷却后成为成分复杂的硅酸盐 (2)新型无机非金属材料 常见的新型无机非金属材料有：高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。新型无机非金属材料具有一些特殊的结构、特殊的功能。例5 下列叙述正确的是()A.硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水 B.电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐 C.建筑工业常用水玻璃做黏合剂 D.用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火 答案 C 解析 Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐

40、，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常做黏合剂。例6 下列说法中正确的是()A.制造水泥和普通玻璃的原料中都含有石灰石 B.普通玻璃是绝缘体，这种透明的固体物质熔点很低 C.石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗强碱的腐蚀 D.硅酸盐可用氧化物形式表示其组成，这表明硅酸盐是由氧化物组成的 答案 A 解析 玻璃是混合物，无固定熔点，B 项错误；石英玻璃的主要成分是 SiO2，不耐强碱腐蚀，C 项错误；虽然硅酸盐用氧化物形式表示，但不代表硅酸盐由氧化物组成，它仍以结构复杂的盐的形式存在，D 项错误。拓展延伸 钢化玻璃与普通玻璃成分相同

41、，没有固定熔点；普通玻璃高温下会软化，石英玻璃能经受高温，高温灼烧氢氧化钠不能使用石英坩埚。硅及其化合物的相互转化 1.下列有关硅的叙述中正确的是()A.硅在常温下能跟氧气发生化合反应 B.因为晶体硅熔点高、硬度大，所以硅可用于制作半导体材料 C.硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应 D.高温下用焦炭还原 SiO2制取粗硅 答案 D 解析 硅的化学性质稳定，常温下除与氟气、氟化氢、氢氧化钠溶液反应外，不与其他物质反应，A 项错误；单质硅做半导体材料，不是因为其熔点高、硬度大，B 项错误；硅的化学性质不活泼，但常温下可与 F2、HF 和强碱等反应，C 项错误；D 项正确。2.科学家提出硅

42、是“21 世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是()A.自然界中硅元素的含量最丰富 B.自然界中存在大量单质硅 C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片 D.光导纤维的主要成分是 Si 答案 C 解析 自然界中含量最丰富的元素是氧元素，A 项错误；硅的性质虽然不活泼，但自然界不存在游离态硅，只有化合态硅，B 项错误；硅是良好的半导体材料，可用于制造计算机芯片等，C 项正确；光导纤维的主要成分是 SiO2，不是 Si，D 项错误。3.下列说法不正确的是()A.新型无机非金属材料主要包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等 B.新型无机非金

43、属材料具有特殊的结构和性能 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损等优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 答案 D 解析 传统无机非金属材料的主要成分是硅酸盐，新型无机非金属材料是一些具有特殊组成、特殊结构、特殊功能的材料。4.下列关于 SiO2和 CO2的说法中正确的是()A.CO2和 SiO2都是由相应的分子组成的 B.CO2和 SiO2与水反应分别生成相应的酸 C.SiO2能与氢氟酸反应，也能与碱反应，说明 SiO2既是碱性氧化物，又是酸性氧化物 D.CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水 答案 D 解析 CO2是

44、由 CO2分子构成的，而 SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，A 项错误；CO2可溶于水生成 H2CO3，SiO2不溶于水，与水不反应，B 项错误；SiO2能与强碱反应生成盐和水，说明二氧化硅是酸性氧化物，但二氧化硅与氢氟酸的反应是其特性，它不与其他的酸反应，二氧化硅不是碱性氧化物，C 项错误；D 项正确。5.下列说法正确的是()A.制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱 B.普通玻璃是绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点 C.普通玻璃俗称水玻璃 D.硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅元素 答案 B 解析 制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A 项错误

45、；普通玻璃的主要成分是 Na2SiO3、CaSiO3和 SiO2，是混合物，没有固定的熔点，B 项正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C 项错误；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅元素，D 项错误。6.已知 A 是一种不溶于水的固体非金属氧化物，根据图中的转化关系，回答：(1)A 是_，B 是_，D 是_。(2)写化学方程式：_，_。(3)写离子方程式：_，_，_。答案(1)SiO2 Na2SiO3 H2SiO3(2)Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2 H2SiO3=H2OSiO2(3)CO2H2OSiO23=CO23H2SiO3 SiO22

46、OH=SiO23H2O SiO232H=H2SiO3 解析 由“A 是一种不溶于水的固体非金属氧化物”可推知 A 为 SiO2，再结合 SiO2的相关性质：SiO2跟Na2CO3在高温下反应生成 Na2SiO3和 CO2，二者在水中会反应生成 H2SiO3沉淀，H2SiO3受热分解生成 SiO2和 H2O，说明 A 为 SiO2是正确的。由 SiO2BH2SiO3，可知 B 为 Na2SiO3。题组 1 硅的存在、制备、性质及应用 1.常温下硅的化学性质稳定，下列关于硅的叙述正确的是()A.硅元素在自然界中主要以单质的形式存在 B.硅元素是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在

47、 C.Si 即使在高温下也难与 O2等反应 D.Si 与所有的酸都不反应 答案 B 解析 在自然界中只有化合态的硅元素，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。Si 化学性质不活泼，但能与 O2在加热条件下反应：SiO2=SiO2，也可与 HF 反应：Si4HF=SiF42H2；Si 元素是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。2.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是()A.陶瓷餐具 B.石英钟表 C.计算机芯片 D.光导纤维 答案 C 解析 陶瓷中主要包括硅酸盐；石英和光导纤维主要成分为二氧化硅；计算机芯片中用的是硅单质。3.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一

48、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。题组 2 二氧化硅的性质与应用 4.SiO

49、2不具有的性质是()A.熔点很高 B.是酸性氧化物，与水反应生成对应的酸 C.二氧化硅可以用来制造光导纤维 D.与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质 答案 B 解析 SiO2熔点高，硬度大，是酸性氧化物，但不与水反应生成对应的酸，可与碳反应制粗硅。5.下列叙述正确的是()高温下用焦炭还原 SiO2制取粗硅 SiO2与酸、碱均不反应 二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 SiO2是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应 CO2与 SiO2化学式相似，物理性质也相同 A.B.C.D.答案 C 解析 项，SiO2与 HF、强碱均反应；项，用石英制造的耐酸容器不能用于盛放氢氟酸；项，CO2、

50、SiO2的结构不同，物理性质不同。6.石英砂(主要成分为 SiO2)是一种常用工业原料，其中常混有少量碳酸钙。要除去石英砂中的少量碳酸钙，应采用的方法是()A.用水溶解后过滤分离 B.用稀硫酸溶解后过滤分离 C.用酒精灯加热 D.用稀盐酸溶解后过滤分离 答案 D 解析 CaCO3可溶于盐酸，而石英砂与盐酸不反应，D 正确；注意 B 中 CaCO3与 H2SO4反应生成 CaSO4，CaSO4会附着在 CaCO3表面，阻止反应的进行，故 B 错误。题组 3 硅酸盐、无机非金属材料 7.下列有关硅酸盐的叙述中不正确的是()A.大部分硅酸盐都难溶于水，Na2SiO3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称