2025年高考化學一輪復習：碳、硅及其化合物、無機非金屬材料

第13講碳、硅及其化合物無機非金屬材料

備考導航

1.了解C、Si單質及其重要化合物的主要性質及應用。

復習目

2.了解Si、SiOz的結構特點，了解Si的制備方法。

標

3.了解硅酸鹽工業(yè)，了解無機非金屬材料和新型無機非金屬材料。

本專題的復習宜采用：

1.遷移法。如晶體硅、二氧化硅屬于原子晶體，應具有較高的熔點等；二氧化碳、二氧化硅

屬于酸性氧化物，能與堿溶液反應生成鹽和水。

復習策2.比較法。如二氧化硅與二氧化碳晶體結構不同，二者物理性質有較大的差異。

略3.特殊法。如硅及其化合物有許多反應是在高溫下的固態(tài)反應。又如硅單質及其化合物在生

活及高科技發(fā)展中起著重要的作用：硅是半導體材料、二氧化硅是制備光導纖維的材料。

4.聯(lián)系實際法。如CO、CO?與綠色化學；Si,SiO2>硅酸鹽與無機非金屬材料。以新材料、

新技術應用為背景進行命題。

HFOTHF

|半導體材料[

J光導纖維11無機非f屬材料

一c，高溫

Sicu51f_Vd

高溫i|NaOHNaOn]A|1

1

熟記網?NazSiO,~~__-H2siO3

SiO2,SiO?,

高溫6,點燃高溫

絡

CaOC6+HO

CaG-^-C二。3MCa(HCO)2

iRjtna［或H2O?,|C、高溫1曾汨3

高溫］便弱侯氏制堿法、］8乂過量）

跟鎂反應、

vauHQ

跟C6HgNa反應

問題1（2021?浙江卷）已知3種共價晶體的熔點數(shù)據如下表：

共價晶體金剛石碳化硅晶體硅

熔點/C>355026001415

金剛石的熔點比晶體硅高的學言因是均為共價晶彳本，原子半徑：C<Si（或鍵長：C—C<Si—

課前思Si）,鍵能:C—OSi—SiO

考問題2粗硅提純的常見方法;有哪些？

【答案】

3-矗f"

局溫

SiC、Tsi（粗硅）|

局溫

HC1

寸&（方法口）

300°C

課前8min

i.判斷正誤（正確的畫“v”，錯誤的畫“義”）。

（1）（2020?浙江卷）SiO,可用來制造光導纖維（J）

（2）（2019?新課標III卷）高純硅可用于制作光感電池（J）

（3）（2021?廣東卷）氫氟酸可與SiO?反應，利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品（J）

（4）制作鉆桿用的SiC增強鋁基材料屬于復合材料（J）

（5）（2019江蘇卷）向NazSiOs溶液中滴加稀鹽酸的離子方程式:'5論+211+=隔論|+2Na+（X）

（6）（2020?海南卷）SiO?的熔點比干冰高的原因是SiO,分子間的范德華力大（X）

（7）（2018?海南卷）設“為阿伏加德羅常數(shù)的值。12g金剛石中含有化學鍵的數(shù)目為4%（義）

（8）（2019?新課標I卷）陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽（V）

（9）水玻璃可用于生產黏合劑和防火劑（V）

（10）[SiOj四面體廣泛存在于硅的含氧化合物中（J）

（11）將SO,通入NazSiOs溶液中有膠狀沉淀產生，說明酸性：H2SO3>H2SiO3（V）

（12）（2019?浙江卷）天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅（V）

（13）晶體硅熔點高、硬度大，所以可用于制作半導體材料（X）

（14）石英日埸耐高溫，可用來加熱熔融燒堿、純堿等固體（X）

（15）（2020?浙江卷）單晶硅和石英互為同素異形體（義）

（16）（2022?山東泰安一模）用如圖儀器盛裝N&SiOs溶液：（X）

玻璃塞

L_____1口

2.（2023?廣東統(tǒng)考）我國航天航空事業(yè)迎來飛速發(fā)展。下列說法正確的是（D）

A.月球探測器使用的硅太陽能電池板，其主要成分是SiOz

B.月球探測器中的瞄準鏡使用的光導纖維，其主要成分是Si

C.宇宙飛船返回艙表面使用的高溫結構陶瓷屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料

D.火箭使用碳納米管可以減輕火箭質量，這種材料屬于新型無機非金屬材料

【解析】硅太陽能電池板，其主要成分是硅，A錯誤；月球探測器中的瞄準鏡使用的光導纖維，

其主要成分是SiOz,B錯誤；高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，C錯誤。

3.（2023?廣東期末）硅與碳同主族，是組成地殼的主要元素之一。下列說法正確的是（A）

A.單質硅和金剛石中的鍵能：Si—Si<C—C

B.CH4和SiH4中C、Si化合價均為一4

C.SiOz中Si原子的雜化方式為sp雜化

D.碳化硅硬度很大，屬于分子晶體

【解析】原子半徑：Si>C,鍵長：Si—Si>c—C,則鍵能：Si—Si<c—C,A正確；H元素的電

負性大于Si元素，SiH“中Si元素的化合價為+4,B錯誤；SiO,為空間網狀結構，中心Si原子的價層

電子對數(shù)為4,雜化方式為sE雜化，C錯誤；碳化硅的硬度很大，屬于共價晶體，D錯誤。

4.(2023?湖北統(tǒng)考)工業(yè)制備高純硅的主要過程如下。

開焦炭HC1壓_

石英砂T800?2000萬粗硅30msi高純硅

下列說法錯誤的是(B)

A.制備粗硅的化學方程式為SiO2+2C^^Si+2COt

B.ImolSi含Si—Si的數(shù)目約為4X6.02X1()23

C.原料氣HC1和凡應充分去除水和氧氣

D.生成SiHCL的反應為埔減過程

【解析】在晶體硅中，每個Si原子與其周圍的距離最近4個Si原子形成共價鍵并形成立體空間

網狀結構，平均每個Si原子形成2個共價鍵，ImolSi含Si—Si的數(shù)目約為2X6.02X1()23,B錯誤。

萼點就祈

考點1碳、硅單質的結構與性質

知識梳理

知識11碳、硅單質的結構與物理性質比較

碳硅

元素存在形

游離態(tài)、化合態(tài)化合態(tài)

態(tài)

結構金剛石：正四面體空間網狀結構,屬于共價晶

體。硅：正四面體空間網狀

石墨：平面正六邊形層狀結構,屬于過渡型晶結構，屬于共價晶體

體。

C6。分子：球形對稱結構,屬于分子晶體

灰黑色固體，有金屬光澤，

金剛石：熔點高、硬度大，

物理性質熔點高、硬度大，

石墨：硬度小，是電的良導體

有脆性

用途金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯硅用于制造半導體材料

和合金材料

知識?化學性質

1.碳、硅在參與化學反應時，一般表現(xiàn)還原性

（）2（足量）、，、，，、點燃一、

一與6反應-----人停足）,2c+（；型2；（）}c+C（）2—2c（）

與氧化物反應產％3C+2Fe。野3C6f+4Fe

302?2C+SiC>2里迪Si+2CC4

與強氧化性酸反應濃硫酸+C+2H2SOM濃）2C（）2t+2S。/+2H2O

-^M^_^C+4HNC）3（濃）&CC）2f+4NO2}+2H2O

2.由石英砂制取并獲得高純硅的主要反應

1800~2000℃

SiO2+2CSi+2C0

300°C

Si+3HCl^^SiHC13+H2

1100℃

SiHCL+H?Si+3HC1

解疑釋惑25

有關Cw分子結構的計算

1.C6。分子由60個C原子形成的封閉籠狀分子，共有32個面:其中有20個六邊形和12

個五邊形。

2.Ce。中有60個C—C,有30jC=C。

［計算說明］利用歐拉公式。

①3頂=2棱一（3義60=2棱，所以有90個棱）；

②頂+面一棱=2一（60+面-90=2,所以有32個面）；

③設5邊形為x個，6邊形為y個一所以5x+6y=90,x+y=32。

［及時鞏固］

畫如（1）（2023?全國甲卷）如圖所示的幾種碳單質，它們互為,其中屬于共價晶體的

是，Ceo間的作用力是。

金剛石石墨Cm碳納米管

(2)右圖立方體中心的“表示硅晶體中的一個原子，請在立方體的頂點用“表示出與之緊

鄰的硅原子。

【答案】(D同素異形體金剛石范德華力

畫硼2(2023?潮州二模)提純粗硅時可通過反應SiHCL+壓筌至Si+3HC1獲取晶體硅。下列說

法正確的是(A)

A.ImolSi晶體中含有2mol非極性鍵

B.基態(tài)si原子的軌道表示式：EJOEEM0EI

Is2s2p3s3p

C.SiHCL的空間填充模型為

D.HC1的電子式為H+[:Cl：「

【解析】3P能級的2個電子自旋方向應該相同，B錯誤；該模型為球棍模型，C錯誤；HC1為共

價化合物，其電子式為H：口：，D錯誤。

深度指津

碳、硅的特殊性

1.金剛石、硅、碳化硅的都屬于共價晶體?？梢酝ㄟ^比較它們的共價鍵的鍵長來比較熔、沸點的

高低，鍵長越短，原子結合的越牢固，熔、沸點就越高。所以熔、沸點：金剛石>SiC>Si。

2.一般情況下，非金屬單質為絕緣體，但硅為半導體，石墨為電的良導體。

3.一般情況下，較強氧化劑+較強還原劑一較弱氧化劑+較弱還原劑，而碳卻能還原出比它更

強的還原劑：

Si0z+2C^^Si+2C0t,

2FeO+C且遢2Fe+C02f。

4.硅為非金屬單質，卻可以和強堿反應，得到氫氣：Si+2Na0H+H20=Na2Si03+2H2t0

5.非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，而Si卻能與HF發(fā)生反應：Si+4HF=SiF4t+2H2f。

6.一般情況下，只有非常活潑的金屬(Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但碳單質卻能與水蒸氣

反應：C(s)+H20(g)(g)+H2(g)?

考點2碳、硅的主要化合物

知識梳理

知識ElsiOz與CO2

SiO

化學式2co2

晶體類型共價晶體分子晶體

用途SiOz是制造光導纖維的主要原料干冰可用于人工降雨

與水反應不反應CO2+H2OH2CO3

與c反應Si02+2C^^Si+2C0fC+CO2^^2CO

與HF反應SiO2+4HF=SiF4t+2H20不反應

CO2少量：

SiO2+2NaOH=Na2Si03+HQCO2+2NaOH=

與堿反應盛堿性溶液的試劑瓶要用橡皮塞(或軟木Na2cO3+H2O

化學

塞)，堿性溶液只能裝在堿式滴定管中CO2過量：CO2+NaOH

性質

=NaHC03

Ca(ClO)2+CO2+H2O

Si02+Na2C03^^Na2Si03+C02t

=CaC03I+2HC1O

與鹽反應(NaSiO,的水溶液俗稱為水玻璃，可用于

COz+Na2cO3+H2O

生產黏合劑和防火劑)

=2NaHCQ3

與堿性氧化物

SiOz+CaO皇遢CaSiO3

C02+Na20=Na2C03

反應

知識舊-氧化碳(CO)

1.物理性質：無色氣體，有毒，難溶于水。

2.化學性質一一還原性

(1)燃燒：2CO+Oz仝占叁燃2c0"淡藍色火焰。

(2)還原CuO：CuO+CO^^Cu+C()2(冶煉金屬、檢驗CO等)。

3.實驗裝置設計：除去混合氣體(CO、CO》中CO?氣體，進行CO還原氧化銅實驗。

CuO

知識?硅酸與碳酸

1.碳酸分子中碳原子的雜化方式為sp2o固體H2CO3是分子晶體。COT中碳原子的雜化方式為

sp2,c(r的空間結構為平面三角形。

2.硅酸與碳酸的比較

物質硅酸碳酸

化學式H2SiO3H2c。3

顏色與狀態(tài)白色、粉末狀無色，只存在于水溶液中

水溶性不溶于水只存在于水溶液中

制法Na2SiO3+2HCl=H2SiO31+2NaClC02+H20H2CO3

揮發(fā)性不揮發(fā)揮發(fā)

酸性硅酸<碳酸

穩(wěn)定性硅酸>碳酸

相互轉化C02+H20+Na2Si03=Na2C03+H2Si03!

［及時鞏固］

畫蛇(2022?濟南1月模擬)我國科學家成功利用CO?人工合成淀粉，使淀粉生產方式從農業(yè)種

植轉為工業(yè)制造成為可能，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是(A)

A.甲醇可用作燃料電池的正極活性物質

B.化妝品中添加二羥基丙酮的主要作用為保濕

C.淀粉可用于制備葡萄糖

D.該過程有利于實現(xiàn)“碳達峰，碳中和”

【解析】甲醇燃料中通甲醇的一極為負極，通&的一極為正極，故甲醇可用作燃料電池的負極活

性物質，A錯誤；二羥基丙酮中的羥基能與H2之間形成分子間氫鍵，故化妝品中添加二羥基丙酮的主

要作用為保濕，B正確；淀粉在一定條件下水解可生成葡萄糖，故淀粉可用于制備葡萄糖，C正確；該

過程消耗CO?,制備淀粉，故有利于實現(xiàn)“碳達峰，碳中和”，D正確。

畫蛇下列關于Si。?和CO?的說法正確的是(A)

A.COz是分子晶體，SiOz是共價晶體

B.常溫下，鹽酸、氫氟酸均能與SiO,反應

C.CO,是酸性氧化物，SiO?是兩性氧化物

D.常溫下，CO,和Si。?都能與水反應生成相應的含氧酸

【解析】常溫下，鹽酸與二氧化硅不反應，B錯誤；二氧化硅是酸性氧化物，C錯誤；SiOz不能

與水反應生成相應的含氧酸，D錯誤。

國剛5Si。,是一種化工原料，如圖所示可以制備一系列物質。下列說法錯誤的是(A)

LSi(單晶硅)

cLSi(粗硅)吉gSiCk吾看

問他臼血」HC]

o.八~11曷溫CaO八be~|、

SiO2-----------------------CaSiO3

Cag硅酸鹽制品

Na2CO3________

—'NazSiChl

A.圖中所涉及反應都不屬于氧化還原反應

B.硅是半導體材料，二氧化硅是光導纖維主要成分

C.用鹽酸可除去石英砂(主要成分為SiCh)中少量的碳酸鈣

D.盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞

【解析】二氧化硅和碳反應、硅和氯氣反應、四氯化硅和氫氣反應都屬于氧化還原反應，A錯誤。

倒腑“溫室效應”是全球關注的環(huán)境問題之一。CO,是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體。因

此，控制和治理CO?是解決溫室效應的有效途徑。

(1)下列措施中，有利于降低大氣中COz濃度的有(填字母，下同)。

a.減少化石燃料的使用

b.植樹造林，增大植被面積

c.采用節(jié)能技術

d.利用太陽能、風能

(2)將CO?轉化成有機物可有效實現(xiàn)碳循環(huán)。CO?轉化成有機物的例子很多，如：

a.6co2+6H2O6Hl4+602

催化劑

b.C02+3H2CH3OH+H2O

催化劑

C.CO2+CH4CH3COOH

催化劑

d.2C02+6H2CH2=CH2+4H20

以上反應中，最節(jié)能的是,原子利用率最高的是一

(3)在海洋碳循環(huán)中，通過如圖所示的途徑固碳。

CaCO3(CH2O)?

寫出鈣化作用的離子方程式：。

2+

【答案】(l)abcd(2)ac(3)Ca+2HC0r=CaC03I+C02t+H20

國剛7(l)FeSOa溶液中加入NHMX)3,反應生成FeCOs,并且產生一種無色氣體，寫出離子方程式:

(2)50℃時，MnSO”溶液中加入NH4HCO3,生成沉淀MnCOs,并產生一種無色氣體，寫出對應化學方程

式：o

(3)根據流程圖，寫出沉鉆的離子方程式：0

NH,HCQ、溶液

I

Co"，沉鉆［■-CoCO3

(4)以粉煤灰(主要成分為AI2O3、SiO2,還含少量FezOs等)為原料制取氯化鋁的部分工藝流程如下。

濃鹽酸NHHCOHC1副產物

I413,I',,

粉煤灰-I酸浸除鐵------T結晶|~4瓦闔-Ah。、產品

亍

浪渣

寫出“除鐵”生成Fe(0H)3的離子方程式：0

(5)在50在時ZnSOi溶液中加入NH&HC03碳化,生成ZnCOs?2Zn(0H)z?40、CO?和(NHJ2SO4,寫出碳

化過程的化學方程式：

2+

【答案】(l)Fe+2HC0r=FeC03I+C02t+H20

(2)MnS04+2NHiHC03^^MnC03I+C02t+(NH4)2SO4+H2O

2+

(3)Co+2HC0r=CoC03I+C02f+H20

3+

(4)Fe+3HCOr=Fe(OH)3I+3C02t

(5)3ZnS04+6NH4HC03=ZnC03?2Zn(0H)2?H20I+3(NH4)2S04+5C02t

考點3無機非金屬材料

知識梳理

知識U傳統(tǒng)無機非金屬材料(水泥、玻璃、陶瓷)一一硅酸鹽材料

硅酸鹽材料水泥玻璃陶瓷

石英(SiOz)、

原料石灰石、黏土、石膏純堿(Na2co3)、黏土

石灰石(CaC03)

硅酸三鈣(3CaO?SiOj、硅酸鈉(NazSiOs)、

主要成分硅酸二鈣(2CaO?Si。?)、硅酸鈣(CaSiOs)、硅酸鹽

鋁酸三鈣(3CaO?ALO3)二氧化硅(Si02)

玻璃生產發(fā)生的主要反應：

@SiO2+Na2CO3^^Na2SiO3+CO2t

②SiO^+CaCOs^^CaSiOs+COzt

知識舊新型無機非金屬材料

新型無機非金屬材料有高溫結構陶瓷(如SiC、BN、Si3N4>Al。等)。

解疑釋惑26

硅酸鹽的書寫

硅酸鹽的種類繁多，結構復雜，其組成的表示方法有兩種：

1.鹽化學式法

如硅酸鈉(NazSiOj,硅酸鈣(CaSiO。等。此法一般用于組成較簡單的硅酸鹽。

2.氧化物法

(1)氧化物的順序：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物一二氧化硅一水。

(2)硅酸鹽用氧化物的形式表示時，遵循各元素化合價不變的原則，各元素原子個數(shù)比符合原來

的組成。

⑶當計量數(shù)配置出現(xiàn)分數(shù)時應化為整數(shù)。如正長石：KAlSisOs,不能寫成劍?仙O3?3SiO?,應

寫成KQ-Al203?6Si02o

［及時鞏固］

國剛8屬于新型無機非金屬材料的是(D)

A.水泥、玻璃、陶瓷B.玻璃鋼

C.鎂鋁合金材料D.氮化硅

【解析】水泥、玻璃、陶瓷是傳統(tǒng)無機非金屬材料；玻璃鋼是復合材料；鎂鋁合金材料是金屬材

料；D選。

倒瞅(1)胃舒平主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂(MgaSisOy/ftO)等化合物。

①三桂酸鎂的氧化物形式為o

②Ala、MgO和Si。,都可以制耐火材料，其原因是(填字母)。

a.ALO3、MgO和SiOz都有很高的熔點

b.ALO?、MgO和SiOz都是白色固體

c.Al203>MgO和SiO?都是堿性氧化物

⑵石棉(CaMgsSi。?)是耐火材料，用氧化物的形式表示其組成為

⑶青花瓷胎體的原料——高嶺土［Al2Si205(0H)4］,若以氧化物形式可表示為

【答案】⑴①2崛0?3SiOz?砒0②a

(2)CaO?3MgO?4SiO2(3)A12O3?2SiO2?2H20

深度指津

金屬離子與酸式碳酸鹽反應的歸納

類型1：金屬離子必+與HCO「反應生成碳酸鹽MC03沉淀、CO,氣體和水。二價離子必+主要有：Ca?+、

FerMn2\Ni2\Co"等。

類型2：金屬離子Al'+、Fe3+與HCO「反應生成A1(OH)3、Fe(0H)3沉淀和C02氣體。

3+

Al+3HCOr=Al(OH)3I+3CO2f

3+

Fe+3HC0r=Fe(0H)3I+3CO2f

類型3：金屬離子M"與HCO「反應生成堿式碳酸鹽岫(OH)2c沉淀或帶結晶水的堿式碳酸鹽沉淀

［如:ZnC03?2Zn(0H)z?壓0］和CO?氣體。二價離子年+主要有：Cu2+>Zn"等。

［解題策略］

1.金屬離子與碳酸氫鹽反應，根據文字和圖片信息提示均有CO2生成，再根據信息提示確定金屬

離子的沉淀形式。

2.利用電荷守恒和原子守恒法配平離子方程式。

例如:

2+

3Zn+5HCOr=6C02t+ZnC03?2Zn(OH)2?H20I

先根據鋅原子守恒配平鋅離子，然后根據電荷守恒配平碳酸氫根離子，接著根據碳原子守恒配平

co2,最后根據氫原子和氧原子守恒判斷該離子方程式中沒有水生成。

3.根據離子方程式書寫化學方程式，將金屬離子換成對應的鹽，碳酸氫根離子換成對應的鹽，右

邊補上生成的一種鹽。

課堂評的____________________________________________________

1.芯片主要由單晶硅構成。如圖是硅及其化合物的價類二維圖，根據要求填空。

化合價(4)

I(2)(3)T

+4-SiO2-SiF4H4SiO4-N^SiO,CaSiO,

(，/I-1

O-Si⑸

單質氧化物氟化物酸捻物質類別

(1)利用焦炭在電爐中還原二氧化硅的化學方程式為

____________________________________________________________O

(2)利用氫氟酸刻蝕玻璃的化學方程式為

(3)硅酸鈉轉化為原硅酸的離子方程式為

(4)二氧化硅與燒堿溶液反應的化學方程式為o

(5)石英與石灰石在玻璃熔爐里加強熱發(fā)生反應的化學方程式為—

______________________________________________________________________O

+

【答案】(l)SiO2+2C^^Si+2C0t(2)SiO2+4HF=SiF4t+2H20(3)Si0t+2H+

H20=H4Si04!(4)2NaOH+Si02=Na2Si03+H20⑸CaCOs+SiO?型遢CaSiOs+CO?t

2.(2022?揭陽期末)化學對提高人類生活質量和促進社會發(fā)展具有重要作用。下列說法正確的是

(0

A.焰色試驗、海帶提碘、石油裂化都有化學變化的過程

B.嫦娥五號返回艙用到的高溫結構陶瓷屬于傳統(tǒng)硅酸鹽材料

C.利用CO?人工合成淀粉能有效促進“碳中和”目標的實現(xiàn)

D.我國發(fā)射的火星探測器，其使用的太陽能電池板的主要成分是二氧化硅

【解析】焰色試驗中沒有新物質生成，所以是物理變化，A錯誤；傳統(tǒng)硅酸鹽包含水泥、玻璃、

陶瓷，高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，B錯誤；太陽能電池板的主要成分是單質硅，光導纖維

的主要成分是二氧化硅，D錯誤。

3.(2023?江門臺山一中)工業(yè)上由石英砂(主要成分為SiOj制備高純硅的過程中涉及反應：Si02

?c「1800?2000℃~,CM.?phi、工次十.帕日小、

+2C====Si+2C0t；SI+3HC1=SIHC13+H2,下列說法正確的是(B)

A.SiHCL的球棍模型為

B.28g晶體硅中含有2molSi—Si

C.HC1中化學鍵為s—s。鍵

D.碳的同素異形體金剛石和C6。均屬于共價晶體

【解析】SiHCL是四面體結構，并且原子半徑：Si>Cl>H,圖示中半徑：H>CLA錯誤；28g

28g

晶體硅中含有以/jX2=2molSi—Si,B正確；氯原子利用p軌道成鍵，HC1中化學鍵為s—p。鍵，

28g/mol

C錯誤；碳的同素異形體金剛石屬于共價晶體，但Ce。屬于分子晶體，D錯誤。

4.（2023?山東卷）三氯甲硅烷（SiHCL）是制取高純硅的重要原料，常溫下為無色液體，沸點為

31.8℃,熔點為一126.5℃,易水解。實驗室根據反應Si+3HCl^^SiHCl3+H2,利用如圖裝置制備

（i）……;

（ii）將盛有硅粉的瓷舟置于管式爐中；

（iii）通入HC1,一段時間后接通冷凝裝置，加熱開始反應。

操作（i）為;判斷制備反應結束的實驗現(xiàn)象是

o圖示裝置存在的兩處缺陷是

⑵已知電負性：Cl>H>Si,SiHCl3在NaOH濃溶液中發(fā)生反應的化學方程式為

（3）采用如下方法測定溶有少量HC1的SiHCL純度。

0g樣品經水解、干燥等預處理過程得硅酸水合物后，進行如下實驗操作（填操作名稱）：①

②③稱量等操作，測得所得固體氧化物質量為色g,從下列儀器中選出①②中需

使用的儀器，依次為（填字母）。測得樣品純度為（用含坂、應的代數(shù)

式表示）。

【答案】（1）檢查裝置氣密性管式爐中沒有固體剩余C、D之間沒有干燥裝置，沒有處理氫氣

的裝置⑵SiHCL+5NaOH=Na2SiO3+3NaCl+H"+2HQ⑶高溫灼燒冷卻AC100%

【解析】(1)制備SiHCL時，由于氯化氫、SiHCh和氫氣都是氣體，所以組裝好裝置后，要先檢

查裝置氣密性，然后將盛有硅粉的瓷舟置于管式爐中，通入氯化氫氣體，排出裝置中的空氣，一段時

候后，接通冷凝裝置，加熱開始反應，當管式爐中沒有固體剩余，燒瓶中無液體滴下時，即硅粉完全

反應。SiHCL易水解，所以需要在C、D之間加一個干燥裝置，防止D中的水蒸氣進入裝置C中，另外

氫氧化鈉溶液不能吸收氫氣，需要在D后面加處理氫氣的裝置。(3)用g樣品經水解、干燥等預處理過

程得到硅酸水合物后，高溫灼燒，在干燥器中冷卻后，稱量，所用儀器包括培地和干燥器，A、C選。

所得固體氧化物為二氧化硅，質量為您g，則二氧化硅的物質的量為A(SiOz)=當mol,樣品純度為

bl)

nt

60X28+1+35.5X3

135.31rh

X1OO%=X1OO%

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：EIS3及時課后小結，學清吃透-

inn胃請老師布置同學們及時完成《配套精練》中的練習。:

喔示

第13講碳、硅及其化合物無機非金屬材料

1.下列說法不正確的是(c)

A.硅晶片是生產芯片的基礎材料

B.芯片制造中的“光刻技術”是利用光敏樹脂在曝光條件下成像，該過程涉及化學變化

C.硅在自然界中主要以單質形式存在

D.硅是應用最廣泛的半導體材料

【解析】硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，不存在硅單質，C錯誤。

2.(2023?浙江卷)材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，下列材料主要成分屬于有機物的是(D)

A.石墨烯B.不銹鋼

C.石英光導纖維D.聚酯纖維

【解析】石墨烯為碳單質，屬于無機物，A不符合題意；不銹鋼是Fe、Cr、Ni等的合金，屬于金

屬材料，B不符合題意；石英光導纖維的主要成分為SiOz,屬于無機非金屬材料，C不符合題意。

3.下列關于硅的說法錯誤的是(C)

A.晶體硅是共價晶體，灰黑色有金屬光澤

B.常溫下硅可以與氫氟酸反應生成2種氣體

C.硅的化學性質不活潑，常溫下不與氫氧化鈉溶液反應

D.加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應

4.“中國芯”的主要原材料是高純單晶硅，反應SiCL(g)+2H2(g)基遢Si(s)+4HCl(g)可用于純

硅的制備。下列有關說法正確的是（B）

A.SiCL為極性分子

B.HC1的電子式為H：C1：

C.單晶硅為分子晶體

D.Si原子的結構示意圖為砌》

【解析】SiCL和CH4的空間結構都是正四面體形，結構對稱，為非極性分子，A錯誤；單晶硅與

金剛石的晶體結構相似，為共價晶體，C錯誤；Si原子的結構示意圖為④）》，D錯誤。

5.（2022?廣東質檢）近年來科學家制造出大量的新物質，對下列三種物質的相關說法錯誤的是（D）

石墨烯：從石墨中分離出來，石墨快：平面網狀結構的全碳分子，納米碳管：具有優(yōu)良的場發(fā)射性

是最薄、最堅硬的物質具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性能，制作陰極顯像管、儲氫材料

A.石墨烯具有良好的導電性

B.上述三種物質與金剛石互為同素異形體

C.石墨煥孔徑略大于壓分子的直徑，可作的提純薄膜

D.上述三種物質與濃硫酸都能發(fā)生反應，但反應產物不同

【解析】碳與濃硫酸反應產物均為二氧化碳、水和二氧化硫，上述三種物質與金剛石都是碳的單

質，互為同素異形體，與濃硫酸都能發(fā)生反應，反應產物相同，D錯誤。

6.硅及其化合物在人類進步中發(fā)揮了重要作用。Si和SiC用于制造芯片，Si。,用于制造光纖，

NazSiOs用作木材防火劑。下列說法正確的是（D）

A.Si在自然界以游離態(tài)存在

B.Si和SiC具有優(yōu)良的導電性

C.SiOz不與酸反應

D.NazSiOs溶液可與CO?反應

【解析】硅在自然界中以化合態(tài)存在，A錯誤；Si和SiC屬于半導體，導電能力弱，B錯誤；Si02

能與氫氟酸發(fā)生反應，C錯誤。

7.（2023?湖南婁底期末）氮化硅（SisNj是一種重要的結構陶瓷材料。用石英砂和原料氣（含N?和

少量0,制備SisN,的操作流程如下（粗硅中含少量Fe、Cu的單質及化合物）:

焦炭稀酸Y

I??I

石英砂一還原］—^粗硅一?目j溫氮化—*-Si3N4

原料氣一同研」3液

下列敘述不正確的是(A)

A.“還原”主要被氧化為C0?

B.“高溫氮化”反應的化學方程式為3Si+2N?盤遢Sis'

C.“操作X”可將原料氣通過灼熱的銅粉

D.“稀酸Y”可選用稀硝酸

【解析】焦炭與石英砂發(fā)生反應SiO?+2C屬遢Si+2C0,焦炭被氧化成CO,A錯誤；原料氣中含

有N?和少量的。2,氧氣能與Cu反應生成CuO,Nz不與Cu反應，將原料氣通過灼熱的銅粉可以得到純凈

氮氣，C正確；粗硅中含有少量Fe和Cu,即SisM中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu與稀硝酸反應，得到

可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(N0jz,稀硝酸可以除去SiM中Fe和Cu,D正確。

8.下列說法正確的是(D)

A.SiO,是酸性氧化物，所以不能與任何酸反應

B.下列每一步轉化均可實現(xiàn)：

SiOKs)叫LH2SiO3(s)Na2SiO3(aq)

C.石英玻璃主要成分是硅酸鹽，可制作化學精密儀器

D.盛放燒堿的試劑瓶不能用玻璃塞的原因：Si02+2NaOH=Na2Si03+H20

【解析】SiOz是酸性氧化物，但是二氧化硅能和氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4f+2H20,A錯誤;

Si。?不溶于水也不能與水反應，B錯誤；石英玻璃主要成分是二氧化硅，而不是硅酸鹽，C錯誤。

9.(2023?湖南郴州三模)地球上的硅大部分以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，它們的基本結構單

位是硅氧四面體［SiOj(圖1)。石英晶體中的硅氧四面體相連構成螺旋鏈(圖2)。天然硅酸鹽組成復雜,

硅、氧原子通過共用氧原子形成各種不同的硅酸根陰離子，一種層狀硅酸根陰離子結構如圖3所示。

下列說法正確的是(D)

XAXA1A1

XXX

XXX

V▽V

圖3

A.基態(tài)Si原子核外電子有14種空間運動狀態(tài)

B.二氧化硅中硅原子的配位數(shù)是2

C.圖2中Si原子的雜化軌道類型是sp2

D.圖3層狀硅酸根陰離子結構中硅和氧的原子個數(shù)之比為2:5

【解析】基態(tài)Si原子的電子排布式為Is22s22P63s23P：原子核外的電子有8種空間運動狀態(tài)，A

錯誤；二氧化硅中硅原子的配位數(shù)是4,B錯誤；Si。?晶體的結構中有頂角相連的硅氧四面體，所以Si

原子的雜化軌道類型是sp\C錯誤；由圖3可知，每個硅氧四面體分別以三個頂角氧和其他相鄰的三

個硅氧四面體共享，根據均攤法，每個硅氧四面體含有的氧原子數(shù)為3X^+1=2.5,含有的硅原子數(shù)

為1,則硅和氧的原子個數(shù)比為1：2.5=2：5,D正確。

10.(2023?廈門一中)下列敘述正確的是(C)

A.CO?和SiO?都是酸性氧化物，所以二者物理性質相似

B.因為CaCOs+SiO。屬遢CaSiOs+CO?t,所以硅酸的酸性比碳酸強

C.COz和SiO?都能與碳反應，且都作氧化劑

D.SiOz既能和NaOH反應，又能和HF反應，所以二氧化硅屬于兩性氧化物

【解析】CO?和SiO?都是酸性氧化物，化學性質相似，但物理性質差別很大，A錯誤；硅酸的酸性

比碳酸弱，反應之所以發(fā)生，是因為CO?為氣體，可以脫離反應體系，B錯誤；SiOz與堿反應生成鹽和

水，與HF反應不能生成鹽，所以SiO2沒有兩性，它屬于酸性氧化物，D錯誤。

11.下列關于硅及其化合物的敘述正確的是(B)

A.晶體硅可用于制造石英光導纖維

B.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產品

C.二氧化硅在電子工業(yè)中是重要的半導體材料

D.二氧化硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料

【解析】二氧化硅可用于制造光導纖維，A錯誤；晶體硅在電子工業(yè)中是重要的半導體材料，C

錯誤；硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料，D錯誤。

12.(2023?湖北聯(lián)考)氮化硅(SisND常用作飛船返回艙耐高溫結構材料，可由石英和焦炭在高溫

的氮氣中通過以下反應制備：3Si02+6C+2N2=Si3N4+6C0o下列說法錯誤的是(D)

A.SiO?和SisN,均屬于共價晶體

B.基態(tài)硅原子核外電子有8種空間運動狀態(tài)

C.對石英進行X射線衍射實驗可確定其是否為晶體

D.C3N4與Sig結構相似,硬度：CsNKSiNi