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专练 16 碳、硅及其化合物新型无机非金属材料
授课提示：对应学生用书31页
一、选择题
1.[2022·辽宁卷]北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是（ ）
A.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料
B.火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料
C.冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料
D.短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料
答案：B
解析：花岗岩的主要成分是石英、云母、长石等矿物，属于无机非金属材料，A正确；
碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，属于无机非金属材料，B错误；金
属奖牌属于合金材料，C正确；聚乙烯属于有机高分子材料，D正确。
2.[2022·广东卷]广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列
文物主要由硅酸盐制成的是（ ）
文物
选项 A.南宋鎏金饰品 B.蒜头纹银盒
文物
选项 C.广彩瓷咖啡杯 D.铜镀金钟座
答案：C
解析：鎏金饰品属于金属材料，A项错误；纹银盒的主要成分是银，B项错误；瓷质
咖啡杯的主要成分是陶瓷，属于硅酸盐材料，C项正确；铜镀金钟座的主要成分是合金，
D项错误。
3.[2024·吉林东北师大附中一模]“中国名片”有中国航天、军事、天文等，这些领域
的发展受到全世界瞩目，而这些领域与化学有着密切的联系。下列说法不正确的是
（ ）A.“天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转化为电能
B.“蛟龙”号潜水器所使用的钛合金材料具有强度大、密度小、耐腐蚀等特性
C.5G技术的应用离不开光缆，我国光缆线路总长度超过了三千万千米，光缆的主要成
分是晶体硅
D.港珠澳大桥设计使用寿命120年，水下钢柱镶锌块是利用牺牲阳极的阴极保护法防
腐蚀
答案：C
解析：“天宫二号”空间实验室的硅电池板是为空间实验室提供电能的装置，可以将
光能转化为电能，A正确；“蛟龙”号潜水器所使用的钛合金是合金材料，具有强度大、
密度小、耐腐蚀、耐热等特性，B正确；光缆的主要成分是二氧化硅，C错误；水下钢柱
镶锌块，铁和锌在水中形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳
极的阴极保护法，D正确。
4.[2022·河北卷]定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的
是（ ）
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO 和MgO
2
C.陶瓷烧制的过程为物理变化
D.白瓷的白色是因铁含量较高
答案：A
解析：传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；
陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO 和MgO，B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反
2
应，有新物质生成，属于化学变化，C错误；由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，白
瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误。
5.[2024·云南昆明摸底]在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固定碳。下列说法错误
的是（ ）
A.该循环过程中未涉及氧化还原反应
B.光合作用能将太阳能转化为化学能
C.钙化作用涉及的离子方程式之一为
Ca2＋＋2HCO===CaCO ↓＋CO↑＋HO
3 2 2
D.吸收作用中产生HCO的途径为CO
2
＋H
2
O⇌H
2
CO
3
，H
2
CO 3⇌HCO＋H＋
答案：A
解析：光合作用中，利用太阳能将二氧化碳、水转化为（CHO） 和O ，发生的是氧
2 n 2
化还原反应，A项错误；由图可知，光合作用将太阳能转化为化学能，B项正确；NaHCO
3
和NaCO 与CaCl 发生的离子反应分别为Ca2＋＋2HCO===CaCO ↓＋CO↑＋HO、Ca2＋
2 3 2 3 2 2
＋CO===CaCO
3
↓，C 项正确；二氧化碳溶于水，发生反应：CO
2
＋H
2
O⇌H
2
CO
3
，
H
2
CO 3⇌H＋＋HCO，D项正确。
6.工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是 （
）A.在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、CO 气体、冰晶石
2
B.石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应
C.在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D.黄铜矿（CuFeS）与O 反应产生的Cu S、SO 均是还原产物
2 2 2 2
答案：C
解析：在铝土矿制备较高纯度Al的过程中除用到NaOH溶液、CO 气体、冰晶石，还
2
用到盐酸，A 错误；石英不属于盐，不能与盐酸反应，B 错误；由方程式 SiO ＋
2
2C=====Si＋2CO↑可知在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，C正确；
SO 是氧化产物，D错误。
2
7.下列说法正确的是（ ）
①N95口罩对新型冠状病毒有明显阻隔作用，其主要生产原料聚丙烯属于新型无机非
金属材料
②硅酸可用于制备硅胶，硅胶可用作袋装食品、瓶装药品的干燥剂
③Mg2＋、H＋、SiO、SO在水溶液中能大量共存
④向含有K＋、Na＋、Br－、SiO的溶液中通入CO 后各离子仍能大量存在
2
⑤SiO 不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
2
⑥硅酸钠可制备木材防火剂，也可用于制备硅酸胶体
⑦Si→SiO→HSiO 均能一步转化
2 2 3
A.①⑤⑥ B．①②⑥⑦
C.②⑥ D．③④⑥
答案：C
解析：聚丙烯是有机高分子材料，①错误；硅胶具有较强的吸水性，且无毒，可作干
燥剂，②正确；H＋与SiO会生成HSiO 沉淀，不能大量共存，③错误；向含有K＋、Na
2 3
＋、Br－、SiO的溶液中通入CO ，会生成HSiO 沉淀，④错误；SiO 可与氢氟酸反应，⑤
2 2 3 2
错误；硅酸钠具有较好的耐热性，可制备木材防火剂，也可用于制备硅酸胶体，⑥正确；
SiO→HSiO 不能一步实现转化，⑦错误。
2 2 3
8.[2023·湖北卷]工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂――→粗硅――→SiHCl ――→高纯硅
3
下列说法错误的是（ ）
A.制备粗硅的反应方程式为
SiO＋2C=====Si＋2CO↑
2
B.1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023C.原料气HCl和H 应充分去除水和氧气
2
D.生成SiHCl 的反应为熵减过程
3
答案：B
解析：SiO 和C在高温下发生反应生成 Si和CO，因此，制备粗硅的反应方程式为
2
SiO ＋2C=====Si＋2CO↑，A说法正确；在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共
2
价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1 mol Si含Si—Si键
的数目约为2×6.02×1023，B说法错误；HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以
将HCl氧化；H 在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与SiHCl 在高温
2 3
下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和H 应充分去除水和氧气 ，C说法正确；Si＋
2
3HCl（g）=====SiHCl （g）＋H （g），该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成
3 2
SiHCl 的反应为熵减过程，D说法正确；综上所述，本题选B。
3
9.[2024·广州市综合测试]化学推动科技进步。下列说法不正确的是（ ）
A.祝融号探测器发现火星上存在橄榄石（MgFe SiO），其成分属于无机化合物
x 2－x 4
B.天和核心舱电推进系统中使用的氮化硼陶瓷，其属于新型无机非金属材料
C.奋斗者号载人潜水器球壳，其原料中的46Ti与47Ti互为同位素
D.月壤样品中发现天然玻璃纤维，该纤维中的SiO 属于分子晶体
2
答案：D
解析：SiO 属于共价晶体，D项错误。
2
10.多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池等的主要原料。已知多
晶硅第三代工业制取流程如图所示：
下列说法错误的是（ ）
A.Y、Z分别为H、Cl
2 2
B.制取粗硅时焦炭与石英发生副反应生成碳化硅，该副反应中，氧化剂与还原剂的物
质的量之比为1∶2
C.SiHCl 极易水解，产物为HSiO、H、HCl，据此推测SiHCl 中硅为＋2价
3 2 3 2 3
D.多晶硅是硅的一种同素异形体
答案：C
解析：电解饱和食盐水得到NaOH、H 、Cl ，Y和Z点燃下能够发生反应，即X为
2 2
NaOH，根据流程中，SiHCl 被还原成Si，即Y为H ，Z为Cl ，故A说法正确；焦炭和石
3 2 2
英发生的副反应：SiO ＋3C=====SiC＋2CO↑，焦炭既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还
2
原剂物质的量之比为1∶2，故B说法正确；SiHCl 水解的产物是HSiO 、H 、HCl，推出
3 2 3 2
SiHCl 中H应为－1价，即Si的化合价为＋4价，故C说法错误；多晶硅为单质，是硅的
3
一种同素异形体，故D说法正确。
二、非选择题
11.Ⅰ.在工业中加热条件下利用镁制取硅：2Mg＋SiO=====2MgO＋Si，同时有副反应
2
发生：2Mg＋Si=====MgSi，MgSi遇盐酸迅速反应生成SiH （硅烷），SiH 在常温下是
2 2 4 4
一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO 反应的实验装置：
2（1）由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管
中的固体药品可选用 （填序号）。
a.石灰石 b．锌粒 c．纯碱
（2）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是 ，当反应
开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮
的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为
________________________________________________________________________。
Ⅱ.草酸晶体受热分解产物中含有CO和CO 气体，为验证气体中含有CO气体，可用
2
下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验：
（4）该实验方案设计的装置中，按气体流向依次连接的合理顺序为
________________________________________________________________________。
（5）能证明混合气体中有CO的实验现象是 。
（6）若不用F装置，则多余的CO气体将如何处理 。
答案：（1）b
（2）让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响 该反应为放热反应，
可利用自身放出的热量维持反应进行
（3）MgSi＋4HCl===2MgCl ＋SiH↑，SiH＋2O===SiO ＋2HO
2 2 4 4 2 2 2
（4）C→A→D→E→A→F
（5）E中黑色粉末变为红色；前一个A中澄清石灰水无明显现象，后一个A中澄清石
灰水变浑浊
（6）先通入C装置除去CO 气体后，再将剩余的气体点燃
2
解析：（1）Mg可以与CO 反应生成氧化镁和碳，Mg与氢气不能发生反应，因此可
2
用氢气作为保护气，选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥；（2）装置中有空气，若不用氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前
应该先通氢气排尽装置中的空气；Mg与SiO 反应的条件是加热，停止加热后，反应能继
2
续进行，说明该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行；
（3）MgSi 遇盐酸迅速反应生成 SiH （硅烷），其反应的方程式为：MgSi＋
2 4 2
4HCl===2MgCl ＋SiH↑，SiH 常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为
2 4 4
SiH ＋2O===SiO ＋2HO，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星。
4 2 2 2
（4）要验证草酸晶体分解产物中有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO 的存在
2
来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO ，会对CO的检验造成干扰，所
2
以在检验CO前应将分解产物中的CO 除尽，可选用C装置来除去CO ，A装置用来检验
2 2
CO 是否除尽．将除去CO 的气体通过盛有无水氯化钙的装置D干燥，然后通过盛有CuO
2 2
的装置E，CuO将CO氧化为CO，再将气体通过盛有澄清石灰水的A装置，用来检验CO
2 2
的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。（5）若前一个装置A中澄清石灰水
不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO 已除尽；E中黑色CuO变红，同时其后的装置A
2
中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。（6）F装置的作用是收集CO
气体，以防污染环境，更换的方法是将气体先通入C装置除去CO 气体后，将CO点燃。
2
