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第 9 讲 无机非金属材料
【练基础】
1．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮
演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是( )
2．中华优秀传统文化涉及很多的化学知识。下列有关说法不正确的是( )
A．“自古书契多编以竹简，其用缣帛者(丝质品)谓之为纸”，这里的纸主要成分为纤维素
B．中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi O ，可改写成BaO·CuO·4SiO
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C．东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞的描述：“……得火则飞，不见埃尘，将欲制之，黄芽为
根。”这里的黄芽是指硫
D．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”。这里的瓦属于传统无
机非金属材料，主要成分为硅酸盐
3．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )
选项 材料 主要成分
A 刚玉、金刚石 三氧化二铝
B 大理石、石灰石 碳酸钙
C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐
D 沙子、石英 二氧化硅
4．下列关于SiO 和CO 的叙述不正确的是( )
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A．都是共价化合物
B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸
D．SiO 可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
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5．化学与社会、生活、科技有着密切的联系，下列说法正确的是( )
A．烧制陶瓷和石油的分馏均不涉及化学变化
B．明矾常用于水的净化和消毒杀菌
C．利用高纯硅制造的太阳能电池板可将光能直接转化为电能
D．航空母舰上用于舰载机降落拦阻索的特种钢缆，属于新型无机非金属材料
6．下列说法不正确的是( )A．SiO 能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃
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B．向NaSiO 溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
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C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si N
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D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
7．碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是( )
A．碳是构成有机物的主要元素
B．光合作用是将太阳能转化为化学能的过程
C．化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一
D．石油的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志
8．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )
A．CO 溶于水形成碳酸，SiO 难溶于水
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B．CO 通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
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C．高温下SiO 与碳酸盐反应生成CO
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D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
9．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结
构模型如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A．石墨烯是一种新型化合物
B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C．二者和石墨都是碳的同素异形体
D．氧化石墨烯具有一定的亲水性
10．灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H、CO和少量CO，为了检验产物中的H 和CO(设气体均
2 2 2被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是( )
A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯
B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H 和CO中的一种或两种
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D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H 和CO的目的
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【练提升】
11．工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下：
已知：流化床反应的产物中，除SiCl 外，还有SiHCl 、SiHCl、SiHCl、FeCl 等。下列说法正确的
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是( )
A．电弧炉中发生的反应为C＋SiO=====CO↑＋Si
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B．SiCl 进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯
4
C．每生产1 mol高纯硅，需要44.8 L(标准状况)Cl
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D．该工艺Si的产率高，符合绿色化学要求
12．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是( )
A.①②③均属于氧化还原反应
B．氢气和氯化氢均可循环利用
C．二氧化硅是一种坚硬难熔的固体
D．三氯甲硅烷(SiHCl )摩尔质量为135.5 g
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13．实验室用H 还原SiHCl (沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略
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去)，下列说法正确的是( )A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水
B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K
C．为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液
D．该实验中制备氢气的装置也可用于饱和食盐水与电石反应制备乙炔
14．水玻璃(Na SiO 溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是
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用稻壳灰(SiO：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：
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下列说法正确的是( )
A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值
B．操作A与操作B完全相同
C．该流程中硅元素的化合价未发生改变
D．反应器中发生的反应为氧化还原反应
15．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)下列物质不属于硅酸盐的是________(填标号)。
A．陶瓷 B．玻璃
C．水泥 D．生石灰
(2)SiO 是玻璃的主要成分之一，SiO 与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为__________________，工艺
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师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。
(3)用NaSiO 水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明NaSiO 可用作______________。NaSiO 可通过
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SiO 与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填标号)。
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A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)工业上常用2C＋SiO=====Si＋2CO↑制备粗硅，该反应物中所含元素化合价升高的物质是
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________(填化学式，下同)，氧化剂是________。
16．为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置。回答下列问题：
(1)A装置的作用是_______________________________________。
(2)实验后处理尾气的方法为________，发生反应的化学方程式为_______________。
(3)若实验时观察到_____________________________________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。
17．氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石
英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：
――→――→――→――→――→
其中—NH 中各元素的化合价与NH 相同。请回答下列问题：
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(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：
________________________________________________________________________。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________。
(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH ) 在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学
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式为________。
(4)在高温下将SiCl 在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件
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下化合生成A。写出SiCl 与B和C两种气体反应的化学方程式：
4
________________________________________________________________________。
18．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上
制取纯硅的一种方法：
请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：
(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有________(填反应代号)。
(2)写出反应③的化学方程式_________________________________________________。
(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 373～1 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是
_____________________________________________。
(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是________(填化学式)；分别通入W
溶液中能得到白色沉淀的气体是____________(填化学式)。
(5)工业上合成氨的原料H 的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的
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H，提纯水煤气得到纯净的H 的化学方程式为____________________________________________。
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19．高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图：
已知：①流化床反应器的主反应：Si＋3HCl=====SiHCl ＋H；
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②还原炉的主反应：SiHCl ＋H――→Si＋3HCl；
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③SiHCl 极易水解：SiHCl ＋3HO===H SiO＋H↑＋3HCl↑。
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回答下列问题：
(1)石英砂的主要成分为SiO，SiO 是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与
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烧碱反应生成盐和水的是________(填标号)。
A．Al B．Al O C．CuO D．NaHCO
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SiO 还能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为____________。
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(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为____________。若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，
石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________。
(3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是_________________________________________
________________________________________________________________________(答出两条即可)。
(4)流化床反应器中除SiHCl 外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl 、SiHCl、SiHCl
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等)，可以用分馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是
________________________________________________________________________。
(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是_____________________________________。
