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第五章《化学生产中的重要非金属元素》导学案
第三节 无机非金属材料
【学习目标】1、通过阅读交流，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要
用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。
2、通过自主学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非
金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。
3、联系生活实际和现代科技成果，了解粗硅的制法和高纯硅的提纯原理及纳米材料的类别结构特
点、性能和用途，感受化学就在身边，培养科学探究的精神和社会责任感。
【学习重点】玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途，普通玻璃
的主要成分。
【学习难点】硅酸盐的结构特点、高纯硅的制备方法及原理。
【课前预习】
旧知回顾：1. 地壳中含量最多的元素是_ 氧 _,其次是_硅，含量占_26.3%_，含量最多的金属元素是_铝
_。
2.CO 是一种 无 色 气_体，_微_溶于水，固态CO 俗称 干冰 。CO 是__酸__性氧化物，能与水、
2 2 2
碱性氧化物、碱 等反应，其化学（或离子）方程式为 ① CO +H O== H CO 、 ② CO +CaO ==Ca(OH) _ 、
2 2 2 3 2 2
③ CO + 2 NaOH ==Na CO+H O_。
2 2 3 2
新知预习：1.硅酸盐结构复杂，一般 不 溶于水，性质很 稳定 。最简单的硅酸盐是 硅酸钠 。硅酸
盐可用氧化物的形式表示，如硅酸钠（NaSiO）可表示为 N aO·SiO 、镁橄榄石（MgSiO）可表示为
2 3 2 2 2 4
2 M g O ·SiO 。硅酸盐的主要产品有 陶瓷 、 水泥 、 玻璃 。硅的主要用途是 半导体材料（硅芯片、光
2
电池等）
2.分别写出SiO 与CaO、NaOH、溶液反应的化学方程式：SiO ＋ CaO ===== CaSiO ； SiO ＋
2 2 3 2
2NaOH == =Na SiO ＋ H O ；与NaCO 反应：固体高温条件下SiO ＋ N aCO ===== Na SiO ＋ CO ↑
2 3 2 2 3 2 2 3 2 3 2
3.新型无机非金属材料具有一些特殊的功能。如含4%硅的硅钢具有 导磁 性，主要用作 变压器的
铁芯 ；人工合成的硅橡胶是最好的 既耐高温又耐低温 的橡胶，用于 火箭、飞机、导弹的零件和绝
缘材料 ；人工制造的分子筛，主要用作 吸附剂和催化剂 。
【课中探究】
情景导入：材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属
材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以
及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料
相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。（见PPT视频）
一、硅酸盐材料活动一、硅酸盐的组成及结构
任务一、阅读教材P19页内容，回答无机非金属材料的性能、用途和组成分别是什么？
含有元素： 硅氧等元素
性能： 耐高温、抗腐蚀、硬度高、特殊的光学、电学等性能
无机非金
【答案要点】①
属材料
分类： 传统无机非金属材料、新型无机非金属材料
应用： 日常生活应用、航空航天领域、新能源领域、信息领域
②通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：硅酸钠(Na SiO)：NaO·SiO 。
2 3 2 2
长石(KAlSi O)：KO·Al O·6SiO。
3 8 2 2 3 2
【注意】硅酸盐氧化物形式的改写：
① 书写形式：
② 化学计量数
例如：钠长石(NaAlSi O)不能写成NaO·Al O·3SiO，应写成NaO·Al O·6SiO。
3 8 2 2 3 2 2 2 3 2
任务二、讨论交流：结合教材“资料卡片”，思考硅酸盐的结构、性质、用途有何特点？
【答案要点】①硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，硅酸盐是一类结构复杂的物质，
一般都不溶于水，化学性质很稳定。
②在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O， Si在中心，O在四面体的4个顶
角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。
。
③硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳
定、耐腐蚀等特点。
【对应练习】1．下列说法正确的是（ ）
①构成岩石与许多矿物的基本元素是碳
②二氧化硅晶体的基本结构单元中，每个Si周围结合4个O
③使用量最大的无机非金属材料是：陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品
④硅胶多孔，吸附能力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载体
A．①②③④ B．②③④ C．①④ D．②③
【答案】B【解析】①硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位，在自然界中硅主要以化合物二氧化硅、硅酸盐等
的形式存在，二氧化硅、硅酸盐等硅的化合物是构成岩石和许多矿物的主要成分，因此可以说硅是构成岩
石与许多矿物的基本元素，①错误；②二氧化硅晶体的基本结构单元中，每个Si原子与4个O原子形成4
个Si-O共价键；每个O原子与2个Si原子形成Si-O共价键，这种结构向空间扩展就形成了立体网状结
构，其中含有的Si、O原子个数比是1：2，②正确；③陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品是使用量最大的传
统无机非金属材料，③正确；④硅胶多孔，表面积大，吸附能力强，常用作干燥剂，也可用作催化剂的载
体，使反应物充分接触发生反应，④正确；综上所述可知：说法正确的是②③④，故合理选项是B。
2．我国是一个拥有五千年文化传承的文明古国，下列国宝级文物主要由硅酸盐制成的是（ ）
选项 A B C D
文物
《四羊方尊》 《千里江山图》 《青铜神树》 陶兵马俑
名称
国家博物馆 故宫博物院 三星堆博物馆 秦始皇博物馆
【答案】D
【解析】A项，四羊方尊主要成分为铜合金，错误；B项，千里江山图主要材料为纤维素，错误；C
项，青铜神树的主要成分为铜合金，错误；D项，兵马俑为陶俑主要材料为硅酸盐，正确。
活动二、三种常见的硅酸盐产品
任务一、阅读教材P20-21页内容，思考制备三种常见的硅酸盐产品的制作原理及主要原料、设备、成
分分别是什么？填写表格内容。
【答案要点】①三种常见硅酸盐产品的性能及应用：
硅酸盐产品 性能 应用
新石器时代就能烧制(China瓷都),唐宋时期 生产建筑材料、绝缘材
达到鼎盛：青花瓷、唐三彩。陶瓷具有抗氧 料、日用器皿、卫生洁
化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型 具等。
陶瓷
等。
玻璃无固定的熔沸点，在一定温度范围内软 生产建筑材料、光学仪
化。 器和各种器皿，制造玻
璃纤维用于高强度复合
玻璃
材料。不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸 一种非常重要的建筑材
盐,碳酸盐与酸反应会放出CO。制水泥过程 料，大量用于建筑和水
2
中加入石膏的作用是调节水泥硬化速率。 利工程。
水泥
②三种常见的硅酸盐产品的制备比较：
硅酸盐产品 原料 反应原理 主要设备 主要成分
发生复杂的物理和化学变化（不
陶瓷 黏土 － Al O·2SiO·2H O
作要求） 2 3 2 2
NaCO＋SiO=====NaSiO ＋
纯碱、石灰 2 3 2 2 3 NaSiO、CaSiO 和
玻璃 CO↑、CaCO ＋SiO=====CaSiO 玻璃窑 2 3 3
石、石英砂 2 3 2 3 SiO
＋CO↑ 2
2
硅酸三钙(3CaO·SiO )、
石灰石、黏 发生复杂的物理和化学变化（不 水泥回转 2
水泥 硅酸二钙(2CaO·SiO )、
土 作要求） 窑 2
铝酸三钙(3CaO·Al O)
2 3
任务二、问题探究：（1）工业上利用焦炭与SiO 在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性
2
大于硅？
【答案要点】氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况（如溶液）下发生的反应，上述反应是在
高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。
（2）根据反应NaCO＋SiO=====NaSiO ＋CO↑，能否证明硅酸的酸性比碳酸强？若不能，又该
2 3 2 2 3 2
如
何证明？
【答案要点】①不能。因该反应不是在溶液中进行，所以不能证明硅酸的酸性强于碳酸的酸性。
②可以利用下图装置和方法来证明硅酸和碳酸酸性的强弱：
化学方程式：NaSiO + CO+H O = HSiO(胶体)+ 2NaCl
2 3 2 2 2 3
【对应练习】1．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代
精美的青瓷工艺品，玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
【答案】C【解析】A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，不是玻璃，A错误；B．水泥的原料是黏土和石灰
石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，B错误；C．硅酸盐性质稳定，熔点
较高，所以硅酸盐制品一般具有性质稳定、熔点较高的特点，C正确；D．沙子主要成分是二氧化硅，为
氧化物，不是硅酸盐，D错误；故答案选C。
2．下列说法不正确的是（ ）
A．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
B．普通玻璃以纯碱、石灰和石英砂为原料，发生复杂的物理和化学变化制得
C．普通硅酸盐水泥以黏土和石灰石为主要原料
D．向水泥中加入适量的石膏可以调节水泥硬化速率
【答案】B
【解析】A项，陶瓷是以粘性较高、可塑性较强的黏土为主要原料，经高温烧结而成，正确；B项，
生产普通的原料是玻璃以纯碱、石灰石和石英砂，而不用石灰，经混合，发生复杂的物理和化学变化制
得，错误；C项，普通硅酸盐水泥以黏土和石灰石为主要原料，由硅酸盐水泥熟料、5%－20%的混合材料
及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，正确；D项，向水泥中加入适量的石膏可以调节水泥硬化速率，
在水泥粉磨时，若不掺加石膏或掺加的石膏量不足时，水泥会发生瞬凝现象，正确。
二、新型的无机非金属材料
活动一、硅和二氧化硅
任务一、阅读课本P21最后两自然段，思考硅在自然界的存在、结构、用途和制备方法分别是什么？
完成表格内容。
【答案要点】①硅的存在、结构及用途：
存在 结构 周期表中位置 用途
含量 存 在 形 第三周期、第 Si导电性介于导体和
态 ⅣA族 绝缘体之间,是良好的
半导体材料,硅是信息
地壳中居 氧 化 物 结构示意图：
技术的关键材料
第二位 和 硅 酸
盐
空间结构：
②高纯硅的制备
a.高纯硅的制备流程:
b.高纯硅的制备原理（主要化学反应）：SiO＋2C═══Si（粗）＋2CO↑；
2Si（粗）＋3HCl═══SiHCl ＋H；SiHCl ＋H═══Si（纯）＋3HCl。
3 2 3 2
任务二、问题探究：（1）碳和硅原子结构相似，为什么SiO 和CO 的物理性质差别很大，化学性质
2 2
有哪些相同点和不同点？
【答案要点】①SiO 和CO 的物理性质差别很大的原因：SiO 是立体网状结构的晶体，不存在SiO 分
2 2 2 2
子，而CO 是由碳、氧原子结合成的分子，微粒间的作用力远小于SiO。
2 2
②SiO 和CO 都属于酸性氧化物，但SiO 与水、一般的酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧
2 2 2
化物反应。
③高温下，SiO 能与部分盐反应，如SiO ＋NaCO=====NaSiO ＋CO↑、SiO ＋CaCO =====CaSiO
2 2 2 3 2 3 2 2 3 3
＋CO↑。
2
④CO 和SiO 的比较：
2 2
物质 二氧化硅 二氧化碳
存在于岩石、沙子、石英、水
存在 空气，燃料的燃烧产物
晶、硅藻土中
固体，难溶于水，熔、沸点高， 通常情况下为无色无味气体，密度
物理性质
硬度大 比空气大，微溶于水
①与水反应 不反应 CO＋HO HCO
2 2 2 3
只与氢氟酸反应
②与酸反应 不反应
SiO＋4HF===SiF ↑＋2HO
2 4 2
化学 ③与碱液 SiO 2 ＋2NaOH===Na 2 SiO 3 ＋H 2 O CO ＋2NaOH===Na CO ＋HO 或
2 2 3 2
性质 (NaOH)反应 (盛碱液的试剂瓶用橡皮塞) CO 2 ＋NaOH===NaHCO 3
如与CaO反应： 如与NaO反应：
④与碱性氧化物 2
反应
SiO＋CaO═══CaSiO CO＋NaO===Na CO
2 3 2 2 2 3
⑤与碳反应 SiO＋2C═══Si＋2CO↑ CO＋C=====2CO
2 2
用途 制饰品、坩埚、光导纤维 干冰用于人工降雨
（2）实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？
【答案要点】①NaOH溶液能与玻璃中的SiO 反应生成 NaSiO ：SiO ＋2NaOH =Na SiO ＋HO，硅
2 2 3 2 2 3 2
酸钠水溶液有粘性，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装 NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶
塞。
②Na SiO 的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。
2 3
【对应练习】1．下列关于SiO 的叙述正确的是（ ）
2
①SiO 能与水反应生成硅酸
2
②SiO 对应的水化物是可溶性弱酸
2
③硅原子和碳原子的最外层电子数相同，SiO 和CO 的分子结构也相同
2 2
④SiO 既能与氢氧化钠溶液反应又能与氢氟酸反应，故SiO 是两性氧化物
2 2
⑤SiO 中硅元素为 价，故SiO 具有氧化性
2 2⑥在SiO 中，每个硅原子结合2个氧原子
2
A．①③⑤ B．①②④⑥ C．③ D．⑤
【答案】D
【解析】①SiO 不与水反应；②SiO 对应的水化物HSiO(弱酸)不溶于水；③SiO 晶体中不存在单个
2 2 2 3 2
的SiO 分子，且每个硅原子与4个氧原子结合，而二氧化碳分子中1个碳原子与1个氧原子形成两条共价
2
键，结构式为O=C=O，所以二者的分子结构不同；④二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有盐
生成，与碱反应生成盐和水，所以二氧化硅属于酸性氧化物，不属于两性氧化物；⑤SiO 具有弱氧化性，
2
如高温条件下被碳还原制取粗硅：SiO+2C=====Si+2CO↑；⑥SiO 晶体中不存在单个的SiO 分子，且每
2 2 2
个硅原子与4个氧原子结合；结合以上分析可知，不正确的有①②③④⑥，只有⑤正确；故选D。
2.高炉冶炼的粗硅难以满足使用过程中的纯度要求，因此需对粗硅进行进一步的提纯。工业上采用Si
与HCl在350℃左右反应生成SiHCl ，之后将其还原、结晶得到高纯度的单晶硅产品。已知SiHCl 的熔点
3 3
为-128℃，沸点为33℃，且遇O 与HO均剧烈反应。现要在实验室中制取少量SiHCl ，其实验装置如下
2 2 3
图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．工业上用过量的焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，发生的反应为SiO+C=====Si+CO ↑
2 2
B．使用浓HSO 和NaCl混合加热制取HCl利用了浓HSO 的脱水性
2 4 2 4
C．冰盐浴的目的为降低收集容器的温度，使SiHCl 冷凝为液体
3
D．可以用无水CaCl 、硅胶等固体干燥剂替换干燥管中的碱石灰
2
【答案】C
【解析】浓硫酸与NaCl固体混合加热发生复分解反应产生NaSO 和HCl，HCl气体经浓硫酸干燥后
2 4
与粗硅发生反应产生SiHCl ，然后经冰盐浴降温后冷凝为液体物质，多余的HCl可以被干燥管的碱石灰吸
3
收然后排放，碱石灰还可以吸收空气中的HO蒸气，防止SiHCl3遇水剧烈反应导致变质。A．工业上用过
2
量的焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，发生反应产生Si、CO，反应的化学方程式为SiO2+2C=====Si+2CO↑，
A错误；B．使用浓HSO 和NaCl混合加热制取HCl利用了浓H2SO4的高沸点、难挥发性，而不是其脱
2 4
水性，B错误；C．由于SiHCl 的熔点为-128℃，沸点为33℃，所以冰盐浴的目的为降低收集容器的温
3
度，使SiHCl3冷凝为液体，C正确；D．干燥管中的碱石灰是碱性干燥剂，可以吸收HCl尾气，并可以防
止空气中的水分进入收集容器，而不能用无水CaCl 、硅胶等固体干燥剂替换，D错误；故合理选项是C。
2活动二、常见两种新型无机非金属材料
任务一、阅读教材P23页内容，结合“科学·技术·社会”栏目，回答常见新型陶瓷的种类、成分、性
能及主要用途有哪些？填写表格内容。
【答案要点】
新型材料 成分 性能 主要应用
金刚砂 碳化硅(SiC) 硬度大、耐高温 、 磨料、耐高温结构材料、
抗氧化 耐高温半导体材料
高温结构陶瓷 碳化硅、氮化硅、金属氧 耐 高温 、抗氧 用于火箭发动机、汽车发
化物 化、耐腐蚀 动机和高温电极材料等
压电陶瓷 钛酸盐、锆酸盐等 能实现机械 能和电 用于滤波器、扬声器、超
能的相互转化 声波探伤器和点火器等
透明陶瓷 氧化铝、氧化钇等氧化物 具有优异的光学性 用于高压钠灯、激光器、
透明陶瓷；氮化铝、氟化 能、耐高温、 绝缘 高温探测窗等
钙等非氧化物透明陶瓷 性好
超导陶瓷 — 临界温度下具有超 用于电力、交通、医疗等
导性 领域
任务二、阅读教材P23-24页内容，回答常见碳纳米材料的种类、性能及用途有哪些？填写表格内容。
【答案要点】 ①碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、
碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
②碳纳米材料的分类及用途
碳纳米材料 概念 性能 用途
富勒烯 由碳原子构成的 — C 的发现为纳米科学提
60
一系列笼形分子 供了重要的研究对象,开
的总称,其中C 是 启了碳纳米材料的研究
60
富勒烯的代表物 和应用的新时代,如用C
60
作车轮的“纳米汽
车”。
碳纳米管 由石墨片层卷成 比表面积大，有相当 生产复合材料、电池和
的管状物，具有 高的强度和优良的电 传感器等
纳米尺度的直径 学性能
石墨烯 只有一个碳原子 电阻率低、热导率 在光电器件、超级电容
直径厚度的单层 高，具有很高的强度 器、电池、复合材料等石墨 方面的应用研究正在不
断深入
【对应练习】1.下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
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不同
【答案】B
【解析】无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材
料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具
有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优
良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。
2．北京冬奥会上科技元素“星光熠熠”，向世界展现了一个现代化的中国。212项技术在冬奥会上得
以应用，如含有石墨烯的智能服饰、铝合金管材和光导纤维等等。下列有关说法中，不正确的是（ ）
A．石墨烯是一种电阻率低、热导率高的具有优异性能的新型材料
B．我国提出网络强国战略，光缆线路总长超过三千万公里，光缆的主要成分是二氧化硅
C．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅
D．富勒烯及“超轻海绵”使用的石墨烯是新型无机非金属材料
【答案】C
【解析】A．石墨烯是单层二维蜂窝状结构碳单质，是具有优异的光学、电学、力学特性的新型材
料，故A正确；B．光缆的主要成分是二氧化硅，故B正确；C．芯片的关键材料是单质硅，故C错误；
D．富勒烯及石墨烯都是碳单质，是新型无机非金属材料，故D正确；选C。
【课后巩固】1．（易）教材作业：P25页练习2、3、4、5
2．化学知识与科技、生产、生活有密切的关系。下列叙述中错误的是（ ）
A．“天宫二号”空间运行的动力源泉——太阳能电池帆板，其核心材料为晶体硅
B．“天问一号”火星车使用的保温材料——纳米气凝胶，具有丁达尔效应
C．三星堆二号祭祀坑出土商代的铜人铜像填补了我国考古学、青铜文化史上的诸多空白。青铜器的
出土表明我国商代已经掌握冶炼铜技术
D．“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的半导体材料为二氧化硅【答案】D
【解析】A．宫二号使用的光伏太阳能电池的核心材料是半导体硅，天宫二号使用的光伏太阳能电池
是将太阳能转化为电能，A正确；B．“天问一号”火星车使用的热控材料是新型保温材料-纳米气凝胶，
属于胶体，能够产生丁达尔效应，B正确C．青铜器的主要成分是铜单质，商代的铜人铜像，说明此时我
国已经掌握炼铜技术，C正确；D．单质硅是半导体材料，芯片中的半导体材料为单质硅，D错误；故选
D。
3.下列关于日常现象与生活常识的解释中错误的是（ ）
A．卤水点豆腐、伤口上涂抹氯化铁溶液止血均利用了胶体的聚沉原理
B．陶瓷、水泥、玻璃均为硅酸盐制品，属于无机非金属材料
C．铝合金不易发生锈蚀是因为铝在常温下不与空气中的氧气反应
D．一氧化碳难溶于水，在火炉边放一盆水无法防止一氧化碳中毒
【答案】C
【解析】A．豆浆，血液属于胶体，所以应具备胶体的性质，在遇到电解质溶液、加热、电性相反的
电解质的时候都会聚沉，A正确；B．玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸盐类，都属于传统的无机非金
属材料，B正确；C．铝合金不易锈蚀是因为铝在常温下与氧气反应生成一层致密的氧化膜，阻止内部的
铝与氧气继续反应，C错误；D．一氧化碳有毒,不溶于水，火炉旁边放盆，水不能防一氧化碳中毒，D正
确；故选C。
4．我国科学家制得了二氧化硅超分子纳米管，其微观结构如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．二氧化硅属于酸性氧化物 B．二氧化硅超分子纳米管不与任何酸反应
C．光导纤维的主要成分是二氧化硅 D．二氧化硅与碱的反应是非氧化还原反应
【答案】B
【解析】A项，二氧化硅可与NaOH溶液发生反应SiO＋2NaOH＝NaSiO＋HO，属于酸性氧化
2 2 3 2
物，正确，不符合题意；B项，二氧化硅可与HF发生反应SiO＋4HF＝SiF↑＋2HO，所以二氧化硅超分
2 4 2
子纳米管可与HF这种酸发生反应，错误，符合题意；C项，二氧化硅可用于生产光导纤维，所以光导纤
维的主要成分是二氧化硅，正确，不符合题意；D项，二氧化硅与碱的反应，如SiO＋2NaOH＝NaSiO
2 2 3
＋HO等，反应过程中所有元素的化合价均未发生变化，所以是非氧化还原反应，正确，不符合题意。
2
5.下列说法不正确的是（ ）
A．二氧化碳密度比空气大，可做镁着火的灭火剂B．硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料
C．光导纤维的主要成分是二氧化硅
D．青花瓷胎体的原料为高岭土[AlSi O(OH) ]，若以氧化物形式表示为Al O·2SiO·2H O
2 2 5 4 2 3 2 2
【答案】A
【解析】A．二氧化碳能与镁发生化学反应，不能用作镁着火的灭火剂，故A错误；B．硅晶体的导
电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，电子工业上用途广泛，故B正确；C．光导纤维的主
要成分是二氧化硅，晶体硅是重要的半导体材料，故C正确；D．依据元素化合价代数和为0，分析硅酸
盐用氧化物形式书写，青花瓷胎体的原料为高岭土[AlSi O(OH) ]，若以氧化物形式科表示为：
2 2 5 4
Al O•2SiO •2H O，故D正确；故选：A。
2 3 2 2
6．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业上制备高纯硅的工艺流程如图所示：
下列说法正确的是（ ）
A．硅在自然界中主要以游离态形式存在
B．电弧炉中发生的反应为SiO＋C====Si＋CO↑
2 2
C．在还原炉里发生的反应中，还原剂是SiHCl
3
D．含60 kg SiO 的石英砂，理论上最多可制得28 kg高纯硅
2
【答案】D
【解析】各步发生的反应为：电弧炉SiO ＋2C====Si＋2CO↑，流化床反应器Si＋3HCl====SiHCl ＋
2 3
H ，还原炉SiHCl ＋H====Si＋3HCl。A项，硅在自然界中主要存在于硅酸盐、二氧化硅等化合物中，以
2 3 2
化合态形式存在，错误；B项，电弧炉中发生的反应为二氧化硅与碳反应生成硅和一氧化碳，SiO ＋
2
2C====Si＋2CO↑，错误；C项，在还原炉里发生的反应中，还原剂是H ，SiHCl 中的硅化合价降低，是
2 3
氧化剂，错误；D项，根据关系式：SiO～Si，含60 kg SiO 的石英砂，理论上最多可制得×28 g·mol－1＝28
2 2
000 g＝28 kg高纯硅，正确。
7．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就
已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是( )
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶
口粘在一起
【答案】B
【解析】A．普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，故A正
确；B．玻璃是混合物，没有固定的熔点，故B错误；C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化
硅，组成也可表示为NaO·CaO·6SiO ，故C正确；D．二氧化硅易与烧碱溶液反应生成NaSiO，NaSiO
2 2 2 3 2 3
具有很强的黏合性，因此盛有NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，故D正确；故答案为B。
8.世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。
(1) 铝 板 易 被 烧 碱 腐 蚀 ， 玻 璃 易 被 氢 氟 酸 腐 蚀 ， 原 因 分 别 为 ：
____________________________________、
___________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是____________________。制备普通玻璃的主要
反应方程式为________________________________(任写一个)。
(3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是
______________(填化学式)。
(4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是________(填字母)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
【答案】(1)2Al＋2NaOH＋2HO===2NaAlO＋3H↑ SiO＋4HF===SiF ↑＋2HO
2 2 2 2 4 2
(2)石灰石 SiO＋NaCO=====NaSiO＋CO↑(或SiO＋CaCO =====CaSiO ＋CO↑)
2 2 3 2 3 2 2 3 3 2
(3)SiO (4)D
2
【解析】(1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，反应的化学方程式分别为 2Al＋2NaOH＋
2HO===2NaAlO＋3H↑、SiO＋4HF===SiF ↑＋2HO。(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原
2 2 2 2 4 2
料为石灰石。制备普通玻璃的主要反应方程式有 SiO ＋NaCO=====NaSiO ＋CO↑或 SiO ＋
2 2 3 2 3 2 2
CaCO =====CaSiO ＋CO↑。(4)普通玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A错误；石英
3 3 2
玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故B错误；氧化铝坩埚中的氧化铝能够与熔融的氢氧
化钠反应，故C错误；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D正确。
