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考点12 硅及其无机非金属材料
(好题冲关)
【基础过关】
1．(2023·广东省汕头市高三联考)中华文明源远流长，下列文物或物品属于无机非金属材料的是( )
A．战汉时期老青铜错金马
B．春秋战国青铜鎏金活链圆壶
C．两周时期曾国编钟
D．潮汕陶瓷工夫茶具
2．(2023·广东省韶关市二模)中国文物具有鲜明的时代特征。下列源自广东韶关的文物的主要成分不
属于硅酸盐的是( )
A．清绿地素三彩花卉
撇口碗
B．明代三彩孩童骑牛陶
俑
C．南朝弦纹三足铜
铛
D．东晋咸和二年酱褐釉陶
牛车模型
3．党的二十大报告提出，坚决打赢关键核心技术攻坚战。制造5G 芯片的氮化铝属于( )
A．传统无机非金属材料 B．金属材料 C．新型塑料
D．新型无机非金属材料
4．下列有关说法与碳达峰、碳中和无关的是( )
A．北京冬奥火炬使用氢燃料
B．我国科学家以CO2为原料合成淀粉
C．化石燃料脱硫
D．种植“碳中和林”
5．我国宣布力争到2060 年前实现“碳中和”目标。“碳中和” 是指CO2的排放总量和减少总量相当，
下列做法不利于实现“碳中和”的是( )
A．大量使用煤炭
B．将CO2再生转化成资源
C．开发利用核能
D．人工光合作用消耗CO2
6．下列关于硼、硅及其化合物的说法中错误的是( )
A．可用H3BO3溶液来中和溅在皮肤上的碱液
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B．Si 与HF 的反应中体现了HF 的还原性
C．B2O3熔融时可以与多种碱性氧化物反应
D．Na2SiO3溶液可用作木材防火剂和黏合剂
7．(2023·湖北省武汉市5 调)湖北钟祥出土的“四爱图梅瓶”是一种青花瓷器。下列说法错误的是(
)
A．陶瓷烧制的过程为物理变化
B．传统陶瓷可用作绝缘材料
C．制作陶瓷的原料为铝硅酸盐
D．陶瓷稳定性较强且耐腐蚀
8．(2023·湖北省武汉市高三教学质量检测)蕲春管窑镇被湖北省命名为“陶瓷之乡”，其管窑手工制
陶技艺是湖北省第一批非物质文化遗产。下列说法中错误的是( )
A．陶瓷的主要原料是黏土和石灰石
B．陶瓷烧制过程中发生了化学变化
C．新型超导陶瓷可应用于磁悬浮技术
D．高温结构陶瓷可应用于火箭发动机
9．下列关于硅材料的说法不正确的是( )
A．钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同
B．制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂
C．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
D．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂
10．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”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． 晶体硅的结构与金刚石类似
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
11．在20 世纪90 年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、
C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21 世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了
碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是
A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高
B．熔点：C60＜C70＜C90
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C．球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都是分子晶体，都是碳的同素异形体
D．金刚石以非分子形式的粒子存在，属于原子晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形
式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质不互为同素异形体
12．中国在探索太空，开发深海，建设世界第一流的高铁、桥梁、码头，5G 技术联通世界等方面取得
了举世瞩目的成就，它们与化学有着密切联系，下列说法正确的是( )
A．中国天眼的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料
B．为打造生态文明建设，我国近年来大力发展核电、光电、风电、水电，电能属于一次能源
C．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
D．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐
13．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的叙述错误的是( )
A．氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其化学式为Si3N4
B．高纯硅可以制成计算机、通信设备等的芯片
C．硅可以用来生产新型无机非金属材料——光导纤维
D．二氧化硅为立体网状结构，每个硅原子结合4 个氧原子
14．纯二氧化硅可用下列流程制得．下列说法不正确的是( )
A．X 可用作木材防火剂
B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4═H2SiO3(胶体)+ Na2SO4
C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替
D．SiO2既能与盐酸反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物
15．生产生活中的各种“玻璃”的说法正确的是( )
A．钢化玻璃和普通玻璃成分不相同，但都属于硅酸盐产品
B．有机玻璃的主要成分聚甲基丙烯酸甲酯属于天然有机高分子材料
C．“水玻璃”的主要成分是硅酸钠的水溶液，可用作矿物胶
D．石英玻璃熔点高、硬度大，可制作加热NaOH、Na2CO3等固体的仪器
16．无机非金属材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是( )
A．玻璃纤维用于高强度复合材料，其主要成分为玻璃
B．陶瓷是一种常见硅酸盐材料，可以用陶瓷坩埚熔融纯碱
C．碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，其中石墨烯具有导电性
D．碳化硅俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料
17．近年来中国的航天技术发展迅速，天宫、天和、天舟、巡天、问天、梦天、天问、神舟等等体现
了中国的强大科技力量，下列说法不正确的是( )
A．为航天器量身定制的柔性三结砷化镓太阳电池阵首次在“天和”号使用，砷化镓属于半导体
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B．“天宫”空间站使用石墨烯存储器，所用材料石墨烯与金刚石互为同分异构体
C．“天问一号”火星车使用热控保温材料----纳米气凝胶，可产生丁达尔效应
D．“神州十三号”飞船返回舱外面是一层耐高温的陶瓷材料，属于无机非金属材料
18．2022 年2 月在北京举办的冬季奥运会中，使用了许多功能各异的材料，下列有关材料的描述中不
正确的是( )
A．陶瓷、玻璃、水泥属于传统的无机非金属材料
B．石墨烯、富勒烯和碳纳米管属于新型有机非金属材料
C．硅是应用最为广泛的半导体材料
D．通讯中使用的光导纤维，主要成分为SiO2
19．中国科技改变世界。下列说法错误的是( )
A．“天机芯”是全球首款异构融合类脑计算芯片，其主要成分和光导纤维相同
B．“天问一号”火星车使用热控保温材料纳米气凝胶，可产生丁达尔效应
C．“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术，可有效防护细菌侵入
D．“天和”核心舱电推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料
25．形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。SiO4
4-是一种四面体形的离子(属硅酸根)，其结构可用
图a 表示，硅原子位居该四面体中心(图中不可见)，四个氧原子各占一个顶点。图b 和图c 则是复合硅酸根
离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a 通过共用氧原子的形式构成。
(1)求b 的化学式。___
(2)若一个单环状离子中Si 原子数为n(n≥3)，则其化学式为__。
(3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6 个硅原子，该复盐的化学式是___。
20．我国能够造出几百万一颗的卫星芯片，但是在智能手机芯片上却屡屡遭到美国垄断。制造手机芯
片需要高纯硅，工业上制取高纯硅的流程如图。请根据所学知识回答下列问题。
(1)石英砂的主要成分为____________(填化学式)，实验室不能用石英坩埚熔融氢氧化钠的原因是
4
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________________________。
(2)整个过程中可以循环利用的物质为____________(填化学式)。
(3)晶体硅为灰黑色固体，溶于氢氟酸可生成氢气。写出晶体硅与氢氟酸反应的化学方程式：
__________________。
(4)某科研团队设计了一种以硅作为基底的微型直接氢气酸性燃料电池，其工作原理如图所示：
①电池工作时，电子由______(填“A”或“B”，下同)电极流向______电极。
②电池工作时，B 电极上的电极反应式为__________________。
③每转移
，A 电极消耗标准状况下的O2的体积为______L。
【能力提升】
22．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应，易自燃)与过量H2在
1100~1200℃反应制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法不正确的是( )
A．整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气
B．装置II、III 中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32℃的温水
C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV 石英管
D．尾气处理可直接通入NaOH 溶液中
23．部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
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A．固态p 可做制冷剂用于人工降雨
B．p 转化为r 可通过化合反应来实现
C．m 转化为n 或o 的反应均释放能量
D．n 的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力
24．硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少
来决定硅胶是否失效，原理如下：CoCl2(蓝色)=CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错
误的是( )
A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了
B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF 和Cl2等酸性气体
C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高
D．当硅胶遇到大量的水分子时，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力
25． AX4四面体(T1)在无机化合物中很常见。T1按图所示方式相连，可形成一系列“超四面体”(T2、
T3…)，下列说法正确的是( )
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A．超四面体系列的各物质最简式相同
B．AX4每个面都是正三角形，键角为
C．SiO2、SiC、SiCl4等硅的化合物均可形成超四面体系列
D．AX4四面体形成的无限三维结构对应的晶体可能为共价晶体
26．芯片是国家科技的心脏。在硅及其化合物上进行蚀刻是芯片制造中非常重要的环节。三氟化氮
(NF3)、四氟化碳(CF4)是常见的蚀刻剂。
(1)高纯三氟化氮对二氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性。
①二氧化硅的晶胞结构如图所示，二氧化硅晶体中硅原子周围最近的硅原子有_______个。
②工业上常采用F2直接氟化尿素［CO(NH2)2]的方法生产NF3。得到的NF3中常含有少量CF4。常温下，
三种物质在水中的溶解性大小顺序为：CF4<NF3<NH3，原因是_______。
(2)四氟化碳的一种蚀刻机理是：CF4在等离子体的条件下产生活性自由基(▪F)，该自由基易与硅及其化
合物中的硅原子结合生成SiF4气体从而达到蚀刻目的。用CF4(g)进行蚀刻时常与氧气混合，当混合气体的
流速分别为80mL·min-1和100mL·min-1时，蚀刻速率随混合气体中O2和CF4体积之比［V(O2)/V(CF4)]的变
化如图所示。
①a 点蚀刻速率比b 点快的原因是_______。
②蚀刻速率随V(O2)/V(CF4)先升高后降低的原因是_______。
(3)NF3是一种强温室气体，消除大气中的 NF3对于环境保护具有重要意义。国内某科研团队研究了利
用氢自由基(·H)的脱氟反应实现NF3的降解。降解生成·NF2和HF 的两种反应历程如图所示。其中直接抽提
反应是降解的主要历程，原因是_______。
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27．硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。某些硅酸盐具有筛选分子
的功能，一种硅酸盐的组成为：M2O·R2O3·2SiO2·nH2O，已知元素M、R 均位于元素周期表的第3 周期。两
元素原子的质子数之和为24。
(1)该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为____________；
(2)常温下，不能与R 单质发生反应的是_______(选填序号)；
A．CuCl2溶液 B．Fe2O3 C．浓硫酸 D．Na2CO3溶液
(3)写出M、R 两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式_______。
(4) 氮化硅(Si3N4)陶瓷材料硬度大、熔点高。Si3N4晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为
_______。
(5)C3N4的结构与Si3N4相似。请比较二者熔点高低并说明理由：_______。
(6)可由下列反应制得Si3N4，配平该反应并标出电子转移的数目和方向：_______。
_______SiO2+_______C+_______N2
_______Si3N4+_______CO
(7)如果上述反应在10L 的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L，则制得的Si3N4
质量为_______。
28．水泥是重要的建筑材料，硅酸盐水泥主要为硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸三钙(3CaO ·SiO2)、铝酸
三钙(3CaO·Al2O3)。铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和氧化镁等的混合物。《水泥化学分析方法》中用
EDTA(一种常用作滴定金属离子含量的有机物)滴定法测定水泥样品中钙、镁的含量。其过程如图所示：
已知：相关金属离
子浓度为0.1mol/L 时，形成氢氧化物沉淀的pH 范围如表：
金属离子
Mg2+
Ca2+
Al3+
Fe3+
开始沉淀的pH
11
13.5
3.5
2
8
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完全沉淀的pH
13
>14
4.5
3.5
回答下列问题：
(1)工业制水泥的主要原料是黏土和______(填名称)。
(2)步骤①中选择用银坩埚而不用瓷坩埚，其理由是_____.滤渣的主要成分为_____。(填化学式)。
(3)步骤③中加入的酒石酸钠和三乙醇胺作为掩蔽剂，可掩蔽杂质离子的干扰，在该过程中，主要掩蔽
的离子有_____。 掩蔽剂需要在调pH 前加入，若在碱性溶液中则起不到掩蔽作用，试从要掩蔽的离子性
质分析原因：_______。
(4)步骤④和⑤中，调pH 时，最好选用试剂_____(填序号)。
A．氨水 B．MgO C．CaCO3
(5)水泥样品中的钙的含量通过步骤④滴定结果可计算得出；而步骤⑤滴定的是钙、镁总量，所以测定
镁的含量准确性还依赖于步骤④。当溶液pH 大于12 时，会生成硅酸钙沉淀，所以若滴定前，溶液中还有
少量的硅酸，则需加入适量氟化钾，以消除硅酸的干扰。若未加氟化钾，残留的硅酸会使镁含量测定结果
______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)镁含量的测定还受水泥试样中一氧化锰含量的影响，当一氧化锰含量小于0.5%时，干扰不明显，
可忽略不计；但大于0.5%时，还需要再测出一氧化锰含量。一氧化锰的测定是在硫酸介质中，用高碘酸钾
将其氧化为高锰酸根离子，进行测量。写出该过程中反应的离子方程式：______(该反应中的一种产物可以
作为食盐的添加剂)。
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