1、第一讲 碳、硅及无机非金属材料1.气凝胶是一种世界上最轻的固体，也被称为“固态烟”，非常坚固耐用，它可以承受相当于自身重量几千倍的压力，最高能承受1 400摄氏度的高温，绝热性能十分优越，其主要成分是二氧化硅等。下列说法正确的是()A该材料具有良好的导电性B二氧化硅可用于制作光导纤维C二氧化硅耐所有的酸或碱D水泥的主要成分是二氧化硅【答案】B【解析】气凝胶的主要成分是二氧化硅，二氧化硅不导电，A项不正确；二氧化硅可溶于强碱和氢氟酸，C项不正确；水泥的主要成分是硅酸盐，D项不正确。2下列说法中，不正确的是()ASiO2是酸性氧化物，但不与水反应B泡花碱属于盐类C明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、
2、消毒D玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料【答案】C【解析】明矾中的铝离子水解得到氢氧化铝胶体，其具有吸附作用，可以净水但不能杀菌、消毒；漂白粉具有强氧化性，具有杀菌、消毒作用。3(2016湖北八校联考)如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行搏集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是()ACO2是形成酸雨的主要物质BCO2导致温室效应，是一种大气污染物CCO2(g)C(s)2CO(g)H0，高温有利于该反应自发进行D实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳【答案】C【解析】硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项错误
3、；CO2不属于大气污染物，B项错误；CO2(g)C(s)2CO(g)为熵增的吸热反应，当THTS0时，反应易自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项正确；实验室不能用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，包裹在大理石的表面，会阻止大理石与稀硫酸接触，使反应停止，D项错误。4青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近代科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B性质稳定，不易脱色
4、C易溶解于强酸和强碱Dx等于6【答案】C【解析】“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定。不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为2价，Cu为2价，Si为4价，则x6，用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2。A、B、D均正确。5下列关于C、Si两种非金属元素的说法中，正确的是()A两者结合形成的化合物是共价化合物B在自然界中都能以游离态存在C氢化物的热稳定性比较：CH4SiH4D最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸【答案】A【解析】C、Si都是非金属元素，结合形成的化合物是共价化合物，A正确；Si元素为亲氧元素，不能以游离态存在，故B错；非金属性CSi，故氢化物的热稳定性SiH4CH4，
5、故C错；SiO2既不溶于水，也不和水反应，故D错。6下列物质性质与用途对应关系正确的是()性质用途A硅酸钠化学性质稳定制备木材防火剂B硅酸溶胶具有吸附水分的能力硅作半导体的材料C二氧化硅硬度大、熔点高氢氟酸在玻璃上刻花纹D焦炭具有可燃性焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅【答案】A【解析】硅胶吸附水，与硅作半导体的材料无关，B错误；二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。7(2016南通二调)我国可再生能源法倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是()A大力发展煤的气化及液化技术B加快石油等化石燃料的开采和使用C以CO
6、2为原料生产可降解塑料D将秸秆进行加工转化为乙醇燃料【答案】B【解析】煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少污染物的排放，A项正确；石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，B项错误；可降解塑料不会造成“白色污染”，C项正确；将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，D项正确。8下列有关说法中正确的是()A碳酸、硅酸均是二元弱酸，均能使紫色石蕊变红色B硅胶就是硅酸形成的液溶胶CSiO2能溶解在NaOH溶液中但不能溶解在氨水中D硅、二氧化硅、硅酸对热均很稳定【答案】C【解析】硅酸难溶于水，不能使指示剂变色，A错
7、误；硅胶是固体，B错误；SiO2可与强碱溶液反应但不与弱碱溶液反应，C正确；硅酸受热易分解，D错误。9分别向Na2SiO3溶液中加入下列物质，能生成不溶于NaOH溶液的白色沉淀的是()AKB稀盐酸CCaCl2溶液DKNO3溶液【答案】C【解析】盐酸与Na2SiO3反应生成的硅酸可溶解在NaOH溶液中，B错误；CaCl2与Na2SiO3反应生成硅酸钙，该物质不溶于水也不溶于NaOH溶液。10下列除杂方法正确的是()ASiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去BCO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热CCO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶
8、DNa2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤【答案】B【解析】A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，D项，Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。11下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是()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克服了传统无机非金属材料的许多缺点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都是硅酸盐【答案】D【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
9、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、具有生物功能等。12SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是()A图中所有反应都不属于氧化还原反应B硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高【答案】C【解析】图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应
10、，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。13工业上，用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si：SiO22CSi2CO，副反应为SiCSiC(金刚砂)。请回答下列问题：(1)工业上，冶炼粗硅时焦炭的作用是_。(填序号)氧化剂还原剂燃料催化剂若粗硅中含有较多的碳化硅，主要原因是_ _。(2)碳化硅俗名金刚砂，它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂，产品中混有杂质硅和二氧化硅，主要原因是_。(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。将20.0 g该样品加入到过量的
11、氢氧化钠溶液中，充分反应，收集到2 240 mL氢气(标准状况)，过滤得到11.4 g SiC固体，滤液稀释至500 mL。写出有关反应的离子方程式：_ _；稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为_。【答案】(1)焦炭投料较多(2)焦炭投料较少(3)Si2OHH2O=SiO2H2、SiO22OH=SiOH2O0.34 molL1【解析】(1)在粗硅冶炼中，焦炭作还原剂和燃料，焦炭燃烧提供能量。若焦炭投料较多，部分碳与硅反应生成碳化硅。(2)如果制备碳化硅，投入焦炭量较少，二氧化硅、硅会残留在产品中。(3)n(H2)0.1 mol，由Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2知，样品中硅单质的物质的
12、量为0.05 mol，质量为0.05 mol28 gmol11.4 g，所以样品中二氧化硅的质量为20.0 g1.4 g11.4 g7.2 g，物质的量为7.2 g60 gmol10.12 mol，生成的硅酸钠的物质的量为0.05 mol0.12 mol0.17 mol，溶液体积为0.5 L，故硅酸钠溶液的物质的量浓度为0.34 molL1。142010年5月15日，CCTV对“南澳一号”沉船的考古进行了两个小时的现场直播，从沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料高岭土Al2Si2O5(OH)x，可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在
13、1 300 左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。(1)下列说法正确的是_(填选项字母)。A高岭土分子中x2B钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液C烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化D青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品(2)在“南澳一号”考古直播过程中，需用高纯度SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。洗涤石英砂的目的是_。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_。在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是_。工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为11。下列
14、说法正确的是_(填选项字母)。ASiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥B制造粗硅时的反应为：2SiO25CSiSiC4COC在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的D纯净的SiO2只能用于制造光导纤维【答案】(1)CD资*源%库 (2)除去石英砂中的NaCl杂质SiO22OH=SiOH2O增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率B【解析】(1)选项A，根据化合价代数和等于零的原则，可得：6810x0，解得x4。选项B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C，根据水泥制造过程可推测出烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。选项D，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品
15、的特点，是硅酸盐产品。(2)石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子方程式。将纯净的石英砂研磨后能增大物质的表面积，从而增大反应物与盐酸的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为11，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO25C=SiSiC4CO。选项C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分离。选项D，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。 6