0 專題03 無機非金屬材料 思維導圖 知識詳解 考點1 硅酸鹽材料 1．硅酸鹽的結構、特點 2．硅酸鹽材料 傳統(tǒng)的無機非金屬材料多為硅酸鹽材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。 【典例1】陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是( ) A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵 B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經高溫燒結而成 C．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽 D．陶瓷化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點 【答案】A 【解析】A項，氧化鐵為棕紅色固體，瓷器的青色不可能來自氧化鐵，故A錯誤；B項，秦兵馬俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物經混煉、成形、煅燒而制成的，故B正確；C項，陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，與水泥、玻璃等同屬硅酸鹽產品，故C正確；D項，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽的化學性質不活潑，具有不與酸或堿反應、抗氧化的特點，故D正確。故選A。 【典例2】《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙黏土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是(　 　) A．沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽 B．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復雜的物理、化學變化 C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦 D．黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料 【答案】A 【解析】沙子的主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬硅酸鹽，A項錯誤；黏土燒制成瓦的過程為復雜的物理化學變化過程，B項正確；青瓦和紅瓦是在冷卻時區(qū)別的，C項正確；由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”可知，D項正確。 考點2 硅和二氧化硅 1．硅 (1)硅元素的存在 硅在地殼中的含量為26.3%，僅次于氧，在地殼中含量居第二位。硅是一種親氧元素，其在自然界中總是與氧相互化合，自然界中以化合態(tài)態(tài)形式存在。二氧化硅是硅最重要的化合物。 硅原子和碳原子最外層電子數(shù)為4 個，它們既難失去電子，也難得到電子，其中碳是構成有機物的主要元素，硅是構成巖石與許多礦物的基本元素。 (2)高純硅的制備原理 其中涉及的主要化學反應： SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl (3)硅的用途：①良好的半導體材料；②太陽能電池；③計算機芯片。 2．二氧化硅(SiO2) (1)二氧化硅的結構和性質 SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅稱為硅石，約占地殼質量的12%，天然SiO2存在形態(tài)有結晶形和無定型形兩大類。石英、水晶、瑪瑙、沙子的主要成分是SiO2。 二氧化硅中每個Si周圍結合4個O，Si在中心，O在4個頂角； 許多個這樣的四面體又通過頂角的 O 相連，每個O 與2個Si 相結合，二氧化硅晶體中Si和O按1:2 的比例組成立體網狀結構的晶體，二氧化硅的網狀結構決定了它的熔點高，硬度大，不導電，不溶于水，化學性質穩(wěn)定。 (2)特性：與氫氟酸反應，化學方程式為：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 。 (3)二氧化硅的用途： ①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。③實驗室中使用的石英坩堝。④水晶和瑪瑙制作飾物和工藝品。 【歸納總結】 二氧化碳與二氧化硅的性質比較 【典例3】我國具有獨立知識產權的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關敘述正確的是(　　) A．晶體硅和金剛石的物理性質相似 B．晶體硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發(fā)生反應 C．晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它的提煉工藝復雜，價格昂貴 D．晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導電 【答案】A 【解析】晶體硅的結構與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網狀結構，所以物理性質與金剛石相似，熔、沸點高，硬度大；硅的化學性質不活潑，但常溫下可與F2、HF和強堿反應；晶體硅是一種良好的半導體材料，被廣泛使用；晶體硅是一種非金屬單質，雖然它具有金屬光澤。 【典例4】下列敘述正確的是(　　) A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質相似 B．因為CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強 C．CO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑 D．SiO2既能和NaOH反應，又能和HF反應，所以二氧化硅屬于兩性氧化物 【答案】C 【解析】 CO2和SiO2都是酸性氧化物、化學性質相似，但物理性質差別很大，A項錯誤；硅酸的酸性比H2CO3弱，反應之所以發(fā)生，是因為CO2為氣體，可以脫離反應體系，B項錯誤；CO2和SiO2與C反應時都作氧化劑，C項正確；SiO2與HF反應時生成的SiF4不是鹽，所以SiO2不是兩性氧化物，D項錯誤。 考點3 新型無機非金屬材料 1．新型陶瓷——碳化硅(SiC) 2．其它新型陶瓷 3．碳納米材料 4．特殊功能的含硅材料 (1)含4%硅的硅鋼具有導磁性，主要用作變壓器的鐵芯；(2)人工合成的硅橡膠是最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠，用于火箭、飛機、導彈的零件和絕緣材料；(3)人工制造的分子篩，主要用作吸附劑和催化劑。 【典例5】我國科學家已成功合成了一種碳纖維(3nm長的管狀納米管)，這種碳纖維具有強度高、剛度(抵抗變形的能力)高、密度小(只有鋼的1/4)、熔點高、化學性質穩(wěn)定的特點，因而被稱為“超級纖維”。下列對碳纖維的說法不正確的是( ) A．它是制造飛機的理想材料 B．它的主要組成元素是碳 C．它的抗腐蝕能力強 D．碳纖維復合材料不易導電 【答案】D 【解析】A項，這種碳纖維的強度高、剛度高、密度小、熔點高、化學穩(wěn)定性好，是制造飛機的理想材料，說法正確，故A不選；B項，它的主要組成元素是碳，說法正確，故B不選；C項，這種碳纖維的化學性質穩(wěn)定，抗腐蝕能力強，說法正確，故C不選；D項，碳纖維復合材料其主要元素是碳，但由于合成的是納米級材料，碳原子最外層有4個電子，也可以類似于石墨結構，存在著自由電子，易導電，說法錯誤，故D選；故選D。 【典例6】根據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機使用了多種防熱材料。例如，機身和機翼下表面使用高溫陶瓷瓦。下列對新型陶瓷材料的有關敘述中，錯誤的是(　　) A．高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料 B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它是生物陶瓷 C．氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面 D．新型無機非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，但是強度比較差 【答案】D 【解析】A項，高溫結構陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料，選項A正確；B項，氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是生物陶瓷，選項B正確；C項，氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面，選項C正確；D項，新型無機非金屬材料具有耐高溫、耐沖擊、電學特性、光學特性、生物功能等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，具有較高的強度和耐磨性，能抵抗冷熱沖擊，常用于發(fā)動機的受熱面，選項D錯誤。故選D。 專項練習 一、選擇題 1．(2022·四川省綿陽市高一期末)下列物品用到硅單質的是( ) A．水晶吊燈 B．門窗玻璃 C．計算機芯片 D．光導纖維 2．(2022·云南省高二學業(yè)考試)我國“玉兔2號”是世界上最先進的月球車之一，由太陽能電池板提供能量。制造太陽能電池板的核心材料是( ) A．Al B．C C．Si D．Fe 3．喀斯特地貌地區(qū)蘊藏了大量石灰石。下列材料與石灰石主要成分相同的是( ) A．玻璃 B．水泥 C．陶瓷 D．大理石 4．2021年西安白鹿原江村考古發(fā)現(xiàn)漢文帝霸陵。下列發(fā)掘出土的文物屬于無機非金屬材料的是( ) 5．(2022·云南省麗江市期末)下列材料中不屬于硅酸鹽材料的是( ) A．做窗戶的普通玻璃 B．澆灌房頂?shù)乃?C．鋪地板的陶瓷瓷磚 D．傳輸信號的光導纖維 6．2021年我國取得讓世界矚目的科技成果，化學功不可沒。下列說法不正確的是( ) A．“北斗系統(tǒng)”組網成功，北斗芯片中的半導體材料為二氧化硅 B．“嫦娥五號”運載火箭用液氧液氫推進劑，產物對環(huán)境無污染 C．“天和核心艙”電推進系統(tǒng)中的腔體采用氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料 D．“奮斗者”號潛水器外殼材料為鈦合金，鈦合金屬于新型合金 7．材料與化學密切相關，表中對應系錯誤的是( ) 8．(2022·山西省運城市質檢)硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素。下列有關硅的化合物敘述錯誤的是( ) A．HF能與SiO2反應，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標記 B．SO2通入Na2SiO3溶液產生膠狀沉淀，證明酸性：H2SO3＞H2SiO3 C．硅膠多孔，吸水能力強，常用作袋裝食品的干燥劑和抗氧化劑 D．光導纖維、碳納米管、氮化硅結構陶瓷等都是無機非金屬材料 9．(2022·廣東省茂名高州市統(tǒng)測)2021年5月15日，我國火星探測器“天問一號”成功著陸火星。天問一號探測器上使用了重量輕、強度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定的新型SiC增強鋁基復合材料。下列說法錯誤的是( ) A．SiC是一種新型硅酸鹽材料 B．SiC俗稱金剛砂，具有類似金剛石的結構 C．SiC中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接 D．SiC具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能 10．(2022·黑龍江省大興安嶺實驗中學高一期中)醫(yī)學研究表明：偏硅酸(也稱硅酸)有軟化血管的作用，對心臟病、高血壓有一定的療效。偏硅酸中含有硅、氫、氧三種元素，其中硅的化合價為+4價，則其化學式為( ) A．Na2SiO3 B．H2SiO4 C．H2SiO3 D．SiO2 11．(2022·廣西欽州市高一期末)欽州坭興陶，學名為紫泥陶，與江蘇紫砂陶、云南建水陶、重慶榮昌陶并稱中國四大名陶。傳統(tǒng)欽州坭興陶制備工藝主要包括以下幾個步驟：制備坯料→坯體成型→修整坯體→坯體干燥→裝飾坯體→燒制坯體→拋光打磨。下列制陶過程中，涉及化學變化的是( ) A．坯體成型 B．坯體干燥 C．燒制坯體 D．拋光打磨 12．(2022·四川省眉山市高一期末)下列說法正確的是( ) A．硅酸不溶于水，因此不與NaOH溶液反應 B．據(jù)SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑的反應，可推知硅酸酸性比碳酸酸性強 C．硅太陽能電池、石英光導纖維和計算機芯片所用的材料都是Si D．普通玻璃是以純堿、石灰石和石英為原料經高溫燒結而制成的 13．(2022·四川省閬中市川綿外國語學校高一期末)硅及其化合物廣泛應用于生產生活，下列有關說法錯誤的是( ) A．Si可以用作半導體材料 B．互聯(lián)網通過光纖交換信息，光纖的主要原料是SiO2 C．硅酸鈉的溶液俗稱水玻璃，常用作木材的阻燃劑 D．玻璃上的精美刻花，是工藝師用鹽酸刻蝕形成的 14．下列關于硅酸鹽材料的說法錯誤的是( ) A．生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷 B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C．陶瓷的主要原料是黏土 D．硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料 15．中國是瓷器的故鄉(xiāng)，下列關于陶瓷的說法正確的是( ) A．高品質的白瓷晶瑩剔透，屬于純凈物 B．瓷器中含有大量的金屬元素，因此陶瓷屬于金屬材料 C．氮化硅陶瓷屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料 D．“窯變”是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致顏色的變化 16．玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法正確的是( ) A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品 B．制造水泥的主要原料為純堿、石灰石和石英 C．硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高 D．制造水泥的過程中只發(fā)生了物理變化 17．宋代五大名窯分別為：鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關于陶瓷的說法不正確的是( ) A．窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致的顏色變化 B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料 C．高品質的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物 D．陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸 18．(2022·四川省遂寧市高一期末)純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是( ) A．X可用作木材防火劑 B．步驟Ⅱ的反應是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步驟Ⅱ中的Y生成可用SiO2與水反應代替 D．步驟 Ⅲ若在實驗室完成，一般在坩堝中進行 19．碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有許多異常的力學、電學和化學性能。下列關于碳納米管的說法不正確的是(　　) A．碳納米管屬于一種有機合成纖維 B．碳納米管與金剛石互為同素異形體 C．常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性 D．碳納米管比表面積大，可用作新型儲氫材料 20．(2022·湖南省邵陽市一模)突飛猛進的新科技改變著人類的生活，生產方式，下列說法正確的是( ) A．我國自主研發(fā)的東方超環(huán)(人造太陽)使用的氕、氘、氚互為同素異形體 B．天眼用到的碳化硅是一種新型有機材料 C．法能夠實現(xiàn)直接從空氣中捕獲二氧化碳，該法可緩解全球日益嚴重的溫室效應 D．北斗導航專用硬件結合國產處理器打造出一顆真正意義的“中國芯”，其主要成分為SiO2 21．二氧化硅晶體是立體的網狀結構，其結構如圖所示。 下列關于二氧化硅晶體的說法不正確的是(　　) A．晶體中每個硅原子與4個氧原子相連 B．晶體中硅、氧原子個數(shù)比為1∶2 C．晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8 D．晶體中共用一個硅原子的最小的環(huán)的原子數(shù)目為12 22．在2021年5月29日，我國企業(yè)研發(fā)的世界首臺航天微波爐隨著“天舟二號”進入太空。其中芯片全為中國制造，制作芯片的刻蝕液為硝酸與氫氟酸的混合液，工藝涉及的反應為：Si+HNO3+6HF=H2SiF6+HNO2+H2↑+H2O，下列說法錯誤的是( ) A．此反應不能在玻璃容器中進行 B．由此反應可判斷氫氟酸是強酸 C．氧化性：HNO3＞H2SiF6 D．標況下，生成1.12 L H2時，轉移電子的物質的量為0.2 mol 23．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應制得，反應方程式為SiO2＋3Ceq \o(=====,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑，下列有關制造金剛砂的說法中正確的是(　　) A．該反應中的氧化劑是SiO2，還原劑為C B．該反應中的氧化產物和還原產物的物質的量之比為1∶2 C．該反應中轉移的電子數(shù)為12e－ D．該反應中的還原產物是SiC、氧化產物是CO，其物質的量之比為1∶2 24．多晶硅是單質硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制晶的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示： 下列說法錯誤的是(　　) A．Y、Z分別為H2、Cl2 B．制取粗硅的過程中焦炭與石英會發(fā)生副反應生成碳化硅，在該副反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶1 C．SiHCl3極易水解，其完全水解的產物為H2SiO3、H2、HCl，據(jù)此推測SiHCl3中硅元素的化合價為＋2價 D．Y與SiHCl3制備多晶硅的反應屬于置換反應 25．工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如圖： 已知：流化床反應的產物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列說法正確的是( ) A．電弧爐中發(fā)生的反應為C+SiO2CO2↑+Si B．SiCl4進入還原爐之前需要經過蒸餾提純 C．每生成1mol高純硅，需要44.8LCl2標準狀況 D．該工藝Si的產率高且無副產物，符合綠色化學要求 二、非選擇題 26．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。 (1)下列物質不屬于硅酸鹽的是________。 A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和CO2都屬于酸性氧化物，性質相似，SiO2與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為_______________________，工藝師常用________(填物質名稱)來雕刻玻璃，其反應方程式為___________________。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作________。 (4)工業(yè)上常利用反應2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up10(高溫))Si＋2CO↑制備硅單質，該反應中所含元素化合價升高的物質是________________(填化學式，下同)，氧化劑是__________________________________。 27．氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應用于熱工各個領域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。 (1)下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。 A．硅粉合成氮化硅的反應屬于氧化還原反應 B．氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽 C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料 D．太陽能光伏產業(yè)的主體材料為氮化硅 (2)在燒結氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比3：6：2反應生成兩種化合物。 ①該反應的化學方程式為___________________________。 ②該反應中氧化劑與還原劑的質量比為________。 28．碳、硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。 (1)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下： ①用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅，該反應的化學方程式為_________________。 ②在流化床反應的產物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質的沸點數(shù)據(jù)如表所示，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________。 ③SiHCl3極易水解，其完全水解的化學方程式為________________。 (2)某同學為了驗證碳和硅兩種元素非金屬性的相對強弱，用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗)，實驗操作步驟： Ⅰ.打開彈簧夾1，關閉彈簧夾2，并打開活塞a，滴加鹽酸。 Ⅱ.A中看到白色沉淀時，關閉彈簧夾1，打開彈簧夾2，關閉活塞a。 ①B中反應的離子方程式是_________________。 ②通過步驟Ⅰ知濃鹽酸具有的性質是________(填字母)。 A．揮發(fā)性 B．還原性 C．氧化性 D．酸性 ③C裝置中的試劑X是________(填化學式)。D中反應的化學方程式是_____________________________。 ④碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因：____________________。 29．(2022·浙江省高三選考模擬)設計如下實驗探究某礦石(僅含四種短周期元素)的組成和性質，無色液體1為最常見的液體純凈物： (1)白色膠狀沉淀2的化學式___________，無色液體1的電子式___________。 (2)礦石的化學式為___________。 (3)白色粉末3溶于過量NaOH溶液的離子方程式是___________。 (4)無色溶液3與過量NaOH溶液反應的離子方程式___________。 (5)白色粉末3與能與同主族短周期元素的單質反應，檢驗其反應產物的方法是___________。 30．(2022·福建省寧德市期末)硅是帶來人類文明的重要元素之一，工業(yè)上可用石英砂制備。 (1)Si在元素周期表中的位置是__________________。 (2)硅和鍺(Ge)屬于同主族元素。下列預測合理的是________(填序號)。 a．Ge與H2化合易于Si b．常溫下GeO2是固體 c．酸性H2GeO3＞H2SiO3 d．Si和Ge都可做半導體材料 (3)高純SiO2可用于制造________________。 (4)下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質)制備二氧化硅粗產品的工藝流程。 ①洗滌石英砂的目的是________________________________。 ②將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是_______________________________________。 ③在以上流程中，能否將鹽酸改為NaOH溶液，請說明理由_______________________________。 (5)氮化硅(Si3N4)是一種重要的結構陶瓷材料，可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中通過以下反應制備：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO ①氮化硅中氮元素的化合價________。 ②若生成11.2 L CO(標準狀況)，則生成氮化硅的質量是_____g(保留一位小數(shù))。 結構特點 硅氧四面體硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕等陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土 輔助原料：適量的石膏設備—玻璃窯水泥回轉窯制備過程原料經高溫燒結而成原料經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復雜的物理和化學變化而制得原料與其他輔料經混合、研磨后在水泥回轉窯中煅燒，發(fā)生復雜的物理和化學變化，加入適量石膏調節(jié)水泥硬化速率，再磨成細粉即得主要 成分成分復雜硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)物質，無固定熔點，在某一溫度范圍內軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具建筑材料、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程物質二氧化硅二氧化碳存在存在于巖石、沙子、石英、水晶、硅藻土中空氣，燃料的燃燒產物物理性質固體，難溶于水，熔、沸點高，硬度大通常情況下為無色無味氣體，密度比空氣大，微溶于水化學性質①與水反應不反應CO2＋H2O??H2CO3②與酸反應只與氫氟酸反應 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反應③與堿液 (NaOH)反應SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛堿液的試劑瓶用橡皮塞)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3④與堿性氧化物反應如與CaO反應： SiO2＋CaOCaSiO3如與Na2O反應： CO2＋Na2O===Na2CO3⑤與碳反應SiO2＋2CSi＋2CO↑CO2＋C2CO用途制飾品、坩堝、光導纖維干冰用于人工降雨俗稱結構特點主要性能生產應用金剛砂碳原子、硅原子以共價鍵連接，結構類似金剛石硬度很大、高溫抗氧化性能優(yōu)異砂紙和砂輪的磨料、耐高溫結構材料和耐高溫半導體材料材料類別主要特性示例用途高溫結構陶瓷能承受高溫，強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具等壓電陶瓷具有電學特性鈦酸鋇陶瓷聲吶系統(tǒng)、氣象探測等透明陶瓷具有光學特性氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等超導陶瓷具有超導性超導陶瓷電力、交通、醫(yī)療等類別成分性能應用富勒稀由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，其代表物為C60——納米汽車碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑碳納米管的比表面積大，強度高、優(yōu)良化學性能生產復合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導率高，強度高光電器件、超級電容器、電池和復合材料選項ABCD文物名稱筒瓦及瓦當車輪及車馬器銅滴漏金飾小件材料主要化學成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅物質SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9 專題03 無機非金屬材料 思維導圖 知識詳解 考點1 硅酸鹽材料 1．硅酸鹽的結構、特點 2．硅酸鹽材料 傳統(tǒng)的無機非金屬材料多為硅酸鹽材料，如玻璃、水泥、陶瓷等。 【典例1】陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是( ) A．“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵 B．聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經高溫燒結而成 C．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽 D．陶瓷化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點 【答案】A 【解析】A項，氧化鐵為棕紅色固體，瓷器的青色不可能來自氧化鐵，故A錯誤；B項，秦兵馬俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物經混煉、成形、煅燒而制成的，故B正確；C項，陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，與水泥、玻璃等同屬硅酸鹽產品，故C正確；D項，陶瓷的主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽的化學性質不活潑，具有不與酸或堿反應、抗氧化的特點，故D正確。故選A。 【典例2】《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙黏土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是(　 　) A．沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽 B．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復雜的物理、化學變化 C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦 D．黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料 【答案】A 【解析】沙子的主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬硅酸鹽，A項錯誤；黏土燒制成瓦的過程為復雜的物理化學變化過程，B項正確；青瓦和紅瓦是在冷卻時區(qū)別的，C項正確；由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”可知，D項正確。 考點2 硅和二氧化硅 1．硅 (1)硅元素的存在 硅在地殼中的含量為26.3%，僅次于氧，在地殼中含量居第二位。硅是一種親氧元素，其在自然界中總是與氧相互化合，自然界中以化合態(tài)態(tài)形式存在。二氧化硅是硅最重要的化合物。 硅原子和碳原子最外層電子數(shù)為4 個，它們既難失去電子，也難得到電子，其中碳是構成有機物的主要元素，硅是構成巖石與許多礦物的基本元素。 (2)高純硅的制備原理 其中涉及的主要化學反應： SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl (3)硅的用途：①良好的半導體材料；②太陽能電池；③計算機芯片。 2．二氧化硅(SiO2) (1)二氧化硅的結構和性質 SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化硅稱為硅石，約占地殼質量的12%，天然SiO2存在形態(tài)有結晶形和無定型形兩大類。石英、水晶、瑪瑙、沙子的主要成分是SiO2。 二氧化硅中每個Si周圍結合4個O，Si在中心，O在4個頂角； 許多個這樣的四面體又通過頂角的 O 相連，每個O 與2個Si 相結合，二氧化硅晶體中Si和O按1:2 的比例組成立體網狀結構的晶體，二氧化硅的網狀結構決定了它的熔點高，硬度大，不導電，不溶于水，化學性質穩(wěn)定。 (2)特性：與氫氟酸反應，化學方程式為：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 。 (3)二氧化硅的用途： ①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。③實驗室中使用的石英坩堝。④水晶和瑪瑙制作飾物和工藝品。 【歸納總結】 二氧化碳與二氧化硅的性質比較 【典例3】我國具有獨立知識產權的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關敘述正確的是(　　) A．晶體硅和金剛石的物理性質相似 B．晶體硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質發(fā)生反應 C．晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它的提煉工藝復雜，價格昂貴 D．晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導電 【答案】A 【解析】晶體硅的結構與金剛石相似，是具有正四面體形的空間立體網狀結構，所以物理性質與金剛石相似，熔、沸點高，硬度大；硅的化學性質不活潑，但常溫下可與F2、HF和強堿反應；晶體硅是一種良好的半導體材料，被廣泛使用；晶體硅是一種非金屬單質，雖然它具有金屬光澤。 【典例4】下列敘述正確的是(　　) A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質相似 B．因為CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強 C．CO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑 D．SiO2既能和NaOH反應，又能和HF反應，所以二氧化硅屬于兩性氧化物 【答案】C 【解析】 CO2和SiO2都是酸性氧化物、化學性質相似，但物理性質差別很大，A項錯誤；硅酸的酸性比H2CO3弱，反應之所以發(fā)生，是因為CO2為氣體，可以脫離反應體系，B項錯誤；CO2和SiO2與C反應時都作氧化劑，C項正確；SiO2與HF反應時生成的SiF4不是鹽，所以SiO2不是兩性氧化物，D項錯誤。 考點3 新型無機非金屬材料 1．新型陶瓷——碳化硅(SiC) 2．其它新型陶瓷 3．碳納米材料 4．特殊功能的含硅材料 (1)含4%硅的硅鋼具有導磁性，主要用作變壓器的鐵芯；(2)人工合成的硅橡膠是最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠，用于火箭、飛機、導彈的零件和絕緣材料；(3)人工制造的分子篩，主要用作吸附劑和催化劑。 【典例5】我國科學家已成功合成了一種碳纖維(3nm長的管狀納米管)，這種碳纖維具有強度高、剛度(抵抗變形的能力)高、密度小(只有鋼的1/4)、熔點高、化學性質穩(wěn)定的特點，因而被稱為“超級纖維”。下列對碳纖維的說法不正確的是( ) A．它是制造飛機的理想材料 B．它的主要組成元素是碳 C．它的抗腐蝕能力強 D．碳纖維復合材料不易導電 【答案】D 【解析】A項，這種碳纖維的強度高、剛度高、密度小、熔點高、化學穩(wěn)定性好，是制造飛機的理想材料，說法正確，故A不選；B項，它的主要組成元素是碳，說法正確，故B不選；C項，這種碳纖維的化學性質穩(wěn)定，抗腐蝕能力強，說法正確，故C不選；D項，碳纖維復合材料其主要元素是碳，但由于合成的是納米級材料，碳原子最外層有4個電子，也可以類似于石墨結構，存在著自由電子，易導電，說法錯誤，故D選；故選D。 【典例6】根據(jù)不同部位工作條件的不同，航天飛機使用了多種防熱材料。例如，機身和機翼下表面使用高溫陶瓷瓦。下列對新型陶瓷材料的有關敘述中，錯誤的是(　　) A．高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料 B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，它是生物陶瓷 C．氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面 D．新型無機非金屬材料克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，但是強度比較差 【答案】D 【解析】A項，高溫結構陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等屬于新型無機非金屬材料，可以作為高級耐火材料，選項A正確；B項，氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是生物陶瓷，選項B正確；C項，氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面，選項C正確；D項，新型無機非金屬材料具有耐高溫、耐沖擊、電學特性、光學特性、生物功能等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)無機非金屬材料的缺點，具有較高的強度和耐磨性，能抵抗冷熱沖擊，常用于發(fā)動機的受熱面，選項D錯誤。故選D。 專項練習 一、選擇題 1．(2022·四川省綿陽市高一期末)下列物品用到硅單質的是( ) A．水晶吊燈 B．門窗玻璃 C．計算機芯片 D．光導纖維 【答案】C 【解析】A項，水晶的成分是SiO2，故A不符合題意；B項，門框的玻璃中含有硅酸鹽和二氧化硅，故B不符合題意；C項，計算機芯片主要成分是硅晶體，故C符合題意；D項，光導纖維的成分是SiO2，故D不符合題意；故選C。 2．(2022·云南省高二學業(yè)考試)我國“玉兔2號”是世界上最先進的月球車之一，由太陽能電池板提供能量。制造太陽能電池板的核心材料是( ) A．Al B．C C．Si D．Fe 【答案】C 【解析】我國“玉兔2號”是世界上最先進的月球車之一，由太陽能電池板提供能量。制造太陽能電池板的核心材料是晶體硅，故選C。 3．喀斯特地貌地區(qū)蘊藏了大量石灰石。下列材料與石灰石主要成分相同的是( ) A．玻璃 B．水泥 C．陶瓷 D．大理石 【答案】D 【解析】A項，玻璃成分為硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅的混合物，與石灰石主要成分不相同，故A錯誤；B項，水泥是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣的混合物，與石灰石主要成分不相同，故B錯誤；C項，陶瓷成分主要為硅酸鹽，石灰石的主要成分是碳酸鈣，故C錯誤；D項，大理石主要成分為碳酸鈣，與石灰石主要成分相同，故D正確；故選D。 4．2021年西安白鹿原江村考古發(fā)現(xiàn)漢文帝霸陵。下列發(fā)掘出土的文物屬于無機非金屬材料的是( ) 【答案】A 【解析】A項，筒瓦及瓦當主要成分是硅酸鹽，屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料，A符合題意；B項，車輪及車馬器主要成分是纖維素，纖維素屬于有機化合物，B不符合題意；C項，銅滴漏是金屬制品，屬于金屬材料，不屬于無機非金屬材料，C不符合題意；D項，金飾小件主要成分是黃金，屬于金屬制品，而不是無機非金屬材料，D不符合題意；故選A。 5．(2022·云南省麗江市期末)下列材料中不屬于硅酸鹽材料的是( ) A．做窗戶的普通玻璃 B．澆灌房頂?shù)乃?C．鋪地板的陶瓷瓷磚 D．傳輸信號的光導纖維 【答案】D 【解析】硅酸鹽材料主要包括：玻璃、水泥、陶瓷，做窗戶的普通玻璃屬于硅酸鹽材料，澆灌房頂?shù)乃啵伒匕宓奶沾纱纱u，都屬于硅酸鹽材料，A、B、C三選項均不符合題意；D項，傳輸信號的光導纖維的主要成分是SiO2，不是硅酸鹽材料，符合題意。 6．2021年我國取得讓世界矚目的科技成果，化學功不可沒。下列說法不正確的是( ) A．“北斗系統(tǒng)”組網成功，北斗芯片中的半導體材料為二氧化硅 B．“嫦娥五號”運載火箭用液氧液氫推進劑，產物對環(huán)境無污染 C．“天和核心艙”電推進系統(tǒng)中的腔體采用氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料 D．“奮斗者”號潛水器外殼材料為鈦合金，鈦合金屬于新型合金 【答案】A 【解析】A項，北斗芯片中的半導體材料為硅，故A錯誤；B項，液氧液氫推進劑反應時生成的產物為水，對環(huán)境無污染，故B正確；C項，硬度大、強度高的氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料，故C正確；D項，具有良好熱加工成形和焊接成形性能的鈦合金屬于新型合金，故D正確；故選A。 7．材料與化學密切相關，表中對應系錯誤的是( ) 【答案】A 【解析】A項，剛玉是三氧化二鋁，金剛石是由碳元素組成的單質，而不是三氧化二鋁，A項錯誤；B 項，大理石、石灰石的主要成分是碳酸鈣，B項正確；C項，普通水泥、普通玻璃的主要成分為硅酸鹽，C項正確；D項，沙子、石英的主要成分是二氧化硅，D項正確；故選A。 8．(2022·山西省運城市質檢)硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素。下列有關硅的化合物敘述錯誤的是( ) A．HF能與SiO2反應，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標記 B．SO2通入Na2SiO3溶液產生膠狀沉淀，證明酸性：H2SO3＞H2SiO3 C．硅膠多孔，吸水能力強，常用作袋裝食品的干燥劑和抗氧化劑 D．光導纖維、碳納米管、氮化硅結構陶瓷等都是無機非金屬材料 【答案】C 【解析】A項，氫氟酸能與玻璃中的二氧化硅反應生成四氟化硅和水，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標記，正確；B項，亞硫酸的酸性強于硅酸，則二氧化硫能與硅酸鈉溶液反應生成硅酸沉淀和亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，正確；C項，硅膠多孔，吸水能力強，常用作袋裝食品的干燥劑，但沒有還原性，不能作抗氧化劑，錯誤；D項，光導纖維、碳納米管、氮化硅結構陶瓷的主要成分都是無機物，都屬于無機非金屬材料，正確。 9．(2022·廣東省茂名高州市統(tǒng)測)2021年5月15日，我國火星探測器“天問一號”成功著陸火星。天問一號探測器上使用了重量輕、強度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定的新型SiC增強鋁基復合材料。下列說法錯誤的是( ) A．SiC是一種新型硅酸鹽材料 B．SiC俗稱金剛砂，具有類似金剛石的結構 C．SiC中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接 D．SiC具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能 【答案】A 【解析】A項，SiC屬于新型陶瓷，不屬于硅酸鹽材料，錯誤；B項，碳化硅俗稱金剛砂，具有類似金剛石的結構，熔沸點高，硬度大，可用于制造耐高溫、抗氧化的新型陶瓷，正確；C項，SiC屬于共價化合物，碳原子和硅原子通過共價鍵連接，正確；D項，SiC陶瓷具有耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)異性能，正確。 10．(2022·黑龍江省大興安嶺實驗中學高一期中)醫(yī)學研究表明：偏硅酸(也稱硅酸)有軟化血管的作用，對心臟病、高血壓有一定的療效。偏硅酸中含有硅、氫、氧三種元素，其中硅的化合價為+4價，則其化學式為( ) A．Na2SiO3 B．H2SiO4 C．H2SiO3 D．SiO2 【答案】C 【解析】偏硅酸中含有硅、氫、氧三種元素，其中硅的化合價為+4價，氧的化合價為-2價，氫的化合價為+1價，則化學式為H2SiO3；故選C。 11．(2022·廣西欽州市高一期末)欽州坭興陶，學名為紫泥陶，與江蘇紫砂陶、云南建水陶、重慶榮昌陶并稱中國四大名陶。傳統(tǒng)欽州坭興陶制備工藝主要包括以下幾個步驟：制備坯料→坯體成型→修整坯體→坯體干燥→裝飾坯體→燒制坯體→拋光打磨。下列制陶過程中，涉及化學變化的是( ) A．坯體成型 B．坯體干燥 C．燒制坯體 D．拋光打磨 【答案】C 【解析】上述過程中，燒制時發(fā)生復雜的物理和化學變化，化學變化主要為脫水、分解和氧化，這個過程有新物質生成，屬于化學變化，其他步驟均沒有新物質生成，屬于物理變化，D項符合題意。故選C。 12．(2022·四川省眉山市高一期末)下列說法正確的是( ) A．硅酸不溶于水，因此不與NaOH溶液反應 B．據(jù)SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑的反應，可推知硅酸酸性比碳酸酸性強 C．硅太陽能電池、石英光導纖維和計算機芯片所用的材料都是Si D．普通玻璃是以純堿、石灰石和石英為原料經高溫燒結而制成的 【答案】D 【解析】A項，硅酸不溶于水，但是二氧化硅可以與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，故A錯誤；B項，反應高溫下進行，生成的二氧化碳是氣體，SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑的反應，是高沸點的物質制取低沸點的物質，不能說明硅酸的酸性比碳酸強，故B錯誤；C項，石英光導纖維所用的材料是SiO2，故C錯誤；D項，普通玻璃是以純堿、石灰石、石英為原料高溫燒結而成，故D正確；故選D。 13．(2022·四川省閬中市川綿外國語學校高一期末)硅及其化合物廣泛應用于生產生活，下列有關說法錯誤的是( ) A．Si可以用作半導體材料 B．互聯(lián)網通過光纖交換信息，光纖的主要原料是SiO2 C．硅酸鈉的溶液俗稱水玻璃，常用作木材的阻燃劑 D．玻璃上的精美刻花，是工藝師用鹽酸刻蝕形成的 【答案】D 【解析】A項，硅是良好的半導體材料，故A正確；B項，二氧化硅可用于制造光導纖維，故B正確；C項，硅酸鈉的溶液俗稱水玻璃，硅酸鈉不能燃燒，常用作木材的阻燃劑，故C正確；D項，二氧化硅能與氫氟酸反應，玻璃上的精美刻花是工藝師用氫氟酸刻蝕形成的，故D錯誤；故選D。 14．下列關于硅酸鹽材料的說法錯誤的是( ) A．生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷 B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C．陶瓷的主要原料是黏土 D．硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料 【答案】B 【解析】A項，生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷，故A正確；B項， 普通玻璃的主要成分是二氧化硅和硅酸鈉、硅酸鈣，故B錯誤；C 項，陶瓷的主要原料是黏土，故C正確；D項，硅酸鹽水泥的主要原料是石灰石和黏土，故D正確。故選B。 15．中國是瓷器的故鄉(xiāng)，下列關于陶瓷的說法正確的是( ) A．高品質的白瓷晶瑩剔透，屬于純凈物 B．瓷器中含有大量的金屬元素，因此陶瓷屬于金屬材料 C．氮化硅陶瓷屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料 D．“窯變”是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致顏色的變化 【答案】D 【解析】A項，瓷器是主要原料黏土燒結而成，瓷器中含有多種硅酸鹽，是混合物，A錯誤；B項，盡管瓷器中含有大量的金屬元素，但是陶瓷不屬于金屬材料，因為其中的金屬元素是以化合態(tài)存在的。陶瓷屬于無機非金屬材料，B錯誤；C項，氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，是高溫結構材料，可用于制造陶瓷發(fā)動機的受熱面，C錯誤；D項，不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致顏色發(fā)生變化，D正確；故選D。 16．玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法正確的是( ) A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品 B．制造水泥的主要原料為純堿、石灰石和石英 C．硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高 D．制造水泥的過程中只發(fā)生了物理變化 【答案】C 【解析】A項，陶器是人類最早使用的硅酸鹽制品，A錯誤；B項，制造水泥的主要原料為黏土和石灰石，B錯誤；C項，硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高，C正確；D項，制造水泥的過程中發(fā)生了復雜的物理變化和化學變化，D錯誤；故選C。 17．宋代五大名窯分別為：鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關于陶瓷的說法不正確的是( ) A．窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致的顏色變化 B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料 C．高品質的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物 D．陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸 【答案】C 【解析】A項，不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生了氧化還原反應導致顏色變化，A正確； B項，新型無機非金屬材料主要有先進陶瓷、非晶體材料、人工晶體、無機涂層，無機纖維等，氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，有較好的傳導性、機械強度和耐高溫性，B正確；C項，瓷器的原料主要是黏土燒結而成，瓷器中含有多種硅酸鹽，是混合物，C錯誤；D項，陶瓷的成分是硅酸鹽和二氧化硅，HF能與二氧化硅反應，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，D正確；故選C。 18．(2022·四川省遂寧市高一期末)純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是( ) A．X可用作木材防火劑 B．步驟Ⅱ的反應是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步驟Ⅱ中的Y生成可用SiO2與水反應代替 D．步驟 Ⅲ若在實驗室完成，一般在坩堝中進行 【答案】C 【解析】A項， 硅酸鈉水溶液具有阻燃性，可用作木材防火劑，故A正確；B項，硅酸鈉與稀硫酸反應生成硅酸，所以步驟II的反應是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4，故B正確；C項，SiO2與水不反應不能夠生成硅酸，故C錯誤；D項，灼燒固體一般在坩堝中進行，故D正確。故選C。 19．碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有許多異常的力學、電學和化學性能。下列關于碳納米管的說法不正確的是(　　) A．碳納米管屬于一種有機合成纖維 B．碳納米管與金剛石互為同素異形體 C．常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性 D．碳納米管比表面積大，可用作新型儲氫材料 【答案】A　 【解析】碳納米管是由碳元素組成的碳單質，不屬于有機合成纖維，A項錯誤；碳納米管與金剛石是由碳元素組成的不同單質，互為同素異形體，B項正確；碳單質性質穩(wěn)定，所以常溫下，碳納米管具有較好的穩(wěn)定性，C項正確；碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，所以比表面積大，可用作新型儲氫材料，D項正確。 20．(2022·湖南省邵陽市一模)突飛猛進的新科技改變著人類的生活，生產方式，下列說法正確的是( ) A．我國自主研發(fā)的東方超環(huán)(人造太陽)使用的氕、氘、氚互為同素異形體 B．天眼用到的碳化硅是一種新型有機材料 C．法能夠實現(xiàn)直接從空氣中捕獲二氧化碳，該法可緩解全球日益嚴重的溫室效應 D．北斗導航專用硬件結合國產處理器打造出一顆真正意義的“中國芯”，其主要成分為SiO2 【答案】C 【解析】A項，氕、氘、氚是質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子，互為同位素，A錯誤；B項，碳化硅屬于無機物，碳化硅硬度大，熔點高，是一種新型的無機非金屬材料，B錯誤；C項，捕獲空氣中的CO2可使空氣中CO2的含量降低，能夠減緩溫室效應，C正確；D項，芯片的主要成分為晶體Si，D錯誤；故選C。 21．二氧化硅晶體是立體的網狀結構，其結構如圖所示。 下列關于二氧化硅晶體的說法不正確的是(　　) A．晶體中每個硅原子與4個氧原子相連 B．晶體中硅、氧原子個數(shù)比為1∶2 C．晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8 D．晶體中共用一個硅原子的最小的環(huán)的原子數(shù)目為12 【答案】C 【解析】由二氧化硅晶體結構圖可知，每個硅原子周圍連有四個氧原子，每個氧原子周圍連有2個硅原子，硅原子、氧原子個數(shù)比為1∶2；晶體中最小環(huán)上含有6個硅原子和6個氧原子，最小環(huán)上的原子總數(shù)為12。A項，晶體中每個硅原子與4個氧原子相連，A正確；B項，晶體中硅、氧原子個數(shù)比為1∶2，B正確；C項，晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12，C錯誤；D項，晶體中共用一個硅原子的最小的環(huán)的原子數(shù)目為12，D正確；故選C。 22．在2021年5月29日，我國企業(yè)研發(fā)的世界首臺航天微波爐隨著“天舟二號”進入太空。其中芯片全為中國制造，制作芯片的刻蝕液為硝酸與氫氟酸的混合液，工藝涉及的反應為：Si+HNO3+6HF=H2SiF6+HNO2+H2↑+H2O，下列說法錯誤的是( ) A．此反應不能在玻璃容器中進行 B．由此反應可判斷氫氟酸是強酸 C．氧化性：HNO3＞H2SiF6 D．標況下，生成1.12 L H2時，轉移電子的物質的量為0.2 mol 【答案】B 【解析】A項，氫氟酸能腐蝕玻璃，此反應不能在玻璃容器中進行，A正確；B項，該反應為氧化還原反應，不能由此反應判斷氫氟酸是強酸，HF是弱酸，B不正確；C項，氧化劑的氧化性大于氧化產物，則氧化性：HNO3＞H2SiF6，C正確；D項，存在關系式Si~HNO3~H2SiF6~HNO2~H2↑~4e-，則標況下，生成1.12 L 即0.05molH2時，轉移電子的物質的量為0.2 mol，D正確；故選B。 23．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應制得，反應方程式為SiO2＋3Ceq \o(=====,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑，下列有關制造金剛砂的說法中正確的是(　　) A．該反應中的氧化劑是SiO2，還原劑為C B．該反應中的氧化產物和還原產物的物質的量之比為1∶2 C．該反應中轉移的電子數(shù)為12e－ D．該反應中的還原產物是SiC、氧化產物是CO，其物質的量之比為1∶2 【答案】D 【解析】反應產物SiC中Si、C的化合價分別為＋4、－4價，所以SiO2既不是氧化劑，又不是還原劑；碳元素從0價轉變成－4價(SiC)和＋2價(CO)，CO是氧化產物，SiC是還原產物，兩者的物質的量之比為2∶1；根據(jù)化學方程式，電子轉移數(shù)目為4e－。 24．多晶硅是單質硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制晶的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示： 下列說法錯誤的是(　　) A．Y、Z分別為H2、Cl2 B．制取粗硅的過程中焦炭與石英會發(fā)生副反應生成碳化硅，在該副反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶1 C．SiHCl3極易水解，其完全水解的產物為H2SiO3、H2、HCl，據(jù)此推測SiHCl3中硅元素的化合價為＋2價 D．Y與SiHCl3制備多晶硅的反應屬于置換反應 【答案】B 【解析】A項，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，Y和Z點燃化合，其中Y還能將硅從其化合物中還原出來，這說明Y、Z分別為H2、Cl2，正確；B項，制取粗硅的過程中焦炭與石英會發(fā)生副反應生成碳化硅：3C＋SiO2SiC＋2CO↑，在該副反應中碳既是氧化劑，也是還原劑，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，錯誤；C項，SiHCl3中H是＋1價，Cl是－1價，則硅元素的化合價為＋2價，正確；D項，氫氣與SiHCl3制備多晶硅的反應：SiHCl3＋H2===Si＋3HCl，屬于置換反應，正確。故選B。 25．工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如圖： 已知：流化床反應的產物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列說法正確的是( ) A．電弧爐中發(fā)生的反應為C+SiO2CO2↑+Si B．SiCl4進入還原爐之前需要經過蒸餾提純 C．每生成1mol高純硅，需要44.8LCl2標準狀況 D．該工藝Si的產率高且無副產物，符合綠色化學要求 【答案】 B 【解析】A項，電弧爐中發(fā)生的反應為：2C+SiO22CO↑+Si，故A錯誤；B項，通入氯氣反應生成物除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，通過蒸餾得到SiCl4，故B正確；C項，反應有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，則每生產1mol高純硅，需要Cl2(標準狀況)的體積大于44.8L，故C錯誤；D項，該工藝生成HCl等副產品，不符合綠色化的要求，故D錯誤；故選B。 二、非選擇題 26．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。 (1)下列物質不屬于硅酸鹽的是________。 A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和CO2都屬于酸性氧化物，性質相似，SiO2與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為_______________________，工藝師常用________(填物質名稱)來雕刻玻璃，其反應方程式為___________________。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作________。 (4)工業(yè)上常利用反應2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up10(高溫))Si＋2CO↑制備硅單質，該反應中所含元素化合價升高的物質是________________(填化學式，下同)，氧化劑是__________________________________。 【答案】(1)D (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氫氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)防火劑　(4)C　SiO2 【解析】(1)生石灰是CaO，為堿性氧化物且不含硅元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應的化學方程式為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸，因此工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火劑。(4)題給反應中C(碳)被氧化；SiO2中＋4價的硅被還原，因此SiO2作氧化劑。 27．氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應用于熱工各個領域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。 (1)下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。 A．硅粉合成氮化硅的反應屬于氧化還原反應 B．氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽 C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料 D．太陽能光伏產業(yè)的主體材料為氮化硅 (2)在燒結氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比3：6：2反應生成兩種化合物。 ①該反應的化學方程式為___________________________。 ②該反應中氧化劑與還原劑的質量比為________。 【答案】(1)AC (2)①3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO ②7：9 【解析】(1)Si與N2反應前后，N、Si元素的化合價發(fā)生變化，故屬于氧化還原反應，A正確；氮化硅屬于新型高溫結構陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯誤；根據(jù)氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正確；太陽能光伏產業(yè)的主體材料為硅，D錯誤。(2)①硅原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，在氮化硅中硅顯＋4價，氮顯－3價，根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于零的原則，可得氮化硅的化學式為Si3N4。燒結Si3N4的反應物為SiO2、N2、C，生成物為Si3N4和另一種化合物，則有3SiO2＋2N2＋6C―→Si3N4＋另一種化合物，根據(jù)原子守恒可得另一種化合物為CO，故反應方程式為3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO。②根據(jù)反應：3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO，分析各元素化合價變化可知，Si、O元素反應前后化合價沒有變化，氮元素價態(tài)降低，為氧化劑，碳元素價態(tài)升高為還原劑，其質量比為2 mol×28 g/mol：(6 mol×12 g/mol)＝7：9。 28．碳、硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。 (1)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下： ①用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅，該反應的化學方程式為_________________。 ②在流化床反應的產物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質的沸點數(shù)據(jù)如表所示，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________。 ③SiHCl3極易水解，其完全水解的化學方程式為________________。 (2)某同學為了驗證碳和硅兩種元素非金屬性的相對強弱，用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗)，實驗操作步驟： Ⅰ.打開彈簧夾1，關閉彈簧夾2，并打開活塞a，滴加鹽酸。 Ⅱ.A中看到白色沉淀時，關閉彈簧夾1，打開彈簧夾2，關閉活塞a。 ①B中反應的離子方程式是_________________。 ②通過步驟Ⅰ知濃鹽酸具有的性質是________(填字母)。 A．揮發(fā)性 B．還原性 C．氧化性 D．酸性 ③C裝置中的試劑X是________(填化學式)。D中反應的化學方程式是_____________________________。 ④碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因：____________________。 【答案】(1) ①SiO2+2CSi+2CO↑ ②蒸餾 ③SiHCl3+4H2O=H4SiO4↓+H2↑+3HCl↑(或SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑) (2)①CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O ② AD ③ NaHCO3 Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3 ④碳和硅位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，原子得電子的能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱 【解析】(1)①石英砂的主要成分為二氧化硅，二氧化硅和碳在高溫條件下反應生成硅和一氧化碳，根據(jù)原子守恒、電子守恒，可得反應方程式為：SiO2+2CSi+2CO↑；②由于冷凝后的液體混合物中SiHCl3與SiCl4、SiH2Cl2等的沸點相差較大，可以使用蒸餾的方法提純；③SiHCl3中Si是+4價，氫元素、氯元素均為－1價，SiHCl3完全水解時，Si以H2SiO3形式或H4SiO4存在，-1價的氫元素與H2O反應后生成H2，反應方程式為：SiHCl3+4H2O=H4SiO4↓+H2↑+3HCl↑或SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑。(2)①B中鹽酸與碳酸鈣發(fā)生復分解反應，產生CaCl2、H2O、CO2，反應的離子方程式是CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O；②鹽酸與CaCO3反應產生CO2氣體，說明鹽酸具有酸性；HNO3酸化的AgNO3溶液反應產生白色沉淀，證明氣體中HCl具有揮發(fā)性，揮發(fā)的HCl與AgNO3溶液發(fā)生復分解反應，產生AgCl白色沉淀，故選AD；③因為濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以裝置C的作用是將CO2氣體中的雜質HCl氣體除去，可以使用的試劑為飽和NaHCO3溶液；在裝置D中反應的化學方程式是Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3；④由于碳和硅位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱，元素的非金屬性減弱，所以元素的非金屬性：碳>硅。 29．(2022·浙江省高三選考模擬)設計如下實驗探究某礦石(僅含四種短周期元素)的組成和性質，無色液體1為最常見的液體純凈物： (1)白色膠狀沉淀2的化學式___________，無色液體1的電子式___________。 (2)礦石的化學式為___________。 (3)白色粉末3溶于過量NaOH溶液的離子方程式是___________。 (4)無色溶液3與過量NaOH溶液反應的離子方程式___________。 (5)白色粉末3與能與同主族短周期元素的單質反應，檢驗其反應產物的方法是___________。 【答案】(1)H2SiO3 (2)MgSiO3·2H2O (3)SiO2+2OH-= SiO32-+H2O (4)Mg2++2OH-=Mg(OH)2 (5)固體物質取樣與試管中，加入少量濃NaOH溶液，若產生氣泡則有單質Si生成；將生成的氣體通過足量堿石灰后再依次通過灼熱的氧化銅粉末、澄清石灰水，若氧化銅粉末有黑色變?yōu)榧t色，澄清石灰水變渾濁，則有CO生成 【解析】13.6g礦石灼燒生成無色氣體1冷凝變?yōu)闊o色液體1，則無色液體1為H2O，白色粉末加入鹽酸得到白色膠狀沉淀，經灼燒得到的白色粉末可與過量的氫氧化鈉溶液，則白色粉末3為SiO2，膠狀沉淀2為H2SiO3，無色溶液3應為氯化物，加入過量的氫氧化鈉溶液得到白色沉淀3，應為Mg(OH)2，可知n(Mg)=n[Mg(OH)2]==0.1mol，n(SiO2)==0.1mol，則白色固體2為MgSiO3，0.1molMgSiO3的質量為10g，則n(H2O)==0.2mol，故n(MgSiO3):n(H2O)=0.1mol:0.2mol=1:2，以此可確定礦石的化學式為：MgSiO3·2H2O。(1)由分析可知，白色膠狀沉淀2的化學式為H2SiO3，無色液體1為H2O，則其電子式為：；(2)由分析可知，礦石的化學式為MgSiO3·2H2O；(3)由分析可知，白色粉末3為SiO2，其溶于過量NaOH溶液的離子方程式為：SiO2+2OH-= SiO32-+H2O；(4)由分析可知，無色溶液3為氯化鎂溶液，其與過量NaOH溶液反應的離子方程式為：Mg2++2OH-=Mg(OH)2；(5)由分析可知，白色粉末3為SiO2，其與能與同主族短周期元素的單質即C反應，反應方程式為：SiO2+2CSi+2CO，故檢驗其反應產物的方法是固體物質取樣與試管中，加入少量濃NaOH溶液，若產生氣泡則有單質Si生成；將生成的氣體通過足量堿石灰后再依次通過灼熱的氧化銅粉末、澄清石灰水，若氧化銅粉末有黑色變?yōu)榧t色，澄清石灰水變渾濁，則有CO生成。 30．(2022·福建省寧德市期末)硅是帶來人類文明的重要元素之一，工業(yè)上可用石英砂制備。 (1)Si在元素周期表中的位置是__________________。 (2)硅和鍺(Ge)屬于同主族元素。下列預測合理的是________(填序號)。 a．Ge與H2化合易于Si b．常溫下GeO2是固體 c．酸性H2GeO3＞H2SiO3 d．Si和Ge都可做半導體材料 (3)高純SiO2可用于制造________________。 (4)下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質)制備二氧化硅粗產品的工藝流程。 洗滌石英砂的目的是________________________________。 ②將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是_______________________________________。 ③在以上流程中，能否將鹽酸改為NaOH溶液，請說明理由_______________________________。 (5)氮化硅(Si3N4)是一種重要的結構陶瓷材料，可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中通過以下反應制備：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO ①氮化硅中氮元素的化合價________。 ②若生成11.2 L CO(標準狀況)，則生成氮化硅的質量是_____g(保留一位小數(shù))。 【答案】(1)第3周期IVA族 (2)bd (3)光導纖維 (4)①除去石英砂中的NaCl雜質 ②增大反應物之間的接觸面積，從而增大反應速率，提高生產效率 ③不能，因二氧化硅能與NaOH溶液反應 ①－3 ②11.7 【解析】(1)Si是14號元素，在元素周期表中的位置是第3周期ⅣA族；(2)a項，同主族從上到下非金屬性逐漸減弱，因此Ge與H2化合難于Si，不符合題意；b項，常溫下SiO2是固體，因此GeO2是固體，符合題意；c項，同主族從上到下非金屬性逐漸減弱，最高價氧化物對應水化物酸性逐漸減弱，因此酸性H2GeO3＜H2SiO3，不符合題意；d項，Si和Ge再金屬和非金屬交界處，因此兩者都可做半導體材料，符合題意；(3)高純SiO2可用于制造光導纖維；(4)①石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質)，氯化鈉易溶于水，氧化鋁難溶于水，因此洗滌石英砂的目的是除去石英砂中的NaCl雜質；②將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是增大反應物之間的接觸面積，從而增大反應速率，提高生產效率；在以上流程中，用鹽酸將氧化鋁溶液，而二氧化硅不與鹽酸反應，因此溶解后過濾得到二氧化硅，因此不能將鹽酸改為NaOH溶液，二氧化硅能與NaOH溶液反應；(5)①氮化硅中硅化合價為＋4價，因此氮元素的化合價?3價；②若生成11.2 L CO(標準狀況)即物質的量為0.5 mol，根據(jù)化學方程式得到氮化硅物質的量為 EQ \f(0.5 mol,6)＝ EQ \f(1,12) mol，則生成氮化硅的質量是 EQ \f(1,12) mol×140 g·mol－1＝11.7 g。 結構特點 硅氧四面體硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕等陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)主要原料：石灰石、黏土 輔助原料：適量的石膏設備—玻璃窯水泥回轉窯制備過程原料經高溫燒結而成原料經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復雜的物理和化學變化而制得原料與其他輔料經混合、研磨后在水泥回轉窯中煅燒，發(fā)生復雜的物理和化學變化，加入適量石膏調節(jié)水泥硬化速率，再磨成細粉即得主要 成分成分復雜硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)物質，無固定熔點，在某一溫度范圍內軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具建筑材料、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程物質二氧化硅二氧化碳存在存在于巖石、沙子、石英、水晶、硅藻土中空氣，燃料的燃燒產物物理性質固體，難溶于水，熔、沸點高，硬度大通常情況下為無色無味氣體，密度比空氣大，微溶于水化學性質①與水反應不反應CO2＋H2O??H2CO3②與酸反應只與氫氟酸反應 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O不反應③與堿液 (NaOH)反應SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛堿液的試劑瓶用橡皮塞)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3④與堿性氧化物反應如與CaO反應： SiO2＋CaOCaSiO3如與Na2O反應： CO2＋Na2O===Na2CO3⑤與碳反應SiO2＋2CSi＋2CO↑CO2＋C2CO用途制飾品、坩堝、光導纖維干冰用于人工降雨俗稱結構特點主要性能生產應用金剛砂碳原子、硅原子以共價鍵連接，結構類似金剛石硬度很大、高溫抗氧化性能優(yōu)異砂紙和砂輪的磨料、耐高溫結構材料和耐高溫半導體材料材料類別主要特性示例用途高溫結構陶瓷能承受高溫，強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具等壓電陶瓷具有電學特性鈦酸鋇陶瓷聲吶系統(tǒng)、氣象探測等透明陶瓷具有光學特性氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等超導陶瓷具有超導性超導陶瓷電力、交通、醫(yī)療等類別成分性能應用富勒稀由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，其代表物為C60——納米汽車碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑碳納米管的比表面積大，強度高、優(yōu)良化學性能生產復合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導率高，強度高光電器件、超級電容器、電池和復合材料選項ABCD文物名稱筒瓦及瓦當車輪及車馬器銅滴漏金飾小件材料主要化學成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅物質SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9

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