2025版 高三化学（大一轮复习 ）第20讲　无机非金属材料.docx

第20讲无机非金属材料

1．了解硅酸盐材料及新型无机非金属材料的性质和用途。2.掌握硅和二氧化硅的性质及应用，了解高纯硅的制备。

考点一硅、二氧化硅和硅酸

1．单质硅

(1)硅元素的存在

硅元素在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在于地壳中。

(2)单质硅的物理性质及用途

晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高，硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

(3)高纯硅的制备

2．二氧化硅

3．硅酸

正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)硅元素在自然界中只以化合态的形式存在。(√)

(2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(×)

(3)工业上制取粗硅的反应是SiO2＋Ceq\o(=====,\s\up9(高温))Si＋CO2↑。(×)

(4)NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放。(×)

(5)SiO2与NaOH溶液、氢氟酸都能发生反应，所以SiO2是两性氧化物。(×)

题组一硅及其化合物的性质及应用

1．（2023·河南开封模拟）下列关于硅及其化合物的叙述错误的是(D)

A．硅是良好的半导体材料

B．二氧化硅可用来生产光导纤维

C．硅酸的酸性比碳酸的酸性弱

D．常温下，硅的化学性质不活泼，不与任何物质反应

解析：硅是良好的半导体材料，故A正确；光导纤维的主要成分为二氧化硅，故B正确；非金属性：SiC，硅酸的酸性比碳酸弱，故C正确；常温下，硅的化学性质不活泼，但硅可与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，故D错误。

2．下列关于二氧化硅的说法正确的是(C)

A．二氧化硅是酸性氧化物，故不能与酸反应

B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆

C.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应

D．对于2C＋SiO2eq\o(=====,\s\up9(高温))Si＋2CO↑中，氧化剂与还原剂质量比为1∶2

解析：A项，SiO2与氢氟酸反应；B项，光导纤维传导光不导电；D项，反应中氧化剂(SiO2)与还原剂(C)的物质的量之比为1∶2，质量比为60∶24。

(1)SiO2虽既能与氢氟酸反应又能与NaOH溶液反应，但不是两性氧化物，是酸性氧化物。

(2)SiO2虽是酸酐，但难溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。

(3)H2CO3酸性强于H2SiO3，但高温下可发生反应Na2CO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up9(高温))Na2SiO3＋CO2↑。

(4)Si还原性强于C，但高温下可发生反应2C＋SiO2eq\o(=====,\s\up9(高温))Si＋2CO↑。

题组二高纯硅的制备

3．多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示。

下列说法错误的是(D)

A．Y、Z分别为H2、Cl2

B．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应

C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋4

D．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅和一氧化碳，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

解析：D项中的反应为3C＋SiO2eq\o(=====,\s\up9(高温))SiC＋2CO↑，氧化剂与还原剂均为C，二者之比为1∶2。

4．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下：

①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si（粗）＋3HCleq\o(=====,\s\up9(300℃))SiHCl3＋H2；

②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1000～1100℃下反应制得纯硅。

回答相关问题：

(1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3（沸点为36.5℃），只含有少量SiCl4（沸点为57.6℃）和HCl（沸点为－84.7℃），提纯SiHCl3的方法为蒸馏。

(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示（热源及夹持装置已略去）：

①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是排出装置内的空气，以防爆炸。

②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是水浴加热。

考点二无机非金属材料

1．硅酸盐材料

(1)常见硅酸盐材料比较

材料

水泥

玻璃

陶瓷

生产原料

石灰石、黏土

纯碱、石英砂、

石灰石

黏土

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

陶瓷窑

(2)玻璃生产中的两个重要反应（用化学方程式表示）Na2CO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up9(高温))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=====,\s\up9(高温))CaSiO3＋CO2↑。

2．新型无机非金