專題03無機非金屬材料

A題型01硅酸鹽材料

A題型02新型無機非金屬材料

A題型03單質硅的性質及其制備

A題型04二氧化硅及其用途

■舉一反三■

A題型01硅酸鹽材料

。知識積累

1.無機非金屬材料

從組成上看，許多無機非金屬材料含有、等元素，具有等特點,

以及特殊的光學、電學等性能。

2.硅酸鹽及其結構

(1)硅酸鹽的結構

在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧結構，Si在中心，O在四面體的4個頂角，許多這樣的四

面體通過頂角的O相互連接，即每個Si結合個O,每個O結合個Si。

(2)硅酸鹽的特性

硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度、溶于水、耐高溫、耐腐蝕等

特點。

3.硅酸鹽材料

硅酸鹽材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等。它們的主要原料分別是：

⑴陶瓷：_______________

(2)玻璃：__________________________

(3)水泥：_______________

5.常見的硅酸鹽——Na2SiO3

(1)硅酸鈉是一種白色固體，能溶于水，其水溶液俗稱。

⑵硅酸鈉在空氣中放置易與空氣中C0,反應而變質：Na2Si03+H20+C02=，

(3)硅酸鈉是制備和木材防火劑等的原料。

6.硅酸鹽氧化物形式的書寫

硅酸鹽由于組成比較復雜，通常用氧化物的形式表示其組成，書寫方法為：

(1)順序：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物一二氧化硅一水；氧化物之間以“?”隔開。

(2)原則：各元素原子總個數比符合原來的組成，若出現分數應化為整數。

11

例如：鈉長石NaAlSisOg不能寫成/I/)--Al203?3SiO2,應寫成Na20-Al203?6SiO2?

(3)各元素的化合價不能改變。

【典例1】下列關于硅酸鹽的說法正確的是

A.硅酸鹽都難溶于水

B.NazSiOs是一種最簡單的硅酸鹽，其水溶液可用作黏合劑

C.硅酸鹽的結構中都只含有1個硅原子和4個氧原子

D.硅酸鹽工業使用的每一種原料都含有Si

【變式1-1】硅酸鹽材料歷史悠久，用途廣泛，下列物質中不屬于硅酸鹽材料的是

A.玻璃B.陶瓷C.水晶D.水泥

【變式1-21"九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來"是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工

藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法中正確的是

A.玻璃的主要成分為Na2c。3、CaCO3和SQ

B.生產陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土

C.硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高

D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽

【變式1-2】硅酸銅釧是當今用最新科學技術合成的一種物質，然而，科學家驚奇地發現，我國秦朝兵馬俑

用的一種顏料竟也是硅酸銅領。依據以上事實推測下列關于硅酸銅領的說法錯誤的是

A.硅酸銅鋼屬于硅酸鹽B.硅酸銅鋼難溶于水

C.硅酸銅領難被氧化D.硅酸銅釧易溶于水

【變式1-3】已知滑石粉的化學式為Mg3Si4Oi°(OH)2,色白、滑爽、柔軟、耐火。下列有關說法不正確的是

A.滑石粉屬于無機硅酸鹽類物質

B.滑石粉組成可表示為3MgO-4SiC)2-H2O

C.爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟、耐火性的特點

D.滑石粉可能會與氫氟酸、NaOH溶液發生反應

?題型02新型無機非金屬材料

?:?知識積累

1.硅和二氧化硅

高純硅可用于生產和o二氧化硅可用來生產O

2.新型陶瓷

(1)新型陶瓷與傳統陶瓷相比，在組成上有很大的變化，在光學、熱學、電學、磁學等方面具有很多新

的特性和功能。

(2)碳化硅(SiC)

碳化硅俗稱,它是由碳原子和硅原子通過連接而形成，與的結構類似，硬

度，具有優異的高溫抗氧化性能，可用作、耐高溫半導體材料等。

(3)新型陶瓷種類：陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷等。

3.碳納米材料

(1)富勒烯是由構成的一系列籠形分子的總稱，其代表物是O

(2)碳納米管是由石墨片層卷成的管狀物，具有尺度的直徑(lnm-100nm)。碳納米管的比表面

積大，具有相當高的強度和優良的電學性能。

(3)石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的,其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具

有很高的強度。

【典例2】下列用品中不屬于新型無機非金屬材料的是

A.壓電陶瓷B.鋼化玻璃C.富勒烯D.結構陶瓷

【變式2-1】有些科學家提出硅是“21世紀的能源”，下列說法正確的是

A.碳化硅(SiC)俗稱金剛砂，類似金剛石結構，熔沸點較低

B.普通玻璃的主要成分為純堿、石灰石、石英砂

C.晶體硅具有半導體性質，可用于生產計算機芯片

D.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型無機非金屬材料

【變式2-2】下列有關材料的說法，錯誤的是

A.華為首款5G手機搭載了智能7nm制程SoC"麒麟980"手機芯片的主要成分是硅單質

B.碳化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，氮化硅具有耐高溫、耐磨等特點是良好的高溫結構材料和耐

高溫半導體材料

普通玻璃的主要成分是、制造水泥的主要原料是石灰石、黏土和二氧化硅

C.Na2SiC>3CaSiO3,SiO2,

D.2022年北京冬奧會展示的智能服飾含有石墨烯，石墨烯與金剛石互為同素異形體

【變式2-3】材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。下列說法錯誤的是

A.硅是應用最廣泛的半導體材料

B.高純度的硅可用于制造計算機芯片

C.氮化硅是一種性能優異的無機非金屬材料

D.石墨烯是一種新型的有機高分子材料

A題型03單質硅的性質及其制備

。知識積累

1.硅單質的化學性質

(1)常溫下

與氟氣反應：Si+2F,=

與氫氟酸反應：Si+4HF=

與NaOH溶液反應：Si+2NaOH+H2O=

(2)加熱或高溫條件下

與仇反應：Si+02——

與C1?反應：Si+2C12—

與C反應：Si+C

2.高純硅的制備

____焦炭HCl..H2—_

EM1800-J000~c"粗硅31咫叱:俄匹9口噌高純硅

其中涉及的主要化學反應為：

1800—2000℃

?SiO2+2C============

300℃

②Si+3HC1=====

1100℃

③SiHCh+H?

【典例3】高純度晶體硅是典型的無機非金屬材料，又稱"半導體"材料，它的發現和使用曾引起計算機的一

場"革命"。它可以按下列方法制備:

SQ—磊-Si(粗)SiHCbrS^Si(純)

下列說法正確的是

高溫

A.步驟①的化學方程式為SiOz+C^Si+CCh

B.步驟①②③中每生成或反應ImolSi,轉移4moi電子

C.SiO2既能與氫氟酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應，所以Si5是兩性氧化物

D.SiHCb（沸點為33.0。。中含有少量的SiCI，沸點為67.6℃）,通過蒸儲（或分儲）可提純SiHCI3

【變式3-1］硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關硅及其化合物的敘述正確的是

A.硅酸鹽中硅、氧原子之間以離子鍵形成硅氧四面體結構

B.玻璃、水泥、水晶項鏈都是硅酸鹽制品

C.Si。?既能和氫氧化鈉溶液反應，又和氫氟酸反應，故Si。2是兩性氧化物

D."華為麒麟980”手機中芯片的主要成分是單質硅

【變式3-2】太空特殊環境對太空芯片有著極為苛刻的要求，太空芯片的材料有硅基芯片、GaN芯片、金剛

石、石墨烯、AIN等。已知Ga與AI的性質相似，下列說法正確的是

A.金剛石、石墨烯互為同位素

B.上述物質涉及的元素均為短周期元素

高溫

C.使用石英砂與焦炭制備粗硅時發生的反應為SiO2+C^Si+CO2t

D.Ga與鹽酸反應的化學方程式為2Ga+6HCI=2GaCl3+3H2個

【變式3-3】工業制備高純硅的原理示意圖如下：

下列說法錯誤的是

A.硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽形式存在

?1800~2000℃小

B.反應①為Si。？+2cSiC+CO?C

C.反應③中的H?不可用焦炭代替

D.上述流程中能循環利用的物質有H?、HCI

A題型04二氧化硅及其用途

1.存在

SiO2的存在形態有結晶形和無定形兩大類，統稱-石英、水晶、瑪瑙、沙子、光導纖維的主

要成分均是SiO2?

2.SiO2的結構和物理性質

SiO2中Si原子和0原子形成.結構，故不存在單個的SiO2分子。SiO2的空間網狀結構決定了

其具有熔點、硬度于水等特點。

3.SiO2的化學性質

及與HF反應：Si()2+4HF^SiF42+2H2O

(可用HF腐蝕雕刻玻璃)

SiO2—與堿性氧化物反應，SQ+Ca。艇CaSQ

具有酸性氧

化物的性質SiO2+2NaOHNa2SiO3+

與強堿反應HzCK裝NaOH、K()H等強堿溶

液的試劑瓶不可用玻璃塞，應用

橡膠塞)

穩定性

不與水、一般的酸反應

4.用途

純凈的SiO2是現代光學及光纖制品的基本材料，可以制作.

【典例4］下列關于硅及其化合物的說法正確的是

A.光導纖維的主要成分是SiO?

B.太陽能發電板的主要材料是SiC>2

C.Si。2是一種酸性氧化物，能夠與水反應生成相應的酸

D.高溫下，工業制硅的反應方程式為C+SQ曾Si+CO2

【變式4-1】光纖通信是一種現代化的通訊手段，光纖通信容量大，一對光纖上可同時傳送3萬門電話。制

造光導纖維的主要原料是SiC>2,則Si。?屬于

r土卜

A.酸B.堿J?rmD.酸性氧化物

【變式4?2】下列說法正確的是

A.石灰石、純堿、石英砂是生產玻璃的原料

B.二氧化硅是酸性氧化物，能與水反應生成硅酸

1800-2000℃人

C.工業制備粗硅：Sio2+c■Si+co2T

高溫小

D.依據CaCOj+S。-CaSQ+CO?T,可推測硅酸的酸性比碳酸強

【變式4-3］下列關于硅元素及其化合物的說法正確的是

A.陶瓷是以黏土和石灰石作為原料，經高溫燒結而成的

B.因SiO2能導電，故SiO2可用來生產光導纖維

C.碳化硅可用作耐高溫結構材料、耐高溫半導體材料

D.瓷用埸及石英用煙能與氫氟酸接觸，也能對苛性堿和碳酸鈉進行熔融操作

專題03無機非金屬材料

A題型01硅酸鹽材料

A題型02新型無機非金屬材料

A題型03單質硅的性質及其制備

A題型04二氧化硅及其用途

■舉一反三■

A題型01硅酸鹽材料

口知識積累

1.無機非金屬材料

從組成上看，許多無機非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點,以及特

殊的光學、電學等性能。

2.硅酸鹽及其結構

(1)硅酸鹽的結構

在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體結構,Si在中心，O在四面體的4個頂角，許多這樣的四面體

通過頂角的。相互連接，即每個Si結合生個O,每個。結合爰個Si。

(2)硅酸鹽的特性

硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度瓦、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點。

3.硅酸鹽材料

硅酸鹽材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等。它們的主要原料分別是：

⑴陶瓷：黏土

⑵玻璃：純堿、石灰石、石英砂

(3)水泥：黏土和石灰石

5.常見的硅酸鹽——Na2SiO3

(1)硅酸鈉是一種白色固體，能溶于水，其水溶液俗稱水玻璃。

(2)硅酸鈉在空氣中放置易與空氣中CO2反應而變質：Na2SiO3+H20+CO,=Na2CO1+H2SiOd.

(3)硅酸鈉是制備黏合劑和木材防火劑等的原料。

6.硅酸鹽氧化物形式的書寫

硅酸鹽由于組成比較復雜，通常用氧化物的形式表示其組成，書寫方法為：

(1)順序：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物-二氧化硅-水；氧化物之間以“?”隔開。

(2)原則：各元素原子總個數比符合原來的組成，若出現分數應化為整數。

11

例如：鈉長石NaAlSi3O8不能寫成-Na2O-Al2O3-3SiO2,應寫成Na2O-Al2O3-6SiO2o

(3)各元素的化合價不能改變。

【典例11下列關于硅酸鹽的說法正確的是

A.硅酸鹽都難溶于水

B.NazSiOs是一種最簡單的硅酸鹽，其水溶液可用作黏合劑

C.硅酸鹽的結構中都只含有1個硅原子和4個氧原子

D.硅酸鹽工業使用的每一種原料都含有Si

【答案】B

【詳解】A.NazSiOs可溶于水，故A錯誤；

B.Na2SiO3是硅酸鹽，其水溶液具有粘性，可用作黏合劑，故B正確；

C.硅酸鹽結構中，硅氧四面體是基本結構單元，它是一種空間網狀結構，并不是說只含有1個硅原子和4

個氧原子，故C錯誤；

D.硅酸鹽工業所用原料可能不含Si,如制普通玻璃的原料Na2co3、CaC03,故D錯誤；

故答案為Bo

【變式1-1】硅酸鹽材料歷史悠久，用途廣泛，下列物質中不屬于硅酸鹽材料的是

A.玻璃B.陶瓷C.水晶D.水泥

【答案】C

【詳解】硅酸鹽材料歷史悠久，用途廣泛，傳統的硅酸鹽材料是玻璃、陶瓷、水泥，水晶主要成份是二氧

化硅，不屬于硅酸鹽材料，故C符合題意。

綜上所述，答案為C。

【變式1-2]"九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工

藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法中正確的是

A.玻璃的主要成分為Na2c。3、CaC03和SQ

B.生產陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土

C.硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高

D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽

【答案】C

【詳解】A.陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽材料，不是玻璃，故A錯誤；

B.水泥的原料是黏土和石灰石，純堿、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，故B錯誤；

C.硅酸鹽性質穩定，熔點較高，所以硅酸鹽制品一般具有性質穩定、熔點較高特點，故C正確；

D.沙子主要成分為二氧化硅，為氧化物，不是硅酸鹽，故D錯誤；

故選：Co

【變式1-2】硅酸銅領是當今用最新科學技術合成的一種物質，然而，科學家驚奇地發現，我國秦朝兵馬俑

用的一種顏料竟也是硅酸銅鋼。依據以上事實推測下列關于硅酸銅銀的說法錯誤的是

A.硅酸銅鋼屬于硅酸鹽B.硅酸銅領難溶于水

C.硅酸銅鋼難被氧化D.硅酸銅鋼易溶于水

【答案】D

【詳解】根據名稱判斷，硅酸銅鋼為硅酸鹽，符合硅酸鹽的通性，不溶于水，穩定不易被氧化，綜上所述,

故選D。

【變式1-3】已知滑石粉的化學式為MgsSiQdOHh，色白、滑爽、柔軟、耐火。下列有關說法不正確的是

A.滑石粉屬于無機硅酸鹽類物質

B.滑石粉組成可表示為3MgO-4SiO2-H2。

C.爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟、耐火性的特點

D.滑石粉可能會與氫氟酸、NaOH溶液發生反應

【答案】C

【詳解】爽身粉中添加滑石粉，主要是利用它的滑爽、柔軟、干燥的特點，與耐火性無關，C錯誤。

故選：Co

A題型02新型無機非金屬材料

3如雨而臬一

1.硅和二氧化硅

高純硅可用于生產芯片和硅太陽能電池。二氧化硅可用來生產光導纖維。

2.新型陶瓷

(1)新型陶瓷與傳統陶瓷相比，在組成上有很大的變化，在光學、熱學、電學、磁學等方面具有很多新

的特性和功能。

(2)碳化硅(SiC)

碳化硅俗稱金剛砂,它是由碳原子和硅原子通過基位鍵連接而形成，與金剛石的結構類似,硬度很大,

具有優異的高溫抗氧化性能，可用作耐高溫結構材料、耐高溫半導體材料等。

(3)新型陶瓷種類：高溫結構陶密、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷等。

3.碳納米材料

(1)富勒烯是由碳原壬構成的一系列籠形分子的總稱，其代表物是Csi。

(2)碳納米管是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑(lnm-100nm)?碳納米管的比表面積

大，具有相當高的強度和優良的電學性能。

(3)石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨,其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具有很高

的強度。

【典例2】下列用品中不屬于新型無機非金屬材料的是

A.壓電陶瓷B.鋼化玻璃C.富勒烯D.結構陶瓷

【答案】B

【詳解】A.壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，屬于新型無機非金屬材料，故

A正確；

B.鋼化玻璃屬于傳統無機非金屬材料，故B錯誤；

C.富勒烯是一種由碳組成的分子，屬于新型無機非金屬材料，故C正確；

D.結構陶瓷具有耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、高硬度、高強度，屬于新型無機非金屬材料，故D正確；

答案選B。

【變式2-1】有些科學家提出硅是"21世紀的能源”，下列說法正確的是

A.碳化硅(SiC)俗稱金剛砂，類似金剛石結構，熔沸點較低

B.普通玻璃的主要成分為純堿、石灰石、石英砂

C.晶體硅具有半導體性質，可用于生產計算機芯片

D.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是新型無機非金屬材料

【答案】C

【詳解】A.碳化硅(SiC)俗稱金剛砂，類似金剛石結構，屬于共價晶體，原子之間以強烈的共價鍵結合，結

合力強，斷裂需消耗很高能量，因而其熔沸點較高，A錯誤；

B.制取普通玻璃的主要原料為純堿、石灰石、石英砂，制取得到的玻璃成分是硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅,

B錯誤；

C.Si在元素周期表中位于金屬與非金屬交界處，其導電性介于導體與絕緣體之間，因此晶體硅具有半導體

性質，可用于生產計算機芯片，c正確；

D.石英玻璃、水泥都是傳統無機非金屬材料，而碳化硅陶瓷、石墨烯則都是新型無機非金屬材料，D錯誤;

故合理選項是C。

【變式2-2］下列有關材料的說法，錯誤的是

A.華為首款5G手機搭載了智能7nm制程SoC"麒麟980”手機芯片的主要成分是硅單質

B.碳化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料，氮化硅具有耐高溫、耐磨等特點是良好的高溫結構材料和耐

高溫半導體材料

C.普通玻璃的主要成分是NazSiOs、CaSiO3,SiO2,制造水泥的主要原料是石灰石、黏土和二氧化硅

D.2022年北京冬奧會展示的智能服飾含有石墨烯，石墨烯與金剛石互為同素異形體

【答案】C

【詳解】A.芯片的主要成分是半導體材料硅單質，A正確；

B.氮化硅屬于新型無機非金屬材料，具有耐高溫、耐磨等特點，B正確；

C.水泥的原料為黏土，石灰石以及石膏，C錯誤；

D.石墨烯與金剛石是由碳元素組成的性質不同的單質，互為同素異形體，D正確；

答案選C。

【變式2-3】材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。下列說法錯誤的是

A.硅是應用最廣泛的半導體材料

B.高純度的硅可用于制造計算機芯片

C.氮化硅是一種性能優異的無機非金屬材料

D.石墨烯是一種新型的有機高分子材料

【答案】D

【詳解】A.硅是半導體工業的基礎材料，是應用最廣泛的半導體材料，A正確；

B.晶體硅廣泛用于制備芯片和太陽能電池，B正確；

C.氮化硅是一種性能優異的新型無機非金屬材料，C正確；

D.石墨烯屬于新型無機非金屬材料，D錯誤；

故選D?

A題型03單質硅的性質及其制備

￡如欣斯更

1.硅單質的化學性質

(1)常溫下

與氟氣反應：Si+2F2=SiF4

與氫氟酸反應：Si+4HF=SiF4+2H2T

與NaOH溶液反應：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2f

（2）加熱或高溫條件下

與。2反應：Si+O2-SiOj

與Cb反應：Si+2Cb-SiCU

-,1W1溫

與C反應：Si+C=====SiC

2.高純硅的制備

,-,,焦炭HCl,_____,也，—

石英砂I口葩飛麗Y粗硅隨為耳噌方〔高純硅?

其中涉及的主要化學反應為：

1800—2000℃

?SiO2+2C=============Si+2cOt

300℃

②Si+3HC1=====SiHCk+H?

1100℃

@SiHCl3+H2Si+3HC1

【典例3】高純度晶體硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導體”材料，它的發現和使用曾引起計算機的一

場"革命"。它可以按下列方法制備：

SQV^Si（粗）T^SiHCb?聚鬻t＞與（純）

下列說法正確的是

高溫

A.步驟①的化學方程式為SiO2+C^Si+CC）2

B.步驟①②③中每生成或反應ImolSi,轉移4moi電子

C.Si。?既能與氫氟酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應，所以Si02是兩性氧化物

D.SiHC4沸點為33.0。。中含有少量的SiCIJ沸點為67.6℃）,通過蒸儲（或分儲）可提純SiHCI3

【答案】D

【詳解】A.二氧化硅與C在高溫條件下反應生成Si和CO,不是二氧化碳，故A錯誤；

B.反應①中每生成1molSi轉移4moi電子，而SiHCb中Si的化合價是+2,所以反應②③中每消耗或生

成1molSi,轉移2moi電子，故B錯誤；

C.二氧化硅可以與氫氟酸和氫氧化鈉反應，但不是兩性氧化物，二氧化硅是典型的酸性氧化物，故C錯誤;

D.SiHCb與SiCk的沸點相差較大，所以可通過蒸情除去SiCj故D正確。

故選D。

【變式3-1］硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關硅及其化合物的敘述正確的是

A.硅酸鹽中硅、氧原子之間以離子鍵形成硅氧四面體結構

B.玻璃、水泥、水晶項鏈都是硅酸鹽制品

C.Si。?既能和氫氧化鈉溶液反應，又和氫氟酸反應，故Si。2是兩性氧化物

D."華為麒麟980”手機中芯片的主要成分是單質硅

【答案】D

【詳解】A.硅酸鹽中硅、氧原子之間以共價鍵形成硅氧四面體結構，故A錯誤；

B.水晶項鏈的主要成分是二氧化硅，不是是硅酸鹽制品，故B錯誤；

C.SiO2能和氫氧化鈉溶液反應生成鹽和水，為酸性氧化物；能和氫氟酸反應，是二氧化硅的一個特性，故

C錯誤；

D.硅具有半導體特性，廣泛應用于制造手機芯片，故D正確；

故選D。

【變式3-2】太空特殊環境對太空芯片有著極為苛刻的要求，太空芯片的材料有硅基芯片、GaN芯片、金剛

石、石墨烯、AIN等。已知Ga與AI的性質相似，下列說法正確的是

A.金剛石、石墨烯互為同位素

B.上述物質涉及的元素均為短周期元素

高溫

C,使用石英砂與焦炭制備粗硅時發生的反應為SiO2+C-Si+CO2個

D.Ga與鹽酸反應的化學方程式為2Ga+6Ha=2GaCb+3H2個

【答案】D

【詳解】A.金剛石、石墨烯是碳元素的不同單質，互為同素異形體，不能互為同位素，故A錯誤；

B.Ga位于第四周期，屬于長周期元素，故B錯誤；

高溫

C.使用石英砂與焦炭制備粗硅時發生反應生成硅和一氧化碳，反應的化學方程式為：SiO2+2C—

Si+2co個，故C錯誤；

D.Ga是第WA族元素，性質類似AI,與鹽酸反應的化學方程式為2Ga+6HCI=2GaCb+3H2個，故D正確；

答案選D。

【變式3-3】工業制備高純硅的原理示意圖如下：

on----------------------------------------------------------------------

下列說法錯誤的是

A.硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽形式存在

八1800~2000℃

B,反應①為SiOz+2C^=SiC+CO2TA

C.反應③中的H2不可用焦炭代替

D.上述流程中能循環利用的物質有H?、HCI

【答案】B

【分析】石英砂主要成分是二氧化硅，與焦炭反應生成硅和C。，粗硅和HCI在高溫下反應生成SiHCb和氫

氣，SiHCb和氫氣再反應生成純硅和HCI；

【詳解】A.自然界中不存在游離態硅，硅為親氧元素，硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽形式存在，A

正確；

B.根據原理圖，反應①為二氧化硅和焦炭在高溫下反應生成硅和CO,反應方程式為

1800~2000℃

SiO2+2CSi(ffi)+2COT,B錯誤；

C.反應③中的H?用焦炭代替會產生雜質，C正確；

D.流程②、③中分別會有H?、HCI生成，所以整個流程中能循環利用的物質有H2和HCI,D正確；

故選Bo

A題型04二氧化硅及其用途

1.存在

SiO2的存在形態有結晶形和無定形兩大類，統稱硅石。石英、水晶、瑪瑙、沙子、光導纖維的主要成

分均是Si02o

2.SiO2的結構和物理性質

SiO2中Si原子和O原子形成空間網狀結構,故不存在單個的SiC)2分子。SiO2的空間網狀結構決定了

其具有熔點高、硬度大、難溶于水等特點。

3.SiO2的化學性質

黃與HF反應：Si。？+4HF=SiF4t+2H2O

（可用HF腐蝕雕刻玻璃）

SiO—與堿性氧化物反應

2Si()2+CaO=CaSi()3

具有酸性氧

化物的性質SiO2+2NaOH-Na2SiO3+

與強堿反應力。（裝NaOH、KOH等強堿溶

液的試劑瓶不可用玻璃塞，應用

橡膠塞）

鯉曳不與水、一般的酸反應

4.用途

純凈的SiC）2是現代光學及光纖制品的基本