1、第一讲 无机非金属材料的主角硅一、选择题1(2019唐山中学模拟)下列叙述正确的是()A红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐B硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂C制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同D金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应解析：红宝石的主要成分为Al2O3，珍珠的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C选项错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D选项错误。答案：B2(2019临沂一中月考)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提
2、取一种生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是()A二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的强D水晶是比较纯净的二氧化硅，玛瑙的主要成分是硅酸盐解析：二氧化硅为酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；玛瑙的主要成分是二氧化硅。答案：B3(2019黄冈模拟)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是()A陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品B水玻璃是纯净物，可用于生产黏
3、合剂和防火剂C某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2表示D高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池解析：水晶的主要成分是SiO2不是硅酸盐，A错误；水玻璃是Na2SiO3水溶液，属于混合物，B错误；高纯度的SiO2用于制光导纤维，高纯度的Si用于制太阳能电池，D错误。答案：C4下列说法正确的是()ASiO2和CO2都是酸性氧化物，都是共价化合物B为防止月饼等富脂食品氧化变质，可在包装袋中放入硅胶CNaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤DSiO2中含Al2O3杂质，可加入足量NaOH溶液然后过滤除去解析：A项，SiO2、CO
4、2分别为H2SiO3、H2CO3对应的酸性氧化物，都是共价化合物，正确；B项，硅胶具有吸水性，可以防止食品受潮，而不能防止食品氧化，错误；C项，除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3杂质，应通入足量CO2，发生反应：Na2SiO32CO22H2O=2NaHCO3H2SiO3，错误；D项，SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，应加入稀盐酸后过滤，错误。答案：A5(2019山西联考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”。下列说法正确的是()A晶体硅具有半导体性质，可用于制造光导纤维B玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰C陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料
5、D硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O2FeO3SiO2解析：晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，A项不正确；玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，因为玻璃表面是光滑的，该反应太慢，应用氢氟酸，B项不正确；陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C项不正确；硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O2FeO3SiO2，D项正确。答案：D6(2019喀什二中月考)由下列实验事实得出的结论正确的是()A由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸
6、酐B由SiO22CSi2CO，可知碳的非金属性大于硅CCO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3H2SiO3DSiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物解析：A项，二氧化硅难溶于水，硅酸分解生成二氧化硅，二氧化硅是硅酸的酸酐，错误；B项，该反应中C的还原性大于Si的还原性，无法比较C、Si的非金属性，非金属性应根据氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等比较，错误；C项，碳酸酸性大于硅酸，可以强酸制备弱酸，CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性：H2CO3H2SiO3，正确；D项，两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二
7、氧化硅和氢氟酸反应是因其特殊性，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，错误。答案：C7(2019湖北曾都一中月考)SiO2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，其熔点很高解析：图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，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
8、有固定的熔点，D错误。答案：C8(2019济南模拟)下列离子方程式的书写正确的是()A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2NaCOH2SiO3B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCOC硅与氢氟酸的反应：Si4H4F=SiF42H2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH=SiOH2O解析：Na2SiO3是强电解质，应拆分成Na、SiO，且应生成HCO，A错；B项正确写法为CO2OH=HCO，B错；氢氟酸是弱酸，不能拆分成H和F，C错。答案：D二、非选择题9(2019湖北广水一中月考)某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行
9、探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为COPdCl2H2O=CO22HClPd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_。(2)装置B的作用是_。(3)装置C、D中所盛试剂分别为_、_，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_。(4)该装置的缺点是_。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭完全反应后，收集到标准状况下的气体13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为_。解析：(1)用
10、N2排出装置中的空气防止焦炭与O2反应。(2)A装置高温加热时，后面的溶液易倒吸进入A装置中，中间加B装置的作用是作安全瓶，防倒吸。(3)C、D是检验CO2和CO，为防止CO的干扰，应先检验CO2，再检验CO。(4)CO为大气污染物，应增加尾气吸收装置。(5)n(SiO2)0.3 mol，n(C)0.7 mol，n(CO)0.6 mol，故n(SiC)0.1 mol，n(Si)0.3 mol0.1 mol0.2 mol。答案：(1)将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO24C2CO22CO3Si(4)缺
11、少尾气吸收装置(5)2110(2019湖北省重点高中联考)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。二氯二氧硅易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2 。在铜催化作用下，HCl与硅在250260 反应可以制得SiH2Cl2。(1)以浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的_性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为_。(3)按照气体从左到右的方向制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a()()()()()()()(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为_，后面装置C的作用为_。(5)反应除生成
12、二氯二氢硅之外，还会生成H2和_、_等。(6)制取SiH2Cl2的新方案是：往硅粉中先通入Cl2，在300350 反应生成SiCl4，然后SiCl4再与HCl在250260 反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会_(用化学方程式表示)。解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面的装置C的作用为尾气处理
13、和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水(2)Si2HClSiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或CaCl2SiH2Cl2尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl22Cl2SiCl42HCl (或SiH2Cl2Cl2SiHCl3HCl)11硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定但能与氢氟酸反应。工业上可以采用化学气相沉积法在H2的作用下，
14、使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为_。(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)反应合成氮化硅的工艺主要流程如下：已知硅的熔点是1 420 ，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。N2净化时，铜屑的作用是_；硅胶的作用是_。在氮化炉中反应为3Si(s)2N2(g)=Si3N4(s)H727.5 kJmol1，开始时须严格控制氮气的流速控制温度的原因是_。X可能是_(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为_
15、。假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应中HCl的利用率为90%，反应中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是_。解析：(1)工业上采用化学气相沉淀法制备Si3N4的反应中，反应物是H2、SiCl4和N2，根据质量守恒，除了Si3N4外，含有HCl气体生成，据此可写出该反应的化学方程式。(2)氮气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品Si3N4，因此需将氮气净化，用Cu除去氧气，硅胶除去水蒸气。氮化炉温度为1 2001 400 ，硅的熔点为1 420 ，该反应是放热反应，严格控制氮气流速以控制温度为1
16、2001 400 ，防止硅熔化熔合成团，阻碍硅与氮气充分接触。Si3N4与氢氟酸反应，而与硝酸不反应，且稀硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。(3)SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、盐酸和H2。制取1 mol纯硅第一轮次：反应 Si 3HClSiHCl3H2，起始 1 mol 1 mol 1 mol反应 SiHCl3H2Si 3HCl，起始 1 mol 1 mol 3 mol第二轮次生成中，需补充HCl物质的量为3 mol，需补充H2物质的量为1 mol，则n(HCl)n(H2)(3 mol)(1 mol)51。答案：(1)3SiCl42N26H2=Si3N412HCl(2)除去
17、原料气中的氧气除去水蒸气这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍硅与N2的充分接触硝酸(3)SiHCl33H2O=H2SiO33HClH25112(2019山东临清三中月考)硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)硅在元素周期表中的位置是_。(2)工业上生产粗硅的反应有：SiO22CSi(粗)2CO；SiO23CSiC2CO。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为11，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为_。解析：(1)硅在元素周期表中的位置是第三周期第A族。(2)根据反应：SiO22CSi(粗)2CO，SiO23CSiC2CO可知，生成1 mol Si需C 2 mol、SiO2 1 mol；生成1 mol SiC需C 3 mol、SiO2 1 mol，产品中Si与SiC的物质的量之比为11，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为52。答案：(1)第三周期第A族(2)52
