2023年高考化學專題復習：硅及其化合物

16頁2023年高考化學專題復習：硅及其化合物一、單項選擇題“半導體”SiO

CSi)H

HSi純)2 高溫

300C

3 1100C以下說法不正確的選項是( )高溫步驟①的化學方程式：SiO2+C

Si+CO2↑步驟①中每生成1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C．步驟③中的反響為氧化復原反響D．高純硅是制造太陽能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導纖維的根本原料某博物館陳設著大量明清磚瓦和精巧瓷器(婺州窯)，婺州窯瓷器胎體的原料為高嶺土[AlnSi2O5(OH)4]。以下說法不正確的選項是( )A．古代的陶瓷、磚瓦都是硅酸鹽產(chǎn)品 B．高嶺土為含水的鋁硅酸鹽C．n=3 D．我國在石器時代已能燒制陶器3．以下物質(zhì)與其對應的用途搭配不正確的選項是( )A．高能燃料-箭動力 B．石英砂-制造光導纖維C．半導體硅晶片-制造計算機芯片 D．高強度耐火陶瓷-制造輪船4．硅酸銅鋇是當今用最科學技術合成的一種物質(zhì)，然而，科學家驚異地覺察，我國秦朝兵馬俑用的一種顏料竟也是硅酸銅鋇依據(jù)以上事實推想以下關于硅酸銅鋇的說法錯誤的選項是( )硅酸銅鋇屬于硅酸鹽C．硅酸銅鋇難被氧化

硅酸銅鋇難溶于水D．硅酸銅鋇易溶于水硅是組成無機非金屬材料的一種主要元素，以下有關硅的化合物的表達錯誤的選項是氮化硅陶瓷是一種型無機非金屬材料，其化學式為SiN3 4碳化硅(SiC)的硬度大，熔點高，可用于制作高溫構造陶瓷和軸承C．光導纖維是一種型無機非金屬材料，其主要成分為SiD．氮化硅SiN)、氧化鋁AlO)、碳化硅SiC)和二氧化鋯ZrO)都可用作制高溫3 4 2 3 2構造陶瓷的材料某石硅酸的化學式可表示為Ca2MSiO22(OH2式中的y的值分別( A．8，3 B．5，8 C．3，8 D．8，57．以下關于SiO2和CO2的說法中正確的選項是〔 〕A．CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐B．SiO2既能與KOH反響，又能與濃鹽酸反響，而CO2不能C．CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物D．CO2和SiO2都是由相應的分子構成的我們可以將SiO2的晶體結設想象為在晶體硅的Si-Si鍵之間插入O原子。依據(jù)SiO2晶胞構造圖，以下說法不正確的選項是( )石英晶體中每個Si原子通過Si-O4個O原子作用每個O原子也通過Si-O2Si原子作用石英晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)比為1∶2，可用“Si-O”來表示石英的組成D．在晶體中存在石英分子，故石英的分子式為SiO29．以下關于碳和硅的比較，正確的選項是( )A．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài)B．碳和硅的最高化合價都是+4價C．硅元素在地殼中的含量占其次位，碳占第一位硅與碳一樣均含有兩種常見價態(tài)的氧化物——SiO和SiO210．以下對硅及其化合物的有關表達正確的選項是( )A．二氧化硅既能與燒堿溶液反響又能與氫氟酸反響，所以二氧化硅是兩性氧化物B．晶體硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反響C．晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它的提煉工藝簡潔，價格極高D．晶體硅和金剛石的硬度都很大二、多項選擇題11．以下說法錯誤的選項是( )將少量SO通入NaSiOHSOHSiO2 2 3 2 3 2 3HClHCOHSiO2 3 2 3向NaSiO溶液中滴加稀鹽酸：NaSiO2H=HSiO 2Na2 3 2 3 2 3D．SO、SiO 、CO均為酸性氧化物2 212．以下關于碳和硅的表達正確的選項是〔 〕A．氧化物都能與NaOH 溶液反響B(tài)．單質(zhì)在加熱時都能與O2反響C．酸性氧化物都能溶于水生成相應的酸常溫下，碳單質(zhì)和硅單質(zhì)的化學性質(zhì)都不活潑13．以下說法的是( )A．制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石B．一般玻璃是電的絕緣體，這種透亮的固體物質(zhì)是晶體C．等物質(zhì)的量的SiO2與CaCO3在高溫下煅燒，殘留物質(zhì)為一純潔物D．石英玻璃經(jīng)受溫度劇變且能抵抗酸堿的腐蝕14．以下表達中，正確的選項是( )A．石英可用來制作工藝品 B．硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池C．硅單質(zhì)是制造玻璃的主要原料 D．二氧化硅是制造光導纖維的材料15．能與氫氧化鈉溶液反響的原子晶體是〔 〕鋁三、填空題

金剛石 C．硅 D．二氧化硅16．高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱半導體材料。這種材料可以按所給路線制備：SiO

C粗硅HSiHCl2Si純)2 高溫 300C 3 11001200C寫出步驟①的化學方程式： 。步驟②經(jīng)過冷凝得到的SiHCl3(沸點為33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點為57.6℃)和3HCl(沸點為84.7℃)，提純SiHCl3

的主要化學操作的名稱是 ；SiHCl3

SiCl4一樣遇水可發(fā)生猛烈水解，SiHCl3水解會生成兩種氣態(tài)產(chǎn)物，請寫出其水解的化學方程式： 。請寫出二氧化硅與氫氯酸反響的化學方程式： 。17．依據(jù)信息書寫反響的方程式：工業(yè)上用MgTiCl4800℃反響冶煉金屬Ti，寫出該置換反響的化學方程式： 。NiO屬于堿性氧化物，能溶于稀H2SO4，寫出該反響的化學方程式： 。向飽和NaClO4溶液參與確定量的NH4Cl固體會有NH4ClO4析出寫出該反響的化學方程式： 。SiO2CO2一樣屬于酸性氧化物，H2SiO3是難溶于水的弱酸。一種以SiO2為原料制取H2SiO3的流程如下：①寫出反響I的化學方程式： 。②寫出反響II的化學方程式： 。18．把河沙〔主要成分是SiO2〕與鎂粉按確定質(zhì)量比〔質(zhì)量比略大于15:24〕混合均勻，裝入試管中加熱大約1min后發(fā)生猛烈反響，生成一種白色固體化合物和一種硅化物，待生成的混合物冷卻后放入盛有稀硫酸的燒杯中，馬上產(chǎn)生氣泡并伴有爆炸聲，產(chǎn)生的氣體是一種能在空氣中自燃的氣態(tài)氫化物。(1)寫出河沙與鎂粉在加熱條件下發(fā)生反響的化學方程式。(2)生成的混合物放入稀硫酸中，產(chǎn)生的氣體是 〔填分子式。(3)用化學方程式表示產(chǎn)生“爆炸聲”的緣由： 。19．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(zhì)量的90%以上?？捎糜谥谱饔嬎銠C芯片和太陽能電池的是 (填化學式，下同)，光導纖維的主要成分是 。工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃，該反響的化學方程式為 。工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反響制備硅酸凝膠進一步脫水處理可得到硅膠寫出水玻璃和鹽酸反響的離子方程式： 。(4)高純度單晶硅可以按以下方法制備：SiO2Si((4)高純度單晶硅可以按以下方法制備：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)步驟②的產(chǎn)物中，SiHCl85%，還有SiCl、SiHCl、SiHCl等，有關物質(zhì)3 4 2 2 3的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和 。物質(zhì)Si物質(zhì)SiSiClSiHCl3SiHCl2 2SiHCl3SiH4HCl4沸點/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9組分SiO組分SiO2MgONa2OK2OFe2O3質(zhì)量分數(shù)/%59.2038.800.250.500.8通過以以下圖流程可由蛇紋石制備較純潔的二氧化硅。蛇紋石中涉及的可溶性金屬氧化物有 〔寫化學式。步驟①中涉及SiO2反響的離子方程式為 。濾渣A的成分有 〔填化學式。步驟②中洗滌沉淀的方法是 。步驟③反響的化學方程式為 ；試驗室進展步驟③需要用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒、和 。四、試驗題晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用碳復原二氧化硅制得粗硅；②粗硅與枯燥HCl氣體反響制得SiHCl3：Si＋3HCl300CSiHCl3＋H2；③SiHCl3與過量H2在1000℃～1100℃SiHCl3能與H2O猛烈反響，在空氣中易自燃。請答復以下問題：第①步制備粗硅的化學反響方程式為 。粗硅與HCl反響完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6℃)和HCl(沸點－84.7℃)，提純SiHCl3承受的方法為 。(3)用SiHCl3與過量H2反響制備硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去)：①裝置B中的試劑是濃硫酸裝置C中的燒瓶需要加熱其目的是 。②反響一段時間后裝置D中觀看到的現(xiàn)象是 ；裝置D中發(fā)生反響的化學方程式為 。③以及排盡裝置中的空氣。④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)將試樣用稀鹽酸溶解取上層清液后需要參與的試劑是 (填字母)。22．SiO2＋2CSi＋2CO↑；Si＋CSiC。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液22．SiO2＋2CSi＋2CO↑；Si＋CSiC。n1例︰n3殘留固體及物質(zhì)Si的量〔摩〕131mol，于高溫下在電爐里充分反響后，得殘留固體；假設石英砂與混和物的物質(zhì)的量之比0＜n1例︰n3殘留固體及物質(zhì)Si的量〔摩〕131010頁參考答案1．A【詳解】高溫二氧化硅高溫下與C反響生成CO氣體，即步驟①的化學方程式為：SiO2+2CSi+2CO↑，故A錯誤；步驟①中Si44mol，故B正確；高純硅是半導體，是制造集成電路、太陽能電池的常用材料，二氧化硅是制造光導纖維的根本原料，故C正確；30°C以上的兩種液體可以承受蒸餾的方法分別，故D正確；應選A。2．C【詳解】AA正確；B．高嶺土為含水的鋁硅酸鹽，故B正確；C．依據(jù)化合物中正負化合價代數(shù)和為0的規(guī)章：n×(＋3)＋2×(＋4)＋5×(-2)＋4×(-1)=0，解得n=2，故C錯誤；D．我國在石器時代已能燒制陶器，故D正確；應選C。3．D【詳解】A．高能燃料-箭動力，故A正確；B．石英砂-制造光導纖維，故B正確；C．半導體硅晶片-制造計算機芯片，故C正確；D．制造輪船材料為鋼鐵，不能選用高強度耐火陶瓷，故D錯誤；應選D。4．D【詳解】依據(jù)名稱推斷，硅酸銅鋇為硅酸鹽，符合硅酸鹽的通性，不溶于水，穩(wěn)定不易被氧化，綜上所述，應選D。5．C【詳解】氮化硅中各元素的原子最外層到達8電子穩(wěn)定構造。硅原子最外層電子數(shù)為4，氮58電子穩(wěn)定構造，則應有二者個數(shù)的比為3:4，其化學式為SiN，故A正確；3 4碳化硅(SiC)為原子晶體，熔點高，可用于制作高溫構造陶瓷和軸承，故B正確；C．光導纖維的主要成分為二氧化硅，是一種型無機非金屬材料，故C錯誤；D．氮化硅SiN)和碳化硅SiC)AlO)和二氧化鋯ZrO)3 4 2 3 2均屬于離子晶體，熔點高，都可用作制高溫構造陶瓷的材料，故D正確；應選C。6．B【詳解】2×2＋2x＋4y－2×22－1×2＝0。則x＋2y＝21，只有B項符合，應選B。7．A【詳解】AC2CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐，故A說法正確；B．SiO2能和KOH反響，但不能和濃鹽酸反響，CO2也是能和KOH反響和濃鹽酸不反響，故B說法錯誤；C．CO2是酸性氧化物，SiO2能和堿反響，但只和氫氟酸反響，且反響生成物不是鹽和水，則SiO2不能稱為兩性氧化物，故C說法錯誤；D．CO2是由分子構成的，但SiO2卻是由原子構成的，故D說法錯誤；此題答案A。8．D【詳解】由題圖可知每個Si原子與相鄰的四個O原子以Si-O共價鍵相連，A正確；在SiO2晶體中，每個O原子與相鄰的兩個Si原子以Si-O共價鍵相連，B正確；在晶體中Si原子與O1∶2，“SiO2”僅表示石英的元素組成及晶體中2Si、O兩種元素的原子個數(shù)比，不存在單個的SiO分子，C正確；222在SiO晶體中，每個Si原子與四個O原子以Si-O共價鍵相連，每個O原子與兩個Si原子以Si-O共價鍵相連，彼此結合形成立體網(wǎng)狀構造，不存在單個的SiO分子，D錯誤；22故合理選項是D。9．B【詳解】A．硅是一種親氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在，只有化合態(tài)，沒有游離態(tài)，碳元素在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)，A錯誤；B．碳、硅元素的原子最外層都有4個電子，其最高化合價都是+4價，B正確；C．氧元素在地殼中的含量占第一位，硅元素在地殼中的含量占其次位，C錯誤；2D．碳有兩種常見氧化物——CO和CO 硅只有一種常見氧化物——SiO 22應選Ｂ。10．D【詳解】A．二氧化硅與氫氟酸反響生成四氟化硅和水，沒有鹽生成，與氫氧化鈉反響生成硅酸鈉和水，有鹽生成，因此二氧化硅是酸性氧化物，A錯誤；B．晶體硅的化學性質(zhì)不活潑，但常溫下能與氫氟酸反響，B錯誤；C．晶體硅是一種良好的半導體材料，是由二氧化硅和碳在高溫條件下反響得到粗硅，粗硅和HCl單質(zhì)，它的提煉工藝不算簡潔，價格不高，C錯誤；D．晶體硅和金剛石的硬度都很大，D正確；應選D。CD【詳解】膠狀沉淀為硅酸，發(fā)生的反響為SO

OSiO2-═H

SiO

SO2-，2 2 3 2 3 3原理為強酸制弱酸，因此H2SO3的酸性強于H2SiO3，A正確；鹽酸與碳酸鈣反響生成二氧化碳氣體，揮發(fā)出的氯化氫被飽和碳酸氫鈉溶液吸取，二氧化與硅酸鈉溶液反響生成硅酸沉淀，依據(jù)題圖所示試驗可證明酸性HClHCOHSiO，B正確；2 3 2 3Na

SiO2

為可溶性鹽，應拆成Na和SiO

2-，正確的離子方程式為3SiO2-3

2H═H

SiO2

，C錯誤；2DSO 、SiOCO與酸或堿均不發(fā)生反響，屬于不成鹽氧化物，D22錯誤；應選CD。BD【詳解】碳的氧化物還有CO，而CO不與NaOH溶液反響，故A錯誤；碳和硅在加熱時都能與O反響，故B正確；2C．SiO與CO都是酸性氧化物，但是SiO不與水反響，試驗室制HSiO時，SiO2 2 2 2 3 2先與強堿溶液反響生成硅酸鹽，硅酸鹽再與酸反響制得HSiO，如2 3SiO2NaOH═NaSiOHONaSiO2HCl═2NaClHSiO，故C錯誤；2 2 3 2 2 3 2 3D．C原子與Si原子最外層電子數(shù)均為4，既不易失去電子，也不易得到電子，常溫下碳單質(zhì)和硅單質(zhì)的化學性質(zhì)都不活潑，故D正確；應選BD。BD【解析】【詳解】制取水泥以黏土和石灰石為原料，制玻璃的原料是石灰石、純堿、二氧化硅，因此都要用到的原料是石灰石，A正確；B錯誤；等物質(zhì)的量的SiO2與CaCO3在高溫下煅燒，反響產(chǎn)生CaSiO3，因此殘留物質(zhì)為一純潔物，C正確；石英玻璃主要成分是二氧化硅，二氧化硅與堿能夠發(fā)生反響，也能與氫氟酸反響，因此不能抵抗堿的腐蝕，D錯誤；故合理選項是BD。14．ABD【解析】【詳解】A．石英晶體內(nèi)含有細小的氣泡或液體充填裂隙時，會通過干預光產(chǎn)生彩虹，能制成精巧的工藝品，故A正確；B．硅導電性位于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池，故B正確；C．制造玻璃的主要原料：碳酸鈉、碳酸鈣和石英〔二氧化硅，故C．光導纖維的主要成分是二氧化硅，是利用光的全反射原理制作的，故D正確；應選ABD。CD【詳解】金屬鋁能和氫氧化鈉溶液反響，但鋁是金屬晶體；金剛石是原子晶體，但和氫氧化鈉溶液不反響；硅或二氧化硅都是原子晶體，都能和氫氧化鈉溶液反響，答案選CD。高溫SiO

+2C2

Si+2CO↑ 蒸餾或分餾SiHCl33H

O=H2

SiO H2 3

3HCl SiO2

4HF=SiF4

2HO2【詳解】工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來制備粗硅，反響的化學方程式為高溫SiO2

Si2CO；由題意可知，SiHCl(33.0℃)、SiCl(57.6℃)、HCl(沸點84.7℃)的沸點不3 4SiHC3水解生成硅酸、氫氣和氯化氫，反響的化學方程式為SiHCl3HO HSiOH 3HCl；3 2 2 3 2二氧化硅能和氫氟酸反響生成四氟化硅和水，反響的化學方程式為SiO2

4HF SiF4

2HO。217．2Mg＋TiCl4800C2MgCl2＋Ti NiO＋H2SO4＝NiSO4＋H2O NaClO4＋NH4Cl＝NH4ClO4↓＋NaCl SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl【詳解】Mg與TiCl4800℃發(fā)生置換反響，則生成MgCl2Ti2Mg＋TiCl4800C2MgCl2＋Ti；NiOH2S4NiS4Ni＋H2S4＝NiSO4＋H2O；向飽和NaClO4溶液參與確定量的NH4Cl固體會有NH4ClO4析出，則還應有NaCl生成，化學方程式為NaClO4＋NH4Cl＝NH4ClO4↓＋NaCl；①SiO2為酸性氧化物，與NaOH反響生成硅酸鈉和水，化學方程式為SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；②鹽酸比硅酸酸性強，所以硅酸鈉與鹽酸反響可以生成硅酸沉淀和NaCl，化學方程式Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl。ΔSiO2

+4Mg

2MgO+Mg

Si SiH2

SiH4

2O2

SiO2

2HO2【詳解】依據(jù)信息，參與反響的SiO2

Mg的物質(zhì)的量之比為：

15 24：=1:4，由質(zhì)量守60 24恒定律并結合“生成一種白色固體化合物和一種硅化物”可寫出該反響的化學方程式為：SiO2

+4Mg

Si；2由于產(chǎn)生的氣體是一種能在空氣中自燃的氣態(tài)氫化物，則該氫化物為SiH4；由于爆炸聲為氫化物與氧氣反響生成對應的氧化物，則方程式為：SiH+2O=SiO+2HO。4 2 2 2【點睛】MgSiO2發(fā)生反響，依據(jù)置換反響特征考慮我們簡潔得出其反響產(chǎn)物為MgO和Si，但題中說生成的另一種物質(zhì)是硅化物Si和Mg組成的物質(zhì)，從化合價考慮，Si顯負價，Mg顯正價，且Mg顯+2價，則Si顯-4價。Si SiO2

4HFSiO2

===SiF4

2H

O SiO22 3

2H===H

SiO(膠2 3體) 2C+SiO2

高溫Si+2CO 蒸餾【分析】SiHCl3

、SiCl4

、SiHCl2

、SiH

Cl的沸點具有較大的差異，3所以可利用蒸餾法進展分別?！驹斀狻靠捎糜谥谱饔嬎銠C芯片和太陽能電池的是SiSiO2Si；SiO2；玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅與氫氟酸反響的化學方程式為SiO2

4HF SiF4

2H

O4HFSiO2

===SiF4

2HO；2依據(jù)信息可寫出水玻璃和鹽酸反響的化學方程式：2HClNaSiO HSiO(膠2 3 2 3體)2NaCl，則其離子方程式為SiO23

2H===H

SiO2

(膠體)。答案為：SiO23

2H===H

SiO2

(膠體)；步驟①發(fā)生的反響為2CSiO2

高溫Si2CO，由于SiHCl3、SiCl的沸點相4差較大，可利用蒸餾的方法分別。答案為：蒸餾。4【點睛】對于互溶液體，當我們不清楚其溶解性時，常利用沸點差異進展分別。3Na2O、K2O SiO2+2OH-=SiO2-+H2O MgO和Fe2O3 向漏斗中注入蒸餾水3至浸沒沉淀，讓水自然流下，重復操作2至3次 H2SiO3三腳架

ΔSiO2+H2O 坩堝鉗、【分析】蛇紋石(SiO2、MgO、Na2O、K2O、Fe2O3)參與足量氫氧化鈉進展堿浸溶解，SiO2可與氫氧化鈉反響生成硅酸鈉，Na2O、K2O可與氫氧化鈉溶液中的水反響生成氫氧化鈉和氫氧化鉀；MgO、Fe2O3不與氫氧化鈉溶液反響，也不溶于水，則濾渣A為MgO、Fe2O3，濾液A主要含有K+、Na+、OH-、SiO32-，參與過量鹽酸中和濾液A中的堿，同SiO32-在酸性條件下轉(zhuǎn)化為H2SiO3沉淀，經(jīng)過濾、洗滌，得到濾渣B為H2SiO3，對其煅燒分解生成SiO2，據(jù)此分析解答。【詳解】依據(jù)分析，蛇紋石中含有的可溶性金屬氧化物有Na2O和K2O，它們能與水反響生成氫氧化鈉和氫氧化鉀；3 式為：SiO2+2OH-=SiO2-+HO3 于水，因此，濾渣A的成分有MgOFe2O3；至浸沒沉淀，待水自然流出后，重復上述操作兩到三次；

ΔSiO2+H2O，高溫SiO2＋2C Si＋2CO↑ 分餾(或蒸餾) 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 有1000 1100C固體物質(zhì)生成 SiHCl3＋H2 Si＋3HCl b、d【詳解】依據(jù)題給信息，粗硅可以用碳復原二氧化硅的方法來制得，故反響方程式為SiO2＋高溫2C Si＋2CO↑；HClSiHCl3與H2OSiHCl