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[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.硅在自然界的存在形式
a
a
2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3为例)的重要性质
a
b
3.工业制备高纯硅的方法
a
b
4.三大硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃
a
a
5.硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域中的应用
a
a
6.光导纤维的组成和作用
a
考点一　碳、硅单质及氧化物
1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途
(1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较
碳
硅
结构
金刚石：空间网状结构
石墨：层状结构
晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构
物理
性质
金刚石熔点高、硬度大；
石墨熔点高、质软，有滑腻感
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高
用途
金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯
晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池
2.碳、硅单质的化学性质——还原性
碳、硅的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第ⅣA族，不容易失电子也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。
(1)碳的还原性
碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如炼铜)、制取粗硅、生产水煤气等，完成上图转化关系中①～④的化学方程式。
①CO2＋C2CO；
②SiO2＋2CSi＋2CO↑；
③C＋H2O(g)CO＋H2；
④2CuO＋C2Cu＋CO2↑。
碳的还原性还表现为可将强氧化性浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO2和NO2，本身被氧化为CO2。
(2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱反应，不能与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸反应，加热或高温时能与氧气、氯气反应。
完成上图转化关系中⑥～⑧的化学方程式。
⑥Si＋2Cl2SiCl4；
⑦Si＋2F2===SiF4；
⑧Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)硅的工业制法
3．二氧化硅和二氧化碳的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
立体网状结构，不存在单个分子
存在单个
CO2分子
主要物理性质
硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
化 学 性 质
与水
反应
不反应
CO2＋H2O??H2CO3
与酸
反应
只与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
与碱
反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2少量：CO2＋2NaOH===
Na2CO3＋H2O、
CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3
与盐
反应
如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧
化物反应
如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3
如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
题组一　硅和碳的结构与性质
1．下列说法错误的是(　　)
A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片
B．铅笔芯的主要成分是石墨
C．低温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．自然界硅元素的储量丰富，并存在大量的单质硅
答案　D
2．下列关于金刚石、足球烯(C60)、石墨的说法正确的是(　　)
A．碳元素的三种同素异形体都属于原子晶体
B．金刚石、足球烯、石墨和足量的氧气反应，最终产物不同
C．足球烯是分子晶体
D．金刚石、石墨、足球烯都是碳的共价化合物
答案　C
3．下列关于硅的说法中不正确的是(　　)
A．硅是非金属元素，但它的单质是有金属光泽的灰黑色固体
B．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
D．硅与氟、氯、溴、碘在一定条件下能直接化合
答案　C
解析　硅的化学性质不活泼，但在常温下能与F2、氢氟酸、强碱溶液等反应，C项错误。
题组二　硅、碳的氧化物对比
4．下列对于碳和硅的叙述中，正确的是(　　)
A．其氧化物都能与NaOH溶液反应
B．其单质在加热时都能跟O2反应
C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅两种元素共有两种单质
答案　B
解析　CO不溶于水不能生成相应的酸，也不能与NaOH溶液反应；SiO2不溶于水，也不能生成相应的酸；碳有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所以两种元素共有多种单质。
5．下列叙述正确的是(　　)
A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能
B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒
C．SiO2可用于制造光导纤维和半导体
D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3
答案　A
6．下列反应不能一步得到的是(　　)
A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→H2SiO3
C．SiO2→SiF4 D．H2SiO3→SiO2
答案　B
解析　SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，A项不符合题意；SiO2不溶于水，也不能与水反应，故不能由SiO2直接得到H2SiO3，B项符合题意；SiO2可以和氢氟酸反应生成SiF4，C项不符合题意；H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O：H2SiO3SiO2＋H2O，D项不符合题意。
7．下列关于CO2和SiO2性质的说法中，不正确的是(　　)
A．CO2通入水玻璃中可以得到硅酸
B．CO2和SiO2在物理性质上有很大的差别
C．SiO2不与CaCl2溶液反应，而CO2通入CaCl2溶液中可得到白色沉淀
D．CO2和SiO2都是酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应
答案　C
解析　水玻璃是Na2SiO3的水溶液，由于C的非金属性比Si强，则酸性：H2CO3>H2SiO3，故CO2能与Na2SiO3溶液反应生成硅酸，A项正确；CO2是气体，熔、沸点很低，而SiO2是坚硬的固体，熔、沸点很高，故B项正确；SiO2、CO2均不与CaCl2溶液反应，故C项错误。
　熟记硅及其化合物的特殊性质
1．硅单质的特殊性
(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(2)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(4)非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。
2．含硅化合物的特殊性
(1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。
(2)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
(3)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。
(4)因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生。
题组三　工业制取高纯硅
8．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅反应的化学方程式：_________________________________。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学方程式： _____________________________________________；
H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________________________________。
(2)下列有关硅材料的说法正确的是________(填字母)。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等
B．含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，有固定的熔点
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
答案　(1)①SiHCl3＋H21 357 K,Si＋3HCl
②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑
高温下H2与O2混合发生爆炸
(2)ABC
解析　(1)①H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl。
②SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。
(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等；B项，含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；C项，高纯度的SiO2可以制造光导纤维；D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，是由石英(SiO2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，为混合物，没有固定的熔点；E项，Si与盐酸不反应。
熟悉两种制取高纯硅的方法
1．四氯化硅还原法
(1)工艺流程
(2)反应原理
，
Si(粗)＋2Cl2SiCl4，
SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl。
2．三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法)
(1)工艺流程
(2)反应原理
ⅰ.SiO2＋2CSi＋2CO↑，
ⅱ.Si＋3HClSiHCl3＋H2，
ⅲ.SiHCl3＋H2Si＋3HCl。
考点二　硅酸盐及无机非金属材料
1．硅酸和硅酸钠
(1)硅酸
硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液变红色。
①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。
②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：
与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
2．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
①常见硅酸盐材料比较
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
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：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
题组一　硅酸盐的组成
1．唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于(　　)
A．氧化铝 B．二氧化硅
C．硅酸盐 D．合金
答案　C
解析　唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品。
2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　　)
①水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀
②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
答案　C
解析　水玻璃是Na2SiO3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，①正确；光导纤维的主要成分是SiO2，③不正确。
3．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是(　　)
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为MgO·SiO2
C．钾长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2
D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·SiO2·2H2O
答案　A
解析　用氧化物形式表示复杂的硅酸盐的组成，具体方法：①在遵循各元素种类和原子个数比不变的原则下，分别写成氧化物的形式。②氧化物一般按活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅，最后写水的顺序排列。③氧化物之间用黑点隔开，各氧化物前面的系数均为整数。
题组二　常见硅酸盐产品的性质及用途
4．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)
选项
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
答案　A
解析　刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误；大理石、石灰石的成分是CaCO3；普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融而得的硅酸盐，普通水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏而得到的硅酸盐；石英晶体是结晶的二氧化硅，具有不同的晶型和色彩。
5．下列关于玻璃的叙述正确的是(　　)
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱和石英
B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅
C．玻璃是几种成分熔化在一起的晶体，有固定的熔点
D．过量的石英、纯碱和石灰石高温熔融后生成玻璃
答案　D
解析　普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，是一种混合物，没有固定的熔点。
6．熔融氢氧化钠反应选用的器皿是(　　)
A．陶瓷坩埚 B．石英坩埚
C．普通玻璃坩埚 D．生铁坩埚
答案　D
7．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2
D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
答案　D
解析　A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。
硅酸盐改写成氧化物形式的方法
1．氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物之间以“·”隔开。
2．各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
3．当计量数配置出现分数时应化为整数。如钾长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
1．高考选项正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)Si和SiO2都用于制造光导纤维(　　)(2014·海南，10D)
(2)硅胶可用作食品干燥剂(　　)(2015·全国卷Ⅱ，7A)
(3)SiO2既能与KOH溶液反应又能与浓盐酸反应(　　)(2014·福建理综，9②改编)
(4)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物(　　)(2015·安徽理综，9D)
(5)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料(　　)(2012·新课标全国卷，8D)
(6)粗硅SiCl4Si，各步转化均能一步实现(　　)(2015·江苏，8A)
(7)SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中(　　)(2013·广东理综，10D)
(8)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(　　)(2013·广东理综，11C)
(9)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中(　　)(2012·海南，4B)
(10)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂(　　)(2010·江苏，4B)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
(7)√　(8)√　(9)×　(10)√
2．(2011·海南，9改编)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。
下列有关该方法的叙述中正确的是(　　)
①能耗大是该方法的一大缺点
②整个过程中，只有一种物质可以循环利用
③“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤
④该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案　D
解析　①，该方法中高温反应炉分离出CO2，需要消耗较多能量；②，整个过程中NaOH和CaO均可循环利用；③，从捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通过过滤的方法即可分离；④，捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。
3．(2015·海南，14)单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物；Y为氢化物，分子结构与甲烷相似。回答下列问题：
(1)能与X发生化学反应的酸是________；由X制备Mg2Z的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为_________________________________________，
Y分子的电子式为__________________________________________。
(3)Z、X中共价键的类型分别是________、________。
答案　(1)氢氟酸(HF)　SiO2＋2MgO2↑＋Mg2Si
(2)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑　
(3)非极性键　极性键
解析　根据题意，单质Z为半导体，则Z是Si元素；其氧化物为二氧化硅，SiO2可与氢氟酸反应；根据流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y的分子式是SiH4，加热分解可得到Si单质。
4．[2009·浙江理综，28(1)(2)(3)]单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
－
315
－
熔点/℃
－70.0
－107.2
－
－
－
升华温度/℃
－
－
180
300
162
请回答下列问题：
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式： ______________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置A中g管的作用是____________；装置C中的试剂是__________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是______________________(填写元素符号)。
答案　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(2)平衡气压　浓H2SO4　SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4
(3)Al、P、Cl
解析　依题中信息可知A为Cl2的发生装置，B、C为Cl2的净化装置，D中发生反应2Cl2＋SiSiCl4，生成SiCl4用E收集，B中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C中应为浓H2SO4除水，由表中数据可知SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4。
练出高分
1．下列说法正确的是(　　)
A．Si和SiO2都可用于制造光导纤维
B．硅胶可用作食品干燥剂
C．SiO2既能与KOH溶液反应又能与浓盐酸反应
D．SiO2既能与NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应，所以是两性氧化物
答案　B
2．下列有关硅及其化合物的叙述错误的是(　　)
A．SiO2可与HF反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中
B．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅
C．硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中
D．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
答案　C
3．下列说法正确的是(　　)
A．二氧化硅广泛应用于光纤通讯
B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
答案　A
4．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是(　　)
A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片
B．硅可由二氧化硅还原制得
C．硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间
D．常温下硅不能与任何酸发生反应
答案　D
5．下列物质：①氢氟酸；②浓硫酸；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓硝酸。其中在一定条件下能与SiO2反应的有(　　)
A．①②⑥ B．②③⑥
C．①③④⑤ D．全部
答案　C
解析　SiO2可以与烧碱溶液、氧化钙反应，表现出酸性氧化物的性质；SiO2可以与氢氟酸反应；在制玻璃过程中SiO2与Na2CO3固体反应；SiO2不能与浓硫酸和浓硝酸反应。
6．下列关于C、Si两种非金属元素的说法中，正确的是(　　)
A．两者结合形成的化合物是共价化合物
B．在自然界中都能以游离态存在
C．氢化物的热稳定性比较：CH4＜SiH4
D．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸
答案　A
解析　C、Si都是非金属元素，结合形成的化合物是共价化合物，A正确；Si元素为亲氧元素，不能以游离态存在，故B错；非金属性C＞Si，故氢化物的热稳定性SiH4＜CH4，故C错；SiO2既不溶于水，也不和水反应，故D错。
7．下列说法中不正确的是(　　)
A．SiO2是酸性氧化物，但不与水反应
B．泡花碱属于盐类
C．明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒
D．玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料
答案　C
解析　Na2SiO3俗称泡花碱，B项正确；明矾只能净水不能消毒，C项错误。
8．下列物质性质与用途对应关系正确的是(　　)
选项
性质
用途
A
硅酸钠化学性质稳定
制备木材防火剂
B
硅酸溶胶具有吸附水分的能力
硅作半导体的材料
C
二氧化硅硬度大、熔点高
氢氟酸在玻璃上刻花纹
D
焦炭具有可燃性
焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅
答案　A
解析　硅胶吸附水，与硅作半导体的材料无关，B错误；二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。
9．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料
C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D．单晶硅常用于制造光导纤维
答案　A
解析　C60是分子晶体，B项错误；纤维素乙酸酯属于人工合成材料，C项错误；制造光导纤维的材料是SiO2而不是Si，D项错误。
10．有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是(　　)
A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料
B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应
C．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料
D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通信质量高，能防窃听
答案　D
解析　高温结构陶瓷的硬度比金属材料要大，A项错误；氮化硅能与氢氟酸反应，B项错误；合成纤维是有机高分子材料，C项错误。
11．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4。下列有关说法正确的是(　　)
A．原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，溶液呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质
B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品
C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，说明Cl的非金属性强于Si
D．半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅
答案　D
解析　原硅酸钠是强电解质，A项错误；石英玻璃的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品，B项错误；盐酸不是Cl的最高价氧化物对应的水化物，无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱，C项错误。
12．下列说法正确的是(　　)
A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应
B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂物质的量之比是3∶4
C．现代海战通过喷放液体SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4Cl
D．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，不涉及氧化还原反应
答案　C
解析　玻璃的成分SiO2在高温下也与C反应，A错误；C由＋4价到0价，化合价变化为4，Na由0价到＋1价，化合价变化为1，根据化合价升降值相等原则，CO2与Na物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与氨气反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，一定发生氧化还原反应，D错误。
13．下列有关硅及硅酸盐材料的说法不正确的是(　　)
A．硅酸钠不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生
C．低温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2
答案　B
解析　A项，硅酸钠本身是一种粘合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生。
14．将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　　)
A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3
C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2
答案　A
解析　将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。
15．有一粗硅中含有铁杂质，取等质量的该样品分别投入足量的稀盐酸和足量的氢氧化钠溶液中，放出氢气的物质的量之比为1∶8，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(　　)
A．质量比为1∶4
B．质量比为1∶8
C．物质的量之比为1∶4
D．物质的量之比为1∶2
答案　C
解析　Si与盐酸不反应，Fe与NaOH溶液不反应。由化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑和Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知，当放出氢气的物质的量之比为1∶8时，Fe与Si之间的关系式为Fe～4Si，二者的物质的量之比为1∶4，质量之比为1∶2。
16．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)
A．SiO2属于两性氧化物
B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞
C．硅胶吸水后可重复再生
D．图中所示转化反应都是氧化还原反应
答案　C
解析　SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应。
17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)SiO2是玻璃的成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为________________
________________________________________________________________________。
工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。
(2)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途可作________的原料。
(3)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是______________(填化学式，下同)，氧化剂是______________。
答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸
(2)防火剂　(3)C　SiO2
18．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请回答：
(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。
(2)B的化学式为________，B的晶体类型为________，B与碳反应生成A和E的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)C的化学式为______________________________，D的化学式为________________。
答案　(1)　＋4价　(2)SiO2　原子晶体　SiO2＋2CSi＋2CO↑　(3)CaSiO3　Na2SiO3
19．晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：
Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)
写出SiCl4的电子式： ____________________________________________________；
在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式： ________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　
SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)
ΔH＝0.025a kJ·mol－1
20．硅是重要的化学元素之一，在从传统材料到信息材料的发展过程中其创造了一个又一个奇迹。
请回答下列问题：
(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SiO2＋2C3 273 K,Si(粗硅)＋2CO↑；SiO2＋3C3 273 K,SiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的质量之比为________。
(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：
①若反应Ⅰ的化学方程式为Si(粗硅)＋3HClSiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为________________________________________________________________________。
②整个制备过程必须严格控制无水、无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式： ____________________________________________。
③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Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ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________。
答案　(1)第3周期ⅣA族　(2)1∶2
(3)①SiHCl3＋H2Si(纯硅)＋3HCl
②SiHCl3＋3H2O ====== H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑
③5∶1
解析　(1)根据硅的原子序数为14，可知其在元素周期表中位于第3周期 ⅣA族。(2)根据产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，再利用方程式计算。假设参加反应的C为5 mol，SiO2为2 mol，则二者的质量之比为(5×12)∶(2×60)＝1∶2。(3)①根据流程图中的信息知，反应Ⅱ的反应物有SiHCl3和H2，生成物有Si(纯硅)和HCl，利用观察法将其配平。②由于SiHCl3中Si为＋4价、H为－1价、Cl为－1价，SiHCl3与H2O发生了氧化还原反应(归中反应)，其氧化产物和还原产物均为H2，最后利用观察法将其配平。
③据题意：
Si(粗硅)＋3HCl SiHCl3＋H2
1 mol mol 1 mol 1 mol
SiHCl3＋H2 Si(纯硅)＋3HCl
1 mol mol 1 mol 3 mol
综合以上各反应的数据可知，在第二轮次的生产中补充投入HCl的物质的量为(－3)mol，投入H2的物质的量为(－1) mol，二者的比值为5∶1。

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