PAGEPAGE2無機(jī)非金屬材料的主角-硅一、選擇題1．(2022·湖北八校聯(lián)考)如何解決好碳排放問題是關(guān)系到人類可持續(xù)開展的重大課題之一。目前，采用較多的方法是對(duì)二氧化碳進(jìn)行捕集封存和富集再利用。以下與二氧化碳有關(guān)的表達(dá)正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470468)(C)A．CO2是形成酸雨的主要物質(zhì)B．CO2導(dǎo)致溫室效應(yīng)，是一種大氣污染物C．CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(g)ΔH>0，高溫有利于該反響自發(fā)進(jìn)行D．實(shí)驗(yàn)室常用大理石與稀鹽酸或稀硫酸反響制取二氧化碳[解析]此題考查二氧化碳的相關(guān)知識(shí)。硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)，A項(xiàng)表達(dá)錯(cuò)誤；CO2不屬于大氣污染物，B項(xiàng)表達(dá)錯(cuò)誤；CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(g)為熵增的吸熱反響，當(dāng)ΔG＝ΔH－TΔS<0時(shí)，反響能自發(fā)進(jìn)行，故高溫有利于該反響自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)表達(dá)正確；實(shí)驗(yàn)室不能用稀硫酸與大理石反響制取二氧化碳，因?yàn)樯傻牧蛩徕}微溶，包裹在大理石的外表，會(huì)阻止大理石與稀硫酸接觸，使反響停止，D項(xiàng)表達(dá)錯(cuò)誤。2．(2022·太原五中月考)高純度晶硅是典型的無機(jī)非金屬材料，義稱“半導(dǎo)體〞材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場“革命〞。它可以按以下方法制備：SiO2eq\o(→,\s\up7(①C),\s\do5(高溫))Si(粗)eq\o(→,\s\up7(②HCl),\s\do5(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up7(③過量H2),\s\do5(1000～1100℃))Si(純)以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470470)(D)A．步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B．步驟①②③中生成或消耗1molSi，轉(zhuǎn)移2mol電子C．二氧化硅能與氫氟酸反響，而硅不能與氫氟酸反響D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6℃)，可通過蒸餾提純SiHCl3[解析]此題考查硅的制備、氧化復(fù)原反響、物質(zhì)別離提純等。A項(xiàng)，高溫下SiO2與C反響生成Si和CO氣體，即步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，步驟①中生成1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子，步驟②中生成1molSiHCl3，消耗1molSi，轉(zhuǎn)移2mol電子，步驟③中生成1molSi，轉(zhuǎn)移2mol電子，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，硅能與氫氟酸反響生成SiF4和氫氣，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，SiHCl3和SiCl4的沸點(diǎn)相差較大，可以采用蒸餾的方法別離，正確。3．(2022·寧夏一中月考)以下溶液中通入大量的CO2氣體一定會(huì)產(chǎn)生渾濁的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470471)(C)①氯化鈣溶液②澄清的石灰水③碳酸鈉溶液④偏鋁酸鈉溶液⑤硅酸鈉溶液⑥次氯酸鈣溶液A．①②④⑤⑥ B．②③④⑤⑥C．④⑤ D．③④⑤[解析]此題考查CO2的性質(zhì)，常見酸酸性強(qiáng)弱的比擬。①HCl是強(qiáng)酸，H2CO3足弱酸，CO2氣體通入氯化鈣溶液中不會(huì)生成碳酸鈣沉淀，不符合題意；②少量CO2氣體通入澄清的石灰水中會(huì)生成碳酸鈣沉淀，CO2過量時(shí)生成能溶于水的碳酸氫鈣，不符合題意；③CO2與碳酸鈉溶液反響生成碳酸氫鈉，不會(huì)產(chǎn)生渾濁，不符合題意；④CO2氣體通入偏鋁酸鈉溶液中，會(huì)生成氫氧化鋁沉淀，符合題意；⑤H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3的，CO2通入硅酸鈉溶液中，會(huì)生成H2SiO3沉淀，符合題意；⑥H2CO3的酸性比HClO的酸性強(qiáng)，CO2通入次氯酸鈣溶液中，生成碳酸鈣，CO2過量時(shí)生成能溶于水的碳酸氫鈣，不符合題意。綜上所述，通入大量的CO2氣體一定會(huì)產(chǎn)生渾濁的是④⑤。4．(2022·山東濟(jì)南第二次診斷)以下有關(guān)SiO2的表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470472)(B)A．SiO2是酸性氧化物，它對(duì)應(yīng)的水化物是硅酸(H2SiO3)B．硅酸可由SiO2跟水反響制得C．SiO2可與堿性氧化物或強(qiáng)堿反響D．光導(dǎo)纖維的主要原料就是SiO2[解析]二氧化硅是酸性氧化物，可與堿性氧化物或強(qiáng)堿反響，但不溶于水，不能直接和水反響生成硅酸。5．(2022·安徽省安慶市高中)有關(guān)SiO2或硅酸鹽的說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470469)(C)A．水泥、石英玻璃、陶瓷均是硅酸鹽產(chǎn)品B．硅太陽能電池板所用的是高純度SiO2C．鋼化玻璃與普通玻璃成分相同D．SiO2既能與HF酸反響又能與NaOH反響，故SiO2為兩性氧化物[解析]石英玻璃的成分是SiO2，故A錯(cuò)誤；硅太陽能電池板所用的是高純度Si，故B錯(cuò)誤；鋼化玻璃與普通玻璃成分都是硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅，故C正確；SiO2為酸性氧化物，故D錯(cuò)誤。6．(2022·安徽省宿州市高中)有以下變化：①Na2CO3→Na2SiO3，②SiO2→H2SiO3，③Na2SiO3→Na2CO3，④CaO→CaSiO3，其中不能通過一步反響實(shí)現(xiàn)的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470473)(C)A．只有① B．②④ C．只有② D．③④[解析]碳酸鈉與二氧化硅在高溫下反響能生成硅酸鈉，②二氧化硅不溶于水，不與水反響，所以不能一步轉(zhuǎn)化為硅酸，至少得兩步才能完成這個(gè)轉(zhuǎn)化：先與堿性物質(zhì)反響生成硅酸鹽，再與酸反響生成硅酸，③因?yàn)樘妓岬乃嵝员裙杷釓?qiáng)，所以向硅酸鈉溶液中通入少量二氧化碳后可生成碳酸鈉和硅酸，④氧化鈣是堿性氧化物，可以與酸性氧化物二氧化硅在高溫下反響生成硅酸鈣。綜上所述，只有②不能一步實(shí)現(xiàn)，所以選C。7．(2022·四川達(dá)州檢測)以下說法中正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470474)(C)A．單質(zhì)eq\o(→,\s\up7(O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up7(NaOH或HCl))鹽，硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化B．假設(shè)a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，那么可以通過一步反響實(shí)現(xiàn)如下圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D．青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，假設(shè)以氧化物形式可表示為Al2O3·SiO2·H2O[解析]此題考查硅及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化。A項(xiàng)，Si與O2反響生成SiO2，SiO2不與H2O反響，“氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或堿〞不能實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，b→c，c→a均不能通過一步反響實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化碳和二氧化硅都屬于酸性氧化物，都能與NaOH溶液反響生成鹽和水，正確；D項(xiàng)，硅酸鹽可以用鹽的形式或氧化物的形式，[Al2Si2O5(OH)4]可表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，錯(cuò)誤。8．(2022·吉林一中高三質(zhì)檢(六))以下關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470475)(D)①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧螦．②③ B．①③ C．①④ D．④[解析]①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10中Fe的化合價(jià)是＋3價(jià)，所以用氧化物的形式表示為Na2O·Fe2O3·3SiO2，錯(cuò)誤；②水晶的主要成分是二氧化硅，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，錯(cuò)誤；③用于制作光導(dǎo)纖維的材料是二氧化硅，不是硅單質(zhì)，錯(cuò)誤；④單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧希_，所以答案為D。9．以下離子方程式中書寫正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470476)(D)A．水玻璃中通入過量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．二氧化硅與氫氟酸反響：SiO2＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2OD．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O[解析]Na2SiO3是強(qiáng)電解質(zhì)，應(yīng)拆成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，A項(xiàng)正確寫法是SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)；B項(xiàng)正確寫法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；C項(xiàng)，氫氟酸是弱酸，在離子方程式中不能拆分。10．以下除雜方法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470477)(B)A．SiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可以參加足量NaOH溶液然后過濾除去B．CO2中含有CO雜質(zhì)，可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱C．CO2中含有HCl雜質(zhì)，可以通過盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì)，可以通入足量的CO2，然后過濾[解析]A項(xiàng)，SiO2、Al2O3均與NaOH溶液反響；C項(xiàng)，應(yīng)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶；D項(xiàng)，CO2與Na2CO3也反響生成NaHCO3。11．(2022·湖南省懷化市高三期)單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料，可由X通過如以下圖所示的路線制備，其中X為Z的氧化物，Y為氫化物，分子結(jié)構(gòu)與甲烷相似，答復(fù)以下問題：eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(Mg),\s\do5(加熱))eq\x(Mg2Z)eq\o(→,\s\up7(鹽酸))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(加熱))eq\x(Z)以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470478)(B)A．X為酸性氧化物，能與堿反響，不能與酸反響B(tài)．Y的化學(xué)式為SiH4C．X、Z都含有非極性共價(jià)鍵D．X與Mg在加熱條件下反響的化學(xué)方程式為SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(△))2MgO＋Si[解析]Z是半導(dǎo)體材料，即Z為Si，X為SiO2，A．SiO2是酸性氧化物，能與堿反響，能和HF反響，故錯(cuò)誤；B．根據(jù)元素守恒，因此Y是SiH4，故正確；C．SiO2中極性共價(jià)鍵，故錯(cuò)誤；D．根據(jù)反響過程，反響方程式為SiO2＋4Mg=Mg2Si＋2MgO，故錯(cuò)誤。二、非選擇題12．(2022·湖南衡陽一中檢測)氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高、不溶于酸(氫氟酸除外)，是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。硅的熔點(diǎn)是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種用工業(yè)硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)合成氮化硅的主要工藝流程如下：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470479)(1)凈化N2和H2時(shí)，銅屑的作用是除去原料氣中的氧氣；硅膠的作用是__除去生成的水蒸氣__。(2)在氮化爐中3Si(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，開始時(shí)為什么要嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟龋篲_該反響是放熱反響，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán)，阻礙與N2的接觸__。(3)X可能是__硝酸__(填“鹽酸〞“硝酸〞“硫酸〞或“氫氟酸〞)。(4)如何說明氮化硅產(chǎn)品已用水洗干凈？__洗滌后的濾出液呈中性__。(5)用硅粉作硅源、疊氮化鈉(NaN3)作氮源，直接燃燒生成氮化硅(發(fā)生置換反響)，該反響的化學(xué)方程式為9Si＋4NaN3eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))3Si3N4＋4Na↑。[解析](1)Cu能與氧氣反響，那么銅屑的作用為除去原料氣中的氧氣；硅膠具有吸水性，可除去生成的水蒸氣。(2)氮化爐中3Si(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，該反響為放熱反響，開始時(shí)嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟?，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán)，阻礙與N2的接觸。(3)氮化硅能與氫氟酸反響，鹽酸、稀硫酸均不能與Cu反響，氮化硅中混有銅粉，為除去混有的Cu，可選擇硝酸，Cu與硝酸反響，而氮化硅與硝酸不反響。(4)由工藝流程知，氮化硅是從酸溶液中過濾出來，因此氮化硅產(chǎn)品用水洗滌，那么洗滌后的濾出液呈中性時(shí)說明洗滌干凈。(5)硅粉作硅源、疊氮化鈉(NaN3)作氮源，直接燃燒生成氮化硅，發(fā)生置換反響生成Na和Si3N4。13．(2022·北京西城區(qū)檢測)碳、硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)25470480)(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應(yīng)用橡膠塞的原因是SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(用化學(xué)方程式表示)。(2)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的根底材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反響如下：①用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅，該反響的化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。②在流化床反響的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和__精餾(或蒸餾)__。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點(diǎn)/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9③SiHCl3極易水解，其完全水解的化學(xué)方程式為SiHCl3＋4H2O=H4SiO4＋H2↑＋3HCl↑(或SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑)。(3)某同學(xué)為了驗(yàn)證碳和硅兩種元素非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱，用以下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗(yàn))，實(shí)驗(yàn)操作步驟：Ⅰ.翻開彈簧夾1，關(guān)閉彈簧夾2，并翻開活塞a，滴加鹽酸。Ⅱ.A中看到白色沉淀時(shí)，關(guān)閉彈簧夾1，翻開彈簧夾2，關(guān)閉活塞a。①B中反響的離子方程式是CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。②通過步驟Ⅰ得知鹽酸具有的性質(zhì)是__AD__(填字母)。A．揮發(fā)性 B．復(fù)原性 C．氧化性 D．酸性③C裝置中的試劑X是__NaHCO3__(寫化學(xué)式)。D中反響的化學(xué)方程式是Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。④碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因：碳和硅__位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力減弱，非金屬性減弱__。[解析](1)玻璃中的二氧化硅與NaOH反響。(2)石英砂的主要成分為二氧化硅，二氧化硅和碳在高溫條件下反響生成硅和一氧化碳；由于SiHCl3與SiCl4、SiH2Cl2等的沸點(diǎn)相差較大，可以使用蒸餾的方法提純。(3)①該實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證碳和硅兩種元素非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱，B中為鹽酸與碳酸鈣的反響，其離子方程式是CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O；②通過步驟I是為了驗(yàn)證氯化氫是否具有揮發(fā)性(看A能夠產(chǎn)生沉淀)和酸性(與鹽反響)，所以通過步驟Ⅰ得知鹽酸具有的性質(zhì)是揮發(fā)性和酸性；③因?yàn)辂}酸具有揮發(fā)性，所以C裝置的作用是將HCl氣體除去，可以使用的試劑為飽和NaHCO3溶液；為了驗(yàn)證碳的非金屬性強(qiáng)于硅，步驟Ⅱ?yàn)锳中看到白色沉淀時(shí)，關(guān)閉彈簧夾1，翻開彈簧夾2，當(dāng)D中出現(xiàn)白色膠狀沉淀后，關(guān)閉活塞a，D中反響的化學(xué)方程式是Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3；④由于碳和硅位于同一主族，