PAGEPAGE7無機(jī)非金屬材料的主角——硅1．(2024·廈門檢測(cè))《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則積累窯中燃薪舉火”，“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯(cuò)誤的是()A．粘土是制磚瓦和水泥的主要原料B．“燃薪舉火”使粘土發(fā)生困難的物理化學(xué)變更C．沙子的主要成分為硅酸鹽D．泥坯燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦解析：由題目的“擇取無砂粘土而為之”，說明粘土是制磚瓦和水泥的主要原料，所以選項(xiàng)A正確?！叭夹脚e火”是供應(yīng)高溫的環(huán)境，使粘土發(fā)生困難的物理化學(xué)變更，選項(xiàng)B正確。沙子的主要成分為二氧化硅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。粘土中有肯定量的Fe元素，泥坯燒制后自然冷卻成紅瓦(含氧化鐵)，澆水冷卻時(shí)C與水反應(yīng)得到CO和H2，將三價(jià)鐵還原為二價(jià)，形成青瓦，選項(xiàng)D正確。答案：C2．大多數(shù)物質(zhì)的俗名是依據(jù)其特別的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物質(zhì)的俗名與化學(xué)式或用途不相符的一組是()選項(xiàng)俗名主要成分(化學(xué)式)用途A石英SiO2集成電路板B純堿Na2CO3制備玻璃C水玻璃Na2SiO3制備硅膠D鐵紅Fe2O3用作油漆和涂料解析：石英主要用于生產(chǎn)玻璃，也可用于制造光導(dǎo)纖維，晶體硅才用于制作集成電路板。答案：A3．(2024·大同模擬)有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，下列說法正確的是()A．晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì)，可用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維B．玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應(yīng)，故常用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾C．陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽材料D．硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2解析：晶體硅具有半導(dǎo)體性質(zhì)，可用于生產(chǎn)電腦芯片，二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維，A不正確；玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應(yīng)，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾，因?yàn)椴ＡП砻媸枪饣?，該反?yīng)太慢，B不正確；陶瓷、水泥屬于硅酸鹽材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C不正確；硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O?2FeO?3SiO2，D正確。答案：D4．(2024·哈師大附中一模)下列說法不正確的是()A．SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4D．石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能干脆轉(zhuǎn)化成電能解析：SiO2能與HF反應(yīng)，因此可用HF刻蝕玻璃，A正確；向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠，B正確；氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4，C正確；硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能干脆轉(zhuǎn)化成電能，不是石英，D錯(cuò)誤，答案選D。答案：D5．下列離子方程式的書寫正確的是()A．水玻璃中通入過量二氧化碳：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．硅與氫氟酸的反應(yīng)：Si＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析：A項(xiàng)，Na2SiO3是強(qiáng)電解質(zhì)，應(yīng)拆分成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，且應(yīng)生成HCOeq\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，不能拆分成H＋和F－。答案：D6．下列敘述正確的是()A．紅寶石、珍寶、水晶、鉆石等裝飾的主要成分都是硅酸鹽B．硅酸鈉的水溶液俗名為水玻璃，可用于制備硅膠和木材防火劑C．制造玻璃是困難的物理過程，玻璃的組成不同，性能不同D．金剛石是自然界中硬度最大的物質(zhì)，不行能與氧氣發(fā)生反應(yīng)解析：紅寶石的主要成分為Al2O3，珍寶的主要成分為CaCO3，水晶的主要成分為SiO2，鉆石為碳單質(zhì)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；制造玻璃包含困難的物理變更和化學(xué)變更，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石是碳單質(zhì)，具有碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B7．(2024·深圳模擬)用無機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料，其產(chǎn)品流程示意圖如下，下列說法正確的是()A．制取粗硅時(shí)生成的氣體產(chǎn)物為CO2B．生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃的過程中都涉及氧化還原反應(yīng)C．電解精煉銅時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)陽極質(zhì)量減輕6.4gD．粗硅制高純硅時(shí)，提純四氯化硅可用多次分餾的方法解析：A項(xiàng)，石英和碳在高溫下反應(yīng)生成Si和CO，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，生產(chǎn)玻璃涉及的反應(yīng)有SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up14(高溫))Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up14(高溫))CaSiO3＋CO2↑，元素化合價(jià)沒有發(fā)生變更，不是氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，精煉銅時(shí)，陽極為粗銅，粗銅中假如有比Cu活潑的雜質(zhì)金屬，該雜質(zhì)先放電，所以轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，陽極質(zhì)量削減的不肯定是1molCu的質(zhì)量，故不肯定為6.4g，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，制備硅的過程中，利用沸點(diǎn)不同進(jìn)行分餾，將SiCl4從雜質(zhì)中提到出來，再與H2發(fā)生置換反應(yīng)得到高純硅，正確。答案：D8．(2024·晉城一模)A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種短周期主族元素R，它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，已知A、B、D、E四種物質(zhì)均難溶于水，單質(zhì)R能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和氫氣。下列說法正確的是()A．反應(yīng)①中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氫氟酸C．2↑D．化合物C的溶液與反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)解析：?jiǎn)钨|(zhì)R能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和氫氣，常見的是Al或Si，由圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，若R是Al，則C應(yīng)為NaAlO2，但NaAlO2與過量鹽酸反應(yīng)生成NaCl和AlCl3的混合溶液，不能生成難溶物，所以R是Si。A在高溫下能與焦炭和石灰石反應(yīng)，說明A是SiO2，依據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可推知，B為CaSiO3，D為Si、C為Na2SiO3、E為H2SiO3。A項(xiàng)，反應(yīng)①的化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up14(高溫))Si＋2CO↑，由方程式可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，反應(yīng)④的離子方程式為Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是CO，Na2SiO3溶液與CO不反應(yīng)，錯(cuò)誤。答案：B9．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程。下列說法正確的是()A．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生變更D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)解析：A項(xiàng)，稻殼灰來源廣泛價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；B項(xiàng)，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化硅中，硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，硅酸鈉中，硅元素的化合價(jià)也是＋4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變更，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，此反應(yīng)沒有化合價(jià)的變更，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。答案：A10．硅是無機(jī)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。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是______(填序號(hào))。A．陶瓷 B．玻璃C．水泥 D．生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________，工藝師常用________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作______________。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)，下列坩堝可選用的是______(填序號(hào))。A．一般玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝(4)工業(yè)上常用2C＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高溫))Si＋2CO↑制備粗硅，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)上升的物質(zhì)是________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是________。解析：(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與HF反應(yīng)，所以通常用氫氟酸來雕刻玻璃。答案：(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)CSiO211．硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必需先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up14(焦炭),\s\do15(高溫))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up14(HCl),\s\do15(573K以上))eq\x(SiHCl3（粗）)eq\o(→,\s\up14(粗餾))eq\x(SiHCl3（純）)eq\o(→,\s\up14(H2),\s\do15(1357K))eq\x(高純硅)①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：_____________________________________________________。②整個(gè)制備過程必需嚴(yán)格限制無水無氧。SiHCl3遇水猛烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出并配平該化學(xué)反應(yīng)方程式：____________________________________________________；H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是________________________________。(2)化學(xué)探討性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時(shí)，從資料查閱到下列信息：Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)；Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4；Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。依據(jù)信息進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步試驗(yàn)獲得的固體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)覺有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最終稱量、計(jì)算，測(cè)得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。①第Ⅰ步試驗(yàn)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步試驗(yàn)獲得固體產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的緣由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在SiHCl3中，把硅考慮為＋4價(jià)，則氫為－1價(jià)，氯為－1價(jià)，SiHCl3水解時(shí)，－1價(jià)氫還原水中＋1價(jià)的氫，生成氫氣。答案：(1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up14(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸(2)①2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高溫))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up14(高溫))Mg2Si②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)：Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O12．(2024·貴陽模擬)某試驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)試驗(yàn)時(shí)要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2，其緣由是_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)裝置B的作用是__________________________________________________________________________________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為________________、______________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________________。(4)該裝置的缺點(diǎn)是_____________________________________________________________________________________。(5)設(shè)計(jì)試驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：__________________________________________