第四章非金属及其化合物-无机非金属材料的主角-硅1．[2022·重庆四区联考]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2.将CO2气体通入下列溶液中，一定不会出现浑浊的是( )A．CaCl2溶液B．石灰水C．饱和Na2CO3溶液D．水玻璃3．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Si3N4B．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SiO2D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶24．[2022·四川都江堰一诊]在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是( )A．①②B．②④C．④⑤D．③④5．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的物质的量之比是3∶4C．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NH4ClD．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，没有发生氧化还原反应6．下列叙述中不正确的是( )A．SiO2的沸点比CO2的高B．SiO2、CO2均能与氢氧化钠溶液反应C．硅酸钠久置空气中不易变质D．硅在自然界中只能以化合态存在7．下列除杂方法正确的是( )A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤8．下列化学物质在实际生产、生活和科技等方面的应用正确的是( )A．石英砂可以用于制取高纯度的硅，SiO2和Si都是光导纤维材料B．水泥、玻璃和陶瓷都属于传统的无机非金属材料C．生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱D．测NaOH熔点时可以将NaOH放入石英坩埚中高温加热9．[2022·安徽宿州模拟]下列叙述中正确的是( )A．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸10．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图K141所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是( )图K141A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2BaCO3↓＋H2OB．ab段与cd段所发生的反应相同C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失D．bc段反应的离子方程式是2AlO＋3H2O＋CO22Al(OH)3↓＋CO11．[2022·湖北孝感统考]X、Y、Z是中学化学中三种常见元素的单质，甲、乙是两种常见的化合物，相互间有如图K142转化关系(未注明反应条件)，下列说法不正确的是( )图K142A．若X为金属单质，Y为非金属固体单质，则可能Z为O2B．若X、Y均为金属单质，则甲不可能为黑色固体C．若X为金属单质，Y为非金属气体单质，则乙可能为黑色固体D．若X、Y均为非金属固体单质，则Z可能为O212．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)下列物质不属于硅酸盐的是________。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。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作__________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚D．铁坩埚(4)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是__________(填化学式、下同)，氧化剂是__________。13．在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg＋SiO22MgO＋Si，同时会发生副反应2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易自然的气体。下图是进行Mg与SiO2反应的实验装置。试回答下列问题：图K143(1)由于O2和H2O(g)的存在对该实验有不良影响，实验中应通入X气体作为保护气，在A、B、C三种仪器中应加入的试剂分别是：A________，B________，C________(填序号)。①稀硫酸 ②浓硫酸 ③稀盐酸 ④石灰石 ⑤纯碱 ⑥锌粒(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________。14．[2022·浙江宁波检测]无论是从在国民经济中的地位来看，还是从科学发展的角度来看，硅都发挥着重要的作用。(1)人类使用硅酸盐产品(陶瓷等)的历史已经快一万年了，但在1823年才获得单质硅，瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原SiF4获得单质硅，写出化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)由于制取方法和条件的不同，得到的单质硅形态不同，其性质也不同。①用铝热法还原氟硅酸钾制得较纯净的晶体硅：4Al＋3K2SiF63Si＋2KAlF4＋2K2AlF5，关于该反应的说法正确的是________(填序号)。A．Al是还原剂B．氧化产物只有KAlF4C．每转移6NA个电子，得到42gSiD．Al元素在KAlF4和K2AlF5中化合价不同②用白沙子与镁粉混合在高温条件下反应得到无定形硅，反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③无定形硅和晶体硅的结构有很大的差别，无定形硅为棕色粉末，而晶体硅是纯灰色、不透明而有光泽的等轴八面晶体，无定形硅的化学性质比晶体硅活泼得多。通过上述描述你能得出的结论是_________________________________________________________。(3)硅在炼钢时用作脱氧剂，还原在冶炼过程中所形成的FeO，化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在野外，为了迅速得到氢气，用硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并加强热，即可迅速得到H2、Na2SiO3、CaO。这种混合物叫作生氢剂。请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)单晶硅制作的半导体元件表面镀膜，使各元件之间彼此绝缘，以防短路，表面氧化(生成一氧化硅)技术前景广阔。以上信息说明一氧化硅具有________性，用电解法对硅表面处理生成SiO薄膜时，硅应作电解池的________极。参考答案1．A [解析]A项中金刚石是碳的一种单质。2．A [解析]CO2与B、C、D项中的物质反应分别生成CaCO3、NaHCO3、H2SiO3。3．D [解析]二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶4，故D错误。4．C [解析]硅能与F2、HF、强碱在常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。5．C [解析]玻璃的主要成分是SiO2，高温下与C(碳)反应，A错误；反应中CO2作氧化剂，Na作还原剂，根据化合价升降值相等的原则，作为氧化剂的CO2与作为还原剂的Na的物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与液氨反应生成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。6．C [解析]常温下SiO2为固体，CO2为气体，A正确；酸性氧化物CO2和SiO2都与氢氧化钠溶液反应，B正确；硅酸钠久置会与空气中水、二氧化碳反应生成硅酸而变质，C错误；硅在自然中主要以二氧化硅和硅酸盐形式存在，不存在单质硅，D正确。7．B [解析]SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应，A错误；Na2CO3溶液吸收CO2，C错误；引入NaHCO3，D错误。8．B [解析]SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料及光电池的主要成分，A项错误；生产普通水泥使用的原料是黏土、石灰石，C项错误；石英坩埚的主要成分是SiO2，高温下能够与NaOH反应，D项不正确。9．D [解析]反应不是在水溶液中进行，产物中有气体生成，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C错误。10．B [解析]CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab)段，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。11．B [解析]X为镁，Y为碳，Z为氧气，A正确；若X为铝，Y为铁，Z为氧气，甲可以为四氧化三铁黑色物质，B错误；X为铁，Y为氢气，Z为氧气，甲为水，乙为四氧化三铁，C正确；X为碳，Y为硅，Z为氧气，甲为二氧化硅，乙为一氧化碳，D正确。12．(1)D(2)SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O 氢氟酸(3)防火剂 D(4)C SiO2[解析](1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。13．(1)① ⑥ ②(2)防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸 SiO2和Mg粉的反应是放热反应(3)①Mg2Si＋4HCl2MgCl2＋SiH4↑②SiH4＋2O2SiO2＋2H2O[解析](1)从给出的试剂看，可产生的气体只有CO2和H2，CO2与Mg能反应，故不能作保护气，因此保护气为H2。制取H2的试剂是稀H2SO4和锌粒，浓H2SO4为气体干燥剂。(2)装置内的O2不被排出，O2与H2混合在加热条件下会发生爆炸；移走酒精灯后反应继续进行，说明Mg与SiO2的反应是放热反应。(3)Mg2Si与盐酸会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，SiH4常温下可自燃。14．(1)4K＋SiF4Si＋4KF(2)①AC②2Mg＋SiO2Si＋2MgO③晶体结构对称的单质比无定形单质稳定(3)CaO＋2FeO＋Si2Fe＋CaSiO3(4)Si＋2NaOH＋Ca(OH)2Na2SiO3＋CaO＋2H2↑(5)电绝缘 阳[解析](1)K可与SiF4发生置换反应生成Si和KF。(2)①在反应4Al＋3K2SiF63Si＋2KAlF4＋2K2AlF5中，Al是还原剂，KAlF4和K2AlF5都是氧化产物；每转移12mol电子，生成3molSi，所以转移6NA个电子，得到42gSi；在KAlF4和K2AlF5中Al均为＋3价。②Mg在高温下置换出SiO2中的硅。(3)FeO与Si反应生成Fe和SiO2，SiO2与加入的生石灰反应生成CaSiO3随钢渣除去。(4)由题意可知Si与Ca(OH)2、NaOH混合物加强热反应的化学方程式为Si＋Ca(OH)2＋2NaOHCaO＋Na2SiO3＋2H2↑。(5)利用SiO的绝缘性使元件之间不发生短路或击穿；由Si到SiO的过程是氧化反应，电解时Si应作阳极。
