硅元素及其化合物-2023年高考化學(xué)考試（解析版）

易錯點12硅元素及其化合物

易錯題［01］硅及其化合物的性質(zhì)

(1)自然界中無游離態(tài)的硅，通常原子晶體不導(dǎo)電，但硅是很好的半導(dǎo)體材料，是制作光電

池的材料。Siθ2不導(dǎo)電，是制作光導(dǎo)纖維的材料P

(2)工業(yè)上制備粗硅，是用過量的C和Siθ2在高溫下反應(yīng)，由于C過量，生成的是CO而不

是CO2,該反應(yīng)必須在隔絕空氣的條件下進行。

(3)氫氟酸不能用玻璃容器盛放；NaoH溶液能用玻璃試劑瓶，但不能用玻璃塞。

(4)酸性氧化物一般能與水反應(yīng)生成酸，但SiCh不溶于水；酸性氧化物一般不與酸作用，但

SiO2能與HF反應(yīng)。

(5)硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液稱為泡花堿或水玻璃，但

卻是鹽溶液。硅膠(mSiθ2?"H2θ)是一種很好的無毒干燥劑。

(6)H2CO3的酸性大于H2SiO3的，所以有Na2SiO3+CO2(少量)+H2O=H2SiO3l+Na2CO3,

但高溫下Na2CO3+Siθi^-Na2SiO3+CO2T也能發(fā)生，原因可從兩方面解釋：①硅酸鹽

比碳酸鹽穩(wěn)定；②從化學(xué)平衡角度，由高沸點難揮發(fā)固體SiCh制得低沸點易揮發(fā)的CO2氣

體。

(7)水泥、玻璃與陶瓷是三大傳統(tǒng)無機非金屬材料；碳化硅、氮化硅等是新型無機非金屬材

料。

易錯題【02】新型無機非金屬材料

材料類型主要特性示例用途

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強度高氮化硅陶瓷汽輪機葉片、軸承、永久性模具等

半導(dǎo)體陶瓷具有電學(xué)特性二氧化錫陶瓷集成電路中的半導(dǎo)體

光學(xué)材料具有光學(xué)特性光導(dǎo)纖維-光纜通訊、醫(yī)療、照明等

生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘

易錯題【03】?？挤墙饘偌捌浠衔锏男再|(zhì)與用途的對應(yīng)關(guān)系

重要性質(zhì)主要用途

?硅是常用半導(dǎo)體材料用于制造芯片、硅太陽能電池

?Siθ2導(dǎo)光性能強、抗干擾性能好用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維

?二氧化硫與02反應(yīng)用作葡萄酒中食品添加劑

?液氨汽化時吸收大量的熱用作制冷劑

?氯氟酸與玻璃中SiO2反應(yīng)用氫氟酸刻蝕玻璃工藝

次氯酸鹽(如NaCle)等)用于漂白棉、麻、紙張等

具有強氧化性

⑦硫酸鋼難溶于水和鹽酸醫(yī)療上用作“鋼餐”

易錯題【03】

(1)硅元素的原子序數(shù)為14,基態(tài)原子的筒化電子排布式為[Ne]3s23p2,核外電子的空間

運動狀態(tài)有7種，不成對電子數(shù)有2種;單晶硅為原子晶體，晶體中每個Si原子以sp3雜化，

分別與4個相鄰的Si原子形成4個。鍵,Si原子的配位數(shù)為4,晶體中最小的環(huán)是6元環(huán)，

1個環(huán)中平均含有2Si原子，含Si-Si鍵數(shù)為3。

(2)二氧化硅是直接由原子構(gòu)成的原子晶體，晶體中Si原子均以sp3雜化，分別與4個O

原子成鍵，每個O原子與2個Si原子成鍵，晶體中的最小環(huán)為12元環(huán)，其中有6個Si原

子和6個O原子，含有12個Si-O鍵；每個Si原子被12個環(huán)共有，每個O原子被4個環(huán)

共有，每個Si-O鍵被4個環(huán)共有，Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。二氧化硅不溶于水，

熔沸點和硬度高于分子晶體干冰。

典例分析

的結(jié)晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。

下列說法錯誤的是

A.實驗室熔融燒堿時，不可選用陶瓷培埸

B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成

C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料，主要化學(xué)成分是二氧化硅

D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點

C【解析】A.陶瓷含有二氧化硅，燒堿為氫氧化鈉，能夠與陶瓷中的二氧化硅反應(yīng)，熔融

燒堿不能選用玻璃塔蝸，故A正確；

B.陶瓷的傳統(tǒng)概念是指所有以黏土等無機非金屬礦物為原材料，經(jīng)過高溫?zé)贫傻漠a(chǎn)品，

聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，故B正確；

C.陶瓷由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，主要化學(xué)成分是硅酸鹽，在新石器時代就已經(jīng)開始使用，

應(yīng)用較早，故C錯誤；

D.硅酸鹽材料的化學(xué)性質(zhì)不活潑，具有耐酸堿腐蝕，抗氧化等有點，故D正確。

例2、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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅

②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si+3HCl=SiHCl3+H2

③SiHCI3與過量H2在1100C反應(yīng)制得純硅，已知SiHCh能與H2O強烈反應(yīng)，在空氣中易

自燃。

請回答下列問題：

(1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為。

(2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0℃)中含有少量SiCI4(沸點57.6°C)

和HCl(沸點-84.7℃),提純SiHCI3采用的方法為。

(3)用SiHCI3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去)：

尾氣處理

裝置略去

①裝置B中的試劑是，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是

②反應(yīng)一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是一，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及

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，取上層清液后需再加入的試劑

是一(填寫字母代號)。

a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液

高溫

【答案】(I)Sio2+2C^Si+2COT(2)蒸儲(3)①濃硫酸；使滴入燒瓶中的SiHCb氣化②有

高溫

固體物質(zhì)生成；SiHCI3+比^=Si+3HC1③排盡裝置中的空氣④bd

【解析】本實驗是利用SiHCl3和氫氣反應(yīng)制取純硅，首先在裝置A利用稀硫酸和鋅粒反應(yīng)

制取氯氣，SiHCI3能與H2θ強烈反應(yīng)、在空氣中易自燃，所以需要裝置B中盛放濃硫酸將

生成的氫氣進行干燥、并用氫氣排盡裝置中的空氣；水浴加熱裝置C,使SiHCh揮發(fā)，和

氫氣一同進入石英管中在高溫條件下反應(yīng)制取純硅。

高溫

(1)高溫下，SiCh和C反應(yīng)生成Si和CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Sio2+2C^=Si+2COT；

(2)沸點不同的液體混合物可以采用蒸儲的方法分離，這幾種物質(zhì)沸點不同，所以采用蒸儲

的方法分離；

(3)①為防止SiHCI3與HzO強烈反應(yīng)，需要干燥劑干燥氫氣，濃硫酸具有吸水性且不和氫氣

反應(yīng)，所以裝置B中可以盛放濃硫酸；加熱裝置C中燒瓶，升高溫度能使SiHel3氣化，從

而使SiHCb和氫氣在D中反應(yīng)；

高溫

②D中發(fā)生反應(yīng)SiHCl3+H2Si+3HC1,Si為固態(tài)，所以看到的現(xiàn)象是仃固體物質(zhì)生成；

③SiHCI3能與HzO強烈反應(yīng)、在空氣中易自燃，且Si是親氧元素，為防止SiHCl3自燃和

Si被氧化，需要排盡裝置中的空氣；

④若含鐵單質(zhì)，加入稀鹽酸后溶液中應(yīng)含F(xiàn)e2+；檢驗Fe?+先加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,

再加入氯水溶液變紅色即可，故選b、d?

例3、含硅元素的化合物廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成巖石.晶體硅(熔點

1410。C)用途廣泛，制取與提純方法有多種。

(1)煉鋼開始和結(jié)束階段都可能發(fā)生反應(yīng)：Si+2FeO→2Fe+SiO,其目的是

高溫2

A.得到副產(chǎn)品硅酸鹽水泥B.制取SiCh,提升鋼的硬度

C.除去生鐵中過多的Si雜質(zhì)D.除過量FeO,防止鋼變脆

(2)一種由粗硅制純硅過程如下：Si(粗)SiCU(純)嬴＞Si(純),在上

述由SiCLt制純硅的反應(yīng)中，測得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化

學(xué)方程式：;對于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(SiX4)下列敘述正確的

是。

A.NaX易水解

B.SiX4是共價化合物

C.NaX的熔點一般高于SiX4

D.SiF4晶體是由共價鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

(3)粗硅經(jīng)系列反應(yīng)可生成硅烷(SiHQ,硅烷分解也可以生成高純硅.硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲

烷，所以Si元素的非金屬性弱于C元素，用原子結(jié)構(gòu)解釋其原因：0

(4)此外，還可以將粗硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅(SiHcI3),通過反應(yīng)：SiHCI3(g)+H2(g)USi⑸+3HCl(g)

制得高純硅.不同溫度下，SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)物的投料比(反應(yīng)初始時，各反應(yīng)物

的物質(zhì)的量之比)的變化關(guān)系如圖所示.下列說法正確的是(填字母序號)。

SiiH(

平

衡

轉(zhuǎn)

化

率

a.該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大

H(SiHCl2)

b.橫坐標表示的投料比應(yīng)該是

∏(H2)

c.實際生產(chǎn)中為提高SiHCI3的利用率，可適當降低壓強

⑸硅元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物是H2SiO3.室溫下，0.1mol∕L的硅酸鈉溶液和0.1mol∕L

的碳酸鈉溶液，堿性更強的是,其原因是。已知：H2SiO3:

7

Kal=2.0X101°、Ka2=LOxlO∣2,H2CO3：/Caι=4.3×10λTa2=5.6×10

【答案】⑴CD(2)SiC14(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g2H=+0.025akJ∕moI;BC(3)C和Si最外層電

子數(shù)相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數(shù)少于Si”)Si元素的非

金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷(4)ac(5)硅酸鈉；硅酸的七2小于碳酸的心2,

硅酸鈉更易水解

【解析】(I)煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增

加到規(guī)定范圍的過程，簡單地說，是對生鐵降碳、去硫磷、調(diào)硅缽含量的過程，這一過程基

本上是一個氧化過程，是用不同來源的氧(如空氣中的氧、純氧氣、鐵礦石中的氧)來氧化鐵

高溫高溫

水中的碳、硅、鐳等兀素.化學(xué)反應(yīng)主要是2FeO+Si------2Fe+Siθ2?Feo+Mn-------Fe+MnO；

在使碳等元素降到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧，是有害的雜質(zhì)，使鋼塑性變壞，軋

制時易產(chǎn)生裂紋，故煉鋼的最后階段必須加入脫氧劑(例如鎰鐵、硅鐵和鋁等)，以除去鋼液

高溫高溫高溫

中多余的氧：Mn+FeO------MnO+Fe,Si+2FeO--------Sio2+2Fe,2Al+3FeO-------Ahθ3+3Fe,

故答案選CD；

11?X1∩3

(2)由題意可知：每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，即生成j=4OmOl純硅吸收的

a_a

熱量為akJ熱量，則生成ImOl純硅吸收的熱量為還巨貝一而kJ=0.025akJ,所以該反應(yīng)

28

的熱化學(xué)方程式：SiC14(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)?∕7=+0.025akJ∕mol;

A.鈉的強酸鹽不水解，NaX(NaF除外)不易水解，故A錯誤；

B.硅的鹵化物(SiX4)是由非金屬元素原子間通過共用電子對形成的化合物，是共價化合物，

故B正確；

C.鈉的鹵化物(NaX)為離子化合物屬于離子晶體，硅的鹵化物(SiXQ為共價化合物屬于分子

晶體，離子晶體的熔點大于分子晶體的熔點，即NaX的熔點一般高于SiX4,故C正確；

D.SiF4晶體是由分子間作用力結(jié)合而成，故D錯誤；

故答案為BC；

(3)C和Si最外層電子數(shù)相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數(shù)少

于Si”)Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷，故硅烷的分解溫度遠低

于甲烷；

(4)a.因為隨著溫度的升高，SiHCI3的轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度

升高而增大，故a正確；

b.增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率反而降低，故橫

坐林友小的投科比庖也是、'.故b用俁:

n(H2)

c.SiHa3(g)+H2(g)uSi(s)+3HCl(g)正向為氣體系數(shù)增大的方向，降低壓強平衡向氣體系數(shù)增

大方向移動，可以提高SiHCl3的利用率，故C正確；

故答案選a、c；

(5)依據(jù)所給數(shù)據(jù)可知：硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2,依據(jù)“越弱越水解”可知硅酸鈉更易水解。

易錯題通關(guān)

1.(2022?廣東?高考真題)廣東一直是我國對外交流的重要窗口，館藏文物是其歷史見證。

下列文物主要由硅酸鹽制成的是

選

A.南宋鎏金飾品B.蒜頭紋銀盒C.廣彩瓷咖啡杯D.銅鍍金鐘座

項

2.(2022.河北.高考真題)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正

確的是

A.傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B.陶瓷主要成分為SiO?和MgC)

C.陶瓷燒制的過程為物理變化D.白瓷的白色是因鐵含量較高

3.(2022?湖北?高考真題)C60在高溫高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▽?dǎo)電性、高硬度的非晶態(tài)碳

玻璃。下列關(guān)于該碳玻璃的說法錯誤的是

A.具有自范性B.與C60互為同素異形體

C.含有sp3雜化的碳原子D.化學(xué)性質(zhì)與金剛石有差異

4.(2022?廣東?模擬預(yù)測)壽山石是中國傳統(tǒng)四大印章石之一，含葉蠟石、高嶺石等黏土礦

物。下列說法錯誤的是

A.壽山石的硬度與金剛石相當B.葉蠟石、高嶺石的主要成分屬于硅酸鹽

C.壽山石的紅色條紋與Fe2O3含量有關(guān)D.壽山石印章要避免與強酸、強堿接觸

5.(2022?廣東茂名?一模)硅及其化合物在人類進步中發(fā)揮了重要作用。Si和SiC用于制造

芯片，SiO,用于制造光纖，NazSiQ用作木材防火劑。下列說法正確的是

A.Si在自然界以游離態(tài)存在B.Si和SiC具有優(yōu)良的導(dǎo)電性

C.SiOz不與酸反應(yīng)D.Na2SiO3溶液可與CC>2反應(yīng)

6.（2022?江蘇?高考真題）下列說法正確的是

A.金剛石與石墨烯中的C-C-C夾角都為120

B.SiH八SiCL都是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子

C.楮原子QGe）基態(tài)核外電子排布式為4s%p2

D.IVA族元素單質(zhì)的晶體類型相同

7.（2022?天津天津?二模）氮化硅（熔點1900°C）具有高強度、高韌性，通過SH與Nh發(fā)生

反應(yīng)3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2制得。下列說法錯誤的是

A.Si的電負性小于N的電負性B.SiK的穩(wěn)定性強于NFh的穩(wěn)定性

C.Si3N4屬于共價晶體D?SiH4為非極性分子

8.（2022?河南焦作?一模）2020年12月17B,嫦娥五號帶回了近2公斤的月壤樣品。將月

壤進行20倍放大后能明顯看到褐色的玻璃狀物質(zhì)。下列有關(guān)玻璃的說法中正確的是

A.普通玻璃的原料是燒堿、石英、石灰石

B.普通玻璃和石英玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品

C.制備普通玻璃時的反應(yīng)有Na2CO3+SiO2-CO2↑+Na2SiO3

D.普通玻璃用于鑲嵌建筑物的門窗、墻面，但其不具有保溫和防輻射等特征

9.（2022.湖北?天門市教育科學(xué)研究院模擬預(yù)測）“液態(tài)陽光”由中國科學(xué)院液態(tài)陽光研究組

命名，指的是利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源分解水制氫，再將空氣中的CCh加氫制成

CH3OH等液體燃料。該過程零污染、零排放，并且可形成循環(huán)，是迄今為止人類制備CH3OH

最清潔環(huán)保的方式之一，下列說法錯誤的是（）

A.即使使用高效催化劑，改變反應(yīng)歷程，CO2和H2O合成CHQH和02也為吸熱反應(yīng)

B.Sio2的熔點比CCh的高，原因是SiCh的分子間作用力更大

C.Co2是直線形分子

D.甲醉的沸點介于水和甲硫醇（CH3SH）之間

10.（2022?河北衡水中學(xué)一模）無機非金屬材料在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。下列說法錯誤的是

A.玻璃纖維用于高強度復(fù)合材料，其主要成分為玻璃

B.陶瓷是一種常見硅酸鹽材料，可以用陶瓷用煙熔融純堿

C.碳納米材料是一類新型無機非金屬材料，其中石墨烯具有導(dǎo)電性

D.碳化硅俗稱金剛砂，可用作砂紙、砂輪的磨料

11.（2022?全國?模擬預(yù)測）“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。”詩句中的“沙”的主要成分

是Si。？，下列說法錯誤的是

A.SiO?屬于酸性氧化物，不與任何酸反應(yīng)

B.“水玻璃”可以由SiO2與NaOH溶液反應(yīng)制得

C.SiOz是制取傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品玻璃的原料之一

D.通常所說的“從沙灘到用戶”，這句話涉及工業(yè)上制備粗硅的工藝

12.（202卜浙江.模擬預(yù)測）根據(jù)“玉兔二號”提供的一個暗綠色閃光的石塊信息進行分析，發(fā)

現(xiàn)石塊主要由約45%的斜長石（CaAlSqg）、7%的輝石XYAL2rlSiQ6（X'Y為單核離子，

0<n≤l）和6%的橄欖石（M?SiO4,M為Mg、Fe）組成。下列關(guān)于上述“三石”的說法正確的

是

A.既是硅酸鹽材料，又是金屬材料

B.斜長石（CaAl2Si2Oj不穩(wěn)定易水解

C.若輝石中n=l、Y為V3+時，X可能是Na+

D.橄欖石的氧化物形式一定為MgO?FeO?SiC>2

13.（2022?山東濰坊?三模）白炭黑（可用SiOz?nHQ表示其組成）可廣泛應(yīng)用于日用化工、橡

膠制品、電子工業(yè)等許多領(lǐng)域。以硅酸鈉和二氧化碳為原料制備白炭黑的工藝流程如下：

-?iSVf沉荷f洗津—?控SU、烘干一?門炭黑

送相

下列說法錯誤的是

A.硅酸鈉水溶液必須用帶玻璃塞的試劑瓶盛裝

B.沉淀反應(yīng)的離子方程式為SiO1+HQ+CC?=H2SiO?J+CO；

C.蒸發(fā)“濾液”所得晶體中含有離子鍵和極性共價鍵

D.用稀鹽酸洗滌沉淀的目的是除去沉淀表面的CO；

14.（2022?湖北?模擬預(yù)測）石膏、水泥和石灰是傳統(tǒng)的無機膠凝材料中的三大支柱。如圖是

石膏的部分層狀結(jié)構(gòu)，中間的虛線代表層與層的分界線。下列說法錯誤的是（已知：（?:

Ca2+

H2O、?'7硫氧四面體）

/,?/,?/z,

A.無水CaSO4可以用作干燥劑

B.每個H2O連接在1個Ca?+和相鄰兩層各1個S0；的0上

C.加熱石膏，可以破壞層與層之間的氫鍵，只發(fā)生物理變化

D.工業(yè)制備水泥以黏土、石灰石為主要原料，輔料石膏可以調(diào)節(jié)水泥的硬化速度

15.（2022?天津天津?二模）一種碳化硅晶體的晶胞如圖所示，與金剛石的類似。下列判斷正

B.熔點：碳化硅＞金剛石

C.該晶體熔融時會破壞極性鍵D.碳原子軌道的雜化類型為SP雜化

16.（2022?重慶市育才中學(xué)模擬預(yù)測）單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高

溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)），粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅（反應(yīng)

溫度450~500°C）,四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅

的裝置示意圖。

連接

氣

尾

理

處

置

裝

冷卻液

D

相關(guān)信息如下：①四氯化硅遇水極易水解;

②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物;

③有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見表:

物質(zhì)

SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5

沸點/℃57.712.8—315—

熔點/℃-70.0-107.2———

升華溫度/℃——180300162

請回答下列問,題：

(D寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式一。

(2)裝置A中g(shù)管的作用是__；裝置C中的試劑是一；裝置F的作用是一。

(3)常用強堿溶液吸收尾氣，反應(yīng)的離子方程式為一。

(4)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精儲(類似多次蒸儲)得到高純度四氯化硅，精儲后的

殘留物中，除鐵元素外可能還含有的元素是_(填寫元素符號)。

(5)為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，使鐵元素還原成Fe?+,再用KMnO4

標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式是一。

17.作為推行“低碳經(jīng)濟”的重要科技進步，太陽能光伏發(fā)電成為重要的新型能源。太陽能光

伏發(fā)電最關(guān)鍵的材料是高純硅，三氯甲硅烷(SiHeI3)還原法是當前制備高純硅(Si)的主要方

法，生產(chǎn)流程示意如下：

j??畫T?7→麗畫片麗畫

L碗A

(1)石英砂的主要成分是SiO?,其能與NaOH反應(yīng)生成硅酸鈉和水，則SiC>2是(酸性

氧化物或堿性氧化物)，寫出該反應(yīng)化學(xué)方程式。

(2)“精儲”也是蒸播的一種形式，通過蒸儲可把液體混合物分離開，原理是利用混合物各成

分的(填“熔點”或“沸點”)不同。

(3)制取粗SiHXCIy的反應(yīng)為：Si+HCl-SiHxCly+H?(未配平)，該條件下，30LHCl氣體和足

量硅充分反應(yīng)生成IOLSiHXCIy氣體和IoLH2,則SiHXCIy化學(xué)式為。

(4)整個制備過程必須達到無水無氧，在H?還原SiHCI3過程中若混入0”除了生成SiO?外，

還可能引起的后果是。

(5)為達到綠色化學(xué)和資源綜合利用的目的，在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A需要循環(huán)使用，A的化學(xué)

式是?

18.(2022?湖北?模擬預(yù)測)多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高

純硅制品的主要原料。

(1)已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示。

多晶硅

電弧爐流化床反應(yīng)器還原爐

發(fā)生的主要反應(yīng)

1600-1800。C

電弧爐

SiO2+2CSi+CO↑

250-300°C

流化床反應(yīng)器

Si+3HC1SiHCl3+H2

①物質(zhì)Z的名稱是

②用石英砂和焦在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

③在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCI3大約占85%,還有SiCl4、SiH2Cl2.SiFhCl等,有關(guān)物質(zhì)

的沸點數(shù)據(jù)如表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和o

物質(zhì)

SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHCISiH4

沸點/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9

(2)利用晶體硅的粉末與干燥的氮氣在1300~140(TC下反應(yīng)，可制取結(jié)構(gòu)陶瓷材料氮化硅

(Si3N4)0現(xiàn)用如圖所示裝置(部分儀器已省略)制取少量氮化硅。

①裝置II中所盛試劑為O

②裝置I和裝置皿均需要加熱，實驗中應(yīng)先(填“皿”或T)的熱源。

⑶由晶體硅制成的n型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體可用于太陽能電池。一種太陽能儲能電池的工作

已知鋰離子電池的總反應(yīng)為：瞿

原理如圖所示,Lil.xNiO2+xLiC6.LiNio2+xC60完

成下列問題。

太

陽

光n型半導(dǎo)體

濯半導(dǎo)體

①該鋰離子電池充電時，n型半導(dǎo)體作為電源.(填“正”或"負”)極。

②該鋰離子電池放電時，b極上的電極反應(yīng)式為。

20.硅及其化合物廣泛應(yīng)用于太陽能的利用、光導(dǎo)纖維及硅橡膠的制備等.

純凈的硅是從自然界中的石英礦石(主要成分為Siθ2)中提取.高溫下制取純硅有如下反

應(yīng)(方法I)：

①SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2C0(g)

②Si(s)+2Ch(g)≠SiCI4(g)

③SiCl4(g)+2H2(g)→Si(s)+4HC1(g)

完成下列填空：

(1)硅原子核外有種不同能級的電子，最外層P電子有種自旋方向；SiO?

晶體中每個硅原子與個氧原子直接相連。

(2)單質(zhì)的還原性：碳硅(填寫“同于”、“強于”或“弱于”).從平衡的視角而言，反

應(yīng)①能進行的原因是。

(3)反應(yīng)②生成的化合物分子空間構(gòu)型為；該分子為分子(填寫“極性”或“非極性”)。

(4)某溫度下,反應(yīng)②在容積為V升的密閉容器中進行,達到平衡時Cl2的濃度為amol∕L.然

后迅速縮小容器容積到0.5V升，t秒后重新達到平衡，CL的濃度為bmol∕L.貝hab

(填寫“大于”、“等于”或“小于”

(5)在t秒內(nèi)，反應(yīng)②中反應(yīng)速率V(SieIG=(用含a、b的代數(shù)式表示)。

(6)工業(yè)上還可以通過如下反應(yīng)制取純硅(方法H)：

@Si(粗)+3HC1(g)553-5："SiHCI3(1)+H2(g)+Q(Q>0)

i

⑤SiHCI3(g)+H2(g)J2?(純)+3HCI(g)

提高反應(yīng)⑤中Si(純)的產(chǎn)率，可采取的措施有：、。

參考答案

1.C【詳解】A.鎏金飾品是用金汞合金制成的金泥涂飾器物的表面，經(jīng)過烘烤，汞蒸發(fā)而

金固結(jié)于器物上的一種傳統(tǒng)工藝，其中不含硅酸鹽，故A項不符合題意；

B.蒜頭紋銀盒中主要成分為金屬銀，其中不含硅酸鹽，故B項不符合題意；

C.廣彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸鹽產(chǎn)品燒制而成,其主要成分為硅酸鹽，故C項符合題意；

D.銅鍍金鐘座是銅和金等制得而成，其中不含硅酸鹽，故D項不符合題意；

綜上所述，答案為C。

2.A【詳解】A.陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的

開關(guān)外包裝和器件，A正確；

B.陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiCh和MgO,C錯誤：

C.陶瓷燒制過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C錯誤；

D.由于Fe2+、Fe"和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷

的白色是因為鐵含量較低甚至幾乎不含，D錯誤；

故答案為：A。

3.A【詳解】A.自范性是晶體的性質(zhì)，碳玻璃為非晶態(tài)，所以沒有自范性，A錯誤；

B.碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的單質(zhì)，所以是同素異形體，B正確：

C.碳玻璃具有高硬度，與物理性質(zhì)金剛石類似，因而結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，所以含有sp?

雜化的碳原子形成化學(xué)鍵，C正確；

D.金剛石與碳玻璃屬于同素異形體，性質(zhì)差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)上，化學(xué)性質(zhì)上也有著

活性的差異，D正確；

故選Ao

4.A【詳解】A.己知壽山石是中國傳統(tǒng)四大印章石之一，雕刻印章時通常用鋼刀或金剛石

進行，故壽山石的硬度比金剛石小，A錯誤；

B.黏土屬于硅酸鹽，故葉蠟石、高嶺石的主要成分屬于硅酸鹽，B正確；

C.FezCh是一種紅棕色粉末，故壽山石的紅色條紋與FezCh含量有關(guān)，C正確；

D.壽山石中含有鋁硅酸鹽，既能與強酸乂能與強堿反應(yīng)，故壽山石印章要避免與強酸、強

堿接觸，D正確：

故答案為：A0

5.D【詳解】A.硅在自然界中以化合態(tài)存在，而不是游離態(tài)形式存，故A錯誤；

B.Si和SiC屬于半導(dǎo)體，導(dǎo)電能力弱，故B錯誤；

C.SiCh能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，而不是不與任何酸反應(yīng)，故C錯誤；

D.碳酸的酸性比硅酸強，則NaaSiCh溶液可與C0?反應(yīng)生成H2SiO3,故D正確；

故選：D。

6.B【詳解】A.金剛石中的碳原子為正四面體結(jié)構(gòu)，C-C-C夾角為109。28，，故A錯誤;

B.SiH’的化學(xué)鍵為Si-H,為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子；SiCl4

的化學(xué)鍵為Si-C1,為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子，故B正確；

C.錯原子（32Ge）基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d”>4s24p2,故C錯誤；

D?NA族元素中的碳元素形成的石墨為混合晶體，而硅形成的晶體硅為原子晶體，故D錯

誤；

故選H

7.B【詳解】A.元素的非金屬性越強，電負性越大，氮元素的非金屬性強于硅元素，所以

電負性強于硅元素，故A正確；

B.元素的非金屬性越強，氫化物的穩(wěn)定性越強，氮元素的非金屬性強于硅元素，所以氨分

子的穩(wěn)定性強于硅化氫，故B錯誤；

C.氮化硅是由原子組成的熔點高、強度高、韌性高的共價晶體，故C正確；

D.硅化氫的空間構(gòu)型為結(jié)構(gòu)對稱的正四面體形，屬于非極性分子，故D正確；

故選B。

8.C【詳解】A.制造普通玻璃的主要原料是：純堿、石灰石和石英，A項錯誤；

B.石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B項錯誤；

高溫

C.制造普通玻璃的主要原料是：純堿、石灰石和石英，則反應(yīng)有Na2Cθ3+SiCh-Cθ2↑+

Na2SiO3,C項正確；

D.普通玻璃具有透光、隔熱、隔聲、耐磨、耐氣候變化的性能，有的還有保溫、吸熱、防

輻射等特征，D項錯誤；

答案選C。

9.B【詳解】A.改變反應(yīng)歷程不能改變反應(yīng)的焙變，所以加入催化劑，CCh和H?O合成

CHQH和02也為吸熱反應(yīng)，A選項正確；

B.SiCh為共價晶體，Ce）2為分子晶體，兩者晶體類型不同，SiO2的熔點比CCh的高，B選

項錯誤；

C.CO2的結(jié)構(gòu)式為C=O=C,為直線形分子，C選項正確；

D.甲醇分子之間和水分子之間都存在氫鍵，因此沸點高于不含分子間氫鍵的甲硫醇，而水

和甲醉均能形成分子間氫鍵，但分子數(shù)目相等時含有的氫鍵數(shù)目水比甲醉多，因此甲醇的沸

點介于水和甲硫醇之間，D選項正確；

答案選B。

10.B【詳解】A.玻璃纖維是纖維狀的玻璃，其主要成分為玻璃，常用于高強度復(fù)合材料，

故A正確；

B.陶瓷中的硅酸鹽在高溫條件下能與純堿反應(yīng)，故B錯誤；

C.碳納米材料的主要成分為碳，屬于新型無機非金屬材料，石墨烯具有石墨的層狀結(jié)構(gòu)，

具有導(dǎo)電性，故C正確；

D.碳化硅為共價晶體，具有高硬度，可用作砂紙、砂輪的磨料，故D正確；

故選：Bo

II.A【詳解】A.SiO2屬于酸性氧化物，但其能與氫氟酸反應(yīng)，A項錯誤；

B.“水玻璃”是硅酸鈉溶液，可由SiO2與NaoH溶液反應(yīng)制得，B項正確：

C.普通玻璃的成分是硅酸鈉、硅酸鈣和：氧化硅，Sio2與碳酸鈉在高溫條件下反應(yīng)生成硅

酸鈉和二氧化碳，C項正確；

D.“從沙灘到用戶”的實質(zhì)為工業(yè)上制粗硅的反應(yīng)原理，即

高溫

SiOa+2CJ^Si（粗硅）+2CO↑,D項正確；

故選Ao

12.C【詳解】A.由化學(xué)式可知，斜長石、輝石、橄欖石的主要成分中都含硅元素，屬于

硅酸鹽材料；金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱,

主要包括純金屬或合金，則三石不屬于金屬材料，故A錯誤；

B.由化學(xué)式可知，斜長石是性質(zhì)穩(wěn)定、不易水解的硅酸鹽，故B錯誤；

C.若輝石中n=l,Y為V3+,由化學(xué)式可知，輝石中不含有鋁元素，設(shè)X元素的化合價為

+a,由化合價代數(shù)和為0可得：a+3+4×2-2×6=0,解得a=l,則X可能為Na+,故C正確;

D.橄欖石屬于硅酸鹽，可以用鹽的形式表示，也可以用氧化物的形式表示，當用氧化物形

式表示時，若橄欖石中M只表示Mg,氧化物形式為2MgO?SiCh,則橄欖石的氧化物形式不

一定為MgoFeO?Siθ2,故D錯誤；

故選Co

13.A【詳解】A.硅酸鈉水溶液能黏合玻璃塞與玻璃瓶內(nèi)頸，故不能用帶玻璃塞的試劑瓶

盛裝，故A項錯誤；

B.硅酸的酸性比碳酸弱，故可用在水玻璃中通入二氧化碳的方法制備硅酸，離子方程式為

SiO^+H2O+CO2=H2SiO3j+CO；,故B項正確;

C.蒸發(fā)濾液得到Na2CO3-XH2O,其中Na+與CO；之間為離子鍵，CO；內(nèi)存在C-O極性鍵，

水分子內(nèi)存在H-C）鍵為極性鍵，故C項正確；

D.Co:在酸性條件下不能大量存在，故用稀鹽酸洗滌沉淀可除去沉淀表面的CO；,故D

項正確；

答案選A。

14.C【詳解】A.硫酸鈣可以吸收游離水生成結(jié)晶水合物石膏，可以做干燥劑，A項正確：

B.已知：C）：出0、Ca2+>▽：硫氧四面體（即硫酸根離子，四面體中每個

頂點均代表一個O原子)，由圖可知每個H2O連接在1個Ca2+和相鄰兩層各1個SOΓ的O

上，B項正確；

C.加熱石膏可失去結(jié)晶水，存在化學(xué)變化，C項錯誤；

D.石膏可調(diào)節(jié)水泥硬化速度，故工業(yè)制備水泥以黏土、石灰石為主要原料，輔料石膏可以

調(diào)節(jié)水泥的硬化速度，D項正確；

答案選C。

15.C【詳解】A.碳化硅晶體屬于原子晶體，與金剛石的類似，質(zhì)硬，故A錯誤；

B.原子晶體中原子半徑越小，共價鍵越強，硬度越大，原子半徑：OSi,則熔沸點：金

剛石＞碳化硅，故B錯誤；

C.該晶體中只存在C-Si極性鍵，熔融時會破壞極性鍵，故C正確；

D.碳化硅形成4個共價鍵，C原子采用的是sp3雜化，故D錯誤；

故選：Co

Δ

16.(I)Mno2+4HCl(濃)-MnC12+C12f+2H2θ

(2)平衡氣壓，使鹽酸順利滴下濃硫酸防止水蒸氣進入h使四氯化硅水解

(3)C12+2OH-=C1-+C1O+H2O

(4)AhP、Cl

2+3+2+

(5)5Fe+MnO；+8H÷=5Fe+Mn+4H2O

【解析】由制備四氯化硅的實驗流程可知，A中發(fā)生二氧化鎰與濃鹽酸的反應(yīng)生成氯氣，B

中飽和實驗水除去HCI,C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發(fā)生Si與氯氣的反應(yīng)生成四氯化

硅，產(chǎn)物SiQ4沸點低，需要冷凝收集，E為吸收裝置，F(xiàn)可防止水蒸氣進入h使四氯化硅

水解。

Δ

(1)裝置A制備氯氣,其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HC1(濃)—MnCI2+CI2T+2H2O；

(2)濃鹽酸有揮發(fā)性，故分液漏斗要加蓋，加蓋后如沒有g(shù)管，則鹽酸就不易流下去，g管的

作用是平衡壓強，使液體順利流出并防止漏氣；參加反應(yīng)的氯氣是干燥的，則裝置C中的

試劑是濃硫酸；四氯化硅遇水極易水解，則裝置F的作用是防止水蒸氣進入h使四氯化硅

水解；

(3)氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的方程式為Ch+2OH=Cl+CIO+H2θ:

(4)D中氯氣與粗硅反應(yīng)生成Siel4,h瓶收集粗產(chǎn)物，精餡粗產(chǎn)品可得高純度四氯化硅，由

表中數(shù)據(jù)可以看出，蒸出SiCI4氣體時，BCb早已成氣體被蒸出，而AICI卜FeCI3、PCk升

華溫度均高于SiCL的沸點，所以當SiCh蒸出后，而AICI3、FeCi八PCL還為固體留在瓶里，

因此精儲后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的元素是Al、P、C1；

⑸酸性高鐳酸鉀溶液氧化亞鐵離子的離子方程式為5Fe2++MnO；+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。

17.(1)酸性氧化物SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

⑵沸點

(3)SiHCh

(4)爆炸

(5)HC1

【解析】石英砂的主要成分是Si<λ,與焦炭在高溫下反應(yīng)，制得粗硅與一氧化碳；粗硅與

HCl反應(yīng)，生成三氯甲硅烷(SiHCl3)：三氯甲硅烷(SiHCl3)通過精儲，得到純的三氯甲硅烷

(SiHCl3);三氯甲硅烷(SiHCh)與氫氣反應(yīng)，得到高純硅和HCL

(I)Sio2能與堿反應(yīng)生成鹽和水，則SiO?是酸性氧化物：該反應(yīng)化學(xué)方程式：SiO2+2NaOH=

Na2SiO3+H2O,故答案為：酸性氧化物；SiO2+2NaOH=N