2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)一遍過專題12無機非金屬材料的主角-硅含解析

PAGEPAGE1專題12無機非金屬材料的主角-硅1．下列說法正確的是()A．因為晶體硅有熔點高硬度大的性質(zhì)，所以被用來做芯片B．工業(yè)上用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含有少量雜質(zhì)的硅C．合金熔點、硬度都低于成分金屬，鋼是用量最大用途最廣的合金D．工業(yè)生產(chǎn)玻璃、水泥都須要用到的原材料是石英砂【答案】B【解析】A.晶體硅是重要的半導(dǎo)體材料，所以被用來做芯片，不是因為其有熔點高硬度大的性質(zhì)，故A錯誤；B.焦炭有還原性，工業(yè)上用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含有少量雜質(zhì)的硅，故B正確；C.合金熔點一般低于成分金屬，但硬度大于成分金屬，故C錯誤；D.玻璃的原料為石英、純堿和石灰石，水泥的原料是黏土和石灰石，所以都用到石灰石，故D錯誤。2．世界第一條大面積碲化鎘薄膜“發(fā)電玻璃”生產(chǎn)線最近在成都投產(chǎn)，該材料是在玻璃表面鍍一層碲化鎘薄膜，光電轉(zhuǎn)化率高。下列說法錯誤的是A．一般玻璃含有二氧化硅 B．該發(fā)電玻璃能將光能完全轉(zhuǎn)化為電能C．碲化鎘是一種無機化合物 D．應(yīng)用該光電轉(zhuǎn)化技術(shù)可削減溫室氣體排放【答案】B【解析】A.一般玻璃的主要成分是二氧化硅，故A正確；B.該發(fā)電玻璃光電轉(zhuǎn)化率高，但不能將光能完全轉(zhuǎn)化為電能，故B錯誤；C.碲化鎘屬于無機化合物，故C正確；D.應(yīng)用該光電轉(zhuǎn)化技術(shù)，提高了光電轉(zhuǎn)化率，能夠削減溫室氣體排放，故D正確。3．有科學(xué)家提出，硅是“21世紀(jì)的能源”，下面有關(guān)硅的敘述中，正確的是（）A．硅單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)B．硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在全部的元素中居第一位C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在D．硅在電子工業(yè)中，是重要的半導(dǎo)體材料【答案】D【解析】A.硅單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑，但在常溫下與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，故A錯誤；B.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在全部的元素中居其次位，在地殼中的含量在全部的元素中居第一位的是氧元素，故B錯誤；C.硅是親氧元素，在自然界中以化合態(tài)的形式存在，故C錯誤；D.硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，故D正確。4．工業(yè)上利用無機礦物資源生產(chǎn)部分材料的流程示意圖如下。下列說法正確的是（注：鋁土礦中含有A12O3、SiO2、Fe2O3）A．在鋁土礦制備較高純度A1的過程中只用到NaOH溶液、CO2氣體B．石灰石、純堿、石英、玻璃都屬于鹽，都能與鹽酸反應(yīng)C．在制粗硅時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2D．黃銅礦(CuFeS2)與O2反應(yīng)產(chǎn)生的Cu2S、SO2均只是還原產(chǎn)物【答案】C【解析】A.由鋁土礦制備較高純度A1，可用氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液，過濾后通入CO2氣體生成氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，電解氧化鋁可生成鋁，電解時為降低熔點，可加入冰晶石，A錯誤；B.石英主要成分為二氧化硅，不是鹽，與鹽酸不反應(yīng)，且玻璃與鹽酸不反應(yīng)，B錯誤；C.粗硅的反應(yīng)SiO2+2CSi+2CO↑，反應(yīng)中SiO2為氧化劑，C為還原劑，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2，C正確；D.黃銅礦(CuFeS2)與O2反應(yīng)產(chǎn)生的Cu2S、SO2、FeO，Cu、O元素化合價降低，則Cu2S、FeO均是還原產(chǎn)物，SO2既是還原產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，D錯誤。5．純二氧化硅可用下列流程制得。下列說法不正確的是A．X可用作木材防火劑B．步驟Ⅱ中的稀硫酸可用CO2來代替C．步驟II的反應(yīng)是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3(膠體)+Na2SO4D．步驟Ⅲ若在試驗室完成，一般在蒸發(fā)皿中進行【答案】D【解析】A項、硅酸鈉水溶液具有阻燃性，可用作木材防火劑，故A正確；B項、碳酸的酸性強于硅酸，能夠與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸，故B正確；C項、硅酸鈉與稀硫酸反應(yīng)生成硅酸沉淀，所以步驟II的反應(yīng)是Na2SiO3+H2SO4＝H2SiO3（膠體）+Na2SO4，故C正確；D項、加熱灼燒固體應(yīng)在坩堝中進行，D錯誤。6．月球的礦產(chǎn)資源極為豐富，僅月球表層5cm厚的沙土就含鐵單質(zhì)有上億噸，月球上的主要礦物有輝石(CaMgSi2O6)、鉀長石(KAlSi3O8)和橄欖石(MgFeSiO4)等，下列說法或分析不正確的是()A．輝石、鉀長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦B．鉀長石的氧化物形式可表示為：K2O·Al2O3·6SiO2C．橄欖石中鐵為＋2價D．月球上有游離態(tài)鐵是因為月球上鐵的活動性比地球上鐵的活動性弱【答案】D【解析】A.輝石[CaMgSi2O6]、斜長石[KAlSi3O8]和橄欖石[（Mg，F(xiàn)e）2SiO4]的成分均屬于硅酸鹽類，均屬于硅酸鹽礦，故A項正確；B.硅酸鹽的氧化物表示方法：先寫活潑金屬氧化物，然后是不活潑的金屬氧化物，再是非金屬氧化物二氧化硅，最終是水,所以斜長石的氧化物形式可表示為：K2O·Al2O3·6SiO2，故B項正確；C.化合物中化合價代數(shù)和為0，鎂元素化合價是+2價，硅元素化合價是+4價，氧元素化合價是?2價，所以鐵元素化合價是+2價，故C項正確；D.金屬鐵的活動性是金屬本身的性質(zhì)，這與金屬是在月球上還是在地球上無關(guān)，只是月球上沒有氧氣，金屬鐵不會被氧氣氧化，所以在月球上存在游離態(tài)鐵，故D項錯誤。7．港珠澳大橋水泥的運用量約198萬噸。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有肯定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。試驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：下列敘述正確的是A．水泥、玻璃、陶瓷為傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，三者的原料都主要為SiO2B．沉淀A主要成分為SiO2，沉淀B為Fe(OH)3、Al(OH)3C．為了加快溶解速率，運用鹽酸代替硫酸處理草酸鈣D．草酸鈣易溶于水【答案】B【解析】A.水泥、玻璃、陶瓷均為硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，所以主要成分是硅酸鹽，三者的原料不同，三者的原料并非都主要為SiO2，例如：陶瓷的主要原料有黏土等，水泥的主要原料有石灰石和黏土（鋁硅酸鹽），故A錯誤；B.水泥樣品的主要成分為CaO、SiO2，并含有肯定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物，加入氯化銨、鹽酸和硝酸，由于二氧化硅與酸不反應(yīng)，則得到的沉淀A為SiO2，濾液中含有Ca2+、Fe3+、Al3+、Mg2+等離子，加入氨水調(diào)整pH到4~5之間，可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，則沉淀B為Fe(OH)3、Al(OH)3，故B正確；C.運用鹽酸代替硫酸處理草酸鈣，在溶液中剩余的鹽酸也能被高錳酸鉀氧化，從而干擾草酸的測定，進而使測得的鈣的含量產(chǎn)生誤差，故C錯誤；D.草酸鈣是難溶于水的白色固體，故D錯誤。8．下列關(guān)于硅及其化合物的敘述錯誤的是A．生產(chǎn)一般玻璃和水泥都用到石灰石B．硅是光導(dǎo)纖維的基本原料C．賞心悅目的雕花玻璃是用氫氟酸對玻璃進行刻蝕而制成的D．硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水可得硅膠，硅膠可作瓶裝藥品的干燥劑【答案】B【解析】A.生產(chǎn)一般玻璃的原料是純堿、石灰石、石英，生產(chǎn)水泥的原料是石灰石、黏土，因此二者都用到石灰石，A正確；B.二氧化硅是光導(dǎo)纖維的基本原料，B錯誤；C.二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，賞心悅目的雕花玻璃是用氫氟酸對玻璃進行刻蝕而制成的，C正確；D.硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水可得硅膠，硅膠多孔吸水性強，可作瓶裝藥品的干燥劑，D正確。9．二氧化硅又稱硅石，是制備硅及其含硅化合物的重要原料。部分轉(zhuǎn)化過程如圖所示，下列說法正確的是A．SiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物B．因為在高溫條件下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以H2SiO3的酸性比H2CO3強C．SiO2在高溫條件下能與過量的碳反應(yīng)生成SiC，體現(xiàn)了二氧化硅的氧化性D．除Si的制取過程中涉及的反應(yīng)外，圖中所示其他反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)【答案】D【解析】A.SiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，但屬于酸性氧化物，因為二氧化硅只能與一種酸反應(yīng)，且生成的四氟化硅不是鹽，A錯誤；B.高溫條件下，二氧化硅和碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，常溫下，二氧化硅和碳酸鈉不反應(yīng)，所以不能說明H2SiO3的酸性強于H2CO3，事實上碳酸的酸性強于硅酸，B錯誤；C.SiO2在高溫條件下能與過量的碳反應(yīng)生成SiC，反應(yīng)中硅元素的化合價不變，不能體現(xiàn)二氧化硅的氧化性，C錯誤；D.圖中氧化還原反應(yīng)有3個，即Si的制取過程中涉及的反應(yīng)，其它反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)，D正確。10．下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)的說法中，不正確的是A．工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含少量雜質(zhì)的粗硅B．氯堿工業(yè)中所用的交換膜為陽離子交換膜不讓氫氧根通過，防止與氯氣反應(yīng)造成氫氧化鈉不純。C．生產(chǎn)一般玻璃的主要原料有石灰石、石英和純堿D．在高爐煉鐵的反應(yīng)中，焦炭為鐵礦石的還原劑【答案】D【解析】A.工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅SiO2+2CSi+2CO↑，得到含少量雜質(zhì)的粗硅，故A正確；B.氯堿工業(yè)中，陽離子交換膜只能陽離子通過，陰離子和氣體不能通過，用石墨作電極電解飽和氯化鈉時，陽極上氯離子放電生成氯氣，氯氣不能通過陽離子交換膜而進入陰極，假如氯氣進入陰極易和氫氣混合產(chǎn)生爆炸，且易和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉而導(dǎo)致制取的氫氧化鈉不純，故B正確；

C.石灰石、石英和純堿是制備玻璃的主要原料，故C正確；D.高爐煉鐵原理，一氧化碳還原氧化鐵生成鐵，還原劑為一氧化碳，所以D選項是錯誤的。11．工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如下：已知：流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列說法正確的是A．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為C＋SiO2CO2↑＋SiB．SiCl4進入還原爐之前須要經(jīng)過蒸餾提純C．每生產(chǎn)lmol高純硅，須要44.8LCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）D．該工藝Si的產(chǎn)率高，符合綠色化學(xué)要求【答案】B【解析】A、二氧化碳與碳在高溫下生成粗硅和一氧化碳，電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為2C+SiO22CO↑+Si，選項A錯誤；B、SiCl4進入還原爐之前在流化床反應(yīng)器中除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，須要利用相互溶解的物質(zhì)沸點不同，經(jīng)過蒸餾提純，選項B正確；C、依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系Si→SiCl4→Si，每生產(chǎn)lmol高純硅，須要22.4LCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），選項C錯誤；D、該工藝中產(chǎn)生氯化氫氣體且有氯氣的參與，簡潔引起空氣污染，不符合綠色化學(xué)要求，選項D錯誤。12．用如圖所示裝置和相應(yīng)試劑能達到試驗?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項試驗?zāi)康脑噭゛試劑b試劑c裝置A驗證非金屬性:

S>C>Si稀硫酸Na2CO3Na2SiO3

溶液B制備純凈的NO濃硝酸Cu水C檢驗溶液X中含有CO32-鹽酸溶液X澄清石灰水D除去Na2SO3中的Na2SO4氯水混合物NaOH溶液【答案】A【解析】硫酸能和碳酸鈉反應(yīng)制得二氧化碳，二氧化碳和硅酸鈉溶液反應(yīng)生成不溶性的硅酸，所以該試驗證明酸性H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3，則非金屬性S＞C＞Si，A選項正確；Cu與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，不生成NO，NO遇空氣中的氧氣馬上生成NO2，裝置廣口瓶上部有空氣，也得不得純凈的NO氣體，B選項錯誤；二氧化硫和二氧化碳都能夠時澄清石灰水變渾濁，無法檢驗溶液X中是否含有CO32-，C選項錯誤；除雜試劑選用氯水，氯水Na2SO3氧化成Na2SO4，反應(yīng)后引進了雜質(zhì)氯離子，違反了除雜原則，無法達到試驗?zāi)康模珼選項錯誤。13．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．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生變更D．反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O【答案】A【解析】A、稻殼灰來源廣泛價格低廉，活性碳具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，A正確；B、操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，B錯誤；C、二氧化硅中，硅元素的化合價是＋4價，硅酸鈉中，硅元素的化合價是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生變更，C錯誤；D、復(fù)分解反應(yīng)是指由兩種化合物相互交換成分，生成另外兩種新的化合物的反應(yīng)，反應(yīng)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O不屬于復(fù)分解反應(yīng)，D錯誤。14．青石棉是一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法不正確的是()A．青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品B．青石棉能完全溶解在NaOH溶液中C．青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1mol青石棉能使1molHNO3被還原【答案】B【解析】A、硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉)結(jié)合而成的化合物的總稱，故青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品，選項A正確；B、從青石棉的組成上看，鐵的氧化物不能與NaOH溶液反應(yīng)，所以青石棉不能完全溶解在NaOH溶液中，選項B錯誤；C、依據(jù)化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零可知，Na2Fe5Si8O22(OH)2中有3個鐵原子的化合價為＋2，有2個鐵原子的化合價為＋3，故青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，選項C正確；D、1mol青石棉跟足量硝酸反應(yīng)時，只有―→失去3mol電子，而還原產(chǎn)物只有NO，故1mol青石棉能使1molHNO3被還原，選項D正確。15．化學(xué)家Seidel指出Si與NaOH溶液的反應(yīng)生成Na4SiO4，下列有關(guān)說法正確的是()A．Na4SiO4為弱電解質(zhì)B．石英玻璃、一般玻璃、陶瓷及水泥均屬于硅酸鹽產(chǎn)品C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl說明Cl的非金屬性強于SiD．半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到用戶”是指將二氧化硅制成晶體硅【答案】D【解析】A．Na4SiO4在水溶液里完全電離，所以Na4SiO4為強電解質(zhì)，選項A錯誤；B．石英玻璃的主要成分是二氧化硅，所以石英玻璃不屬于硅酸鹽，一般玻璃、陶瓷、水泥的主要成分都是硅酸鹽，這三種物質(zhì)屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品，選項B錯誤；C．該反應(yīng)說明HCl的酸性大于H2SiO3，但HCl不是Cl元素的最高價氧化物的水化物，所以該反應(yīng)不能說明Cl的非金屬性大于Si，選項C錯誤；D．沙子的主要成分是二氧化硅，硅芯片的主要成分是硅，二氧化硅被焦炭還原生成粗硅，粗硅再提純得到純硅，所以半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到家庭”是指：將二氧化硅制成晶體硅，選項D正確。16．中國的瓷器馳名世界，傳統(tǒng)陶瓷是以黏土[主要成分為Al2Si2O5(OH)4]等自然硅酸鹽為主要原料燒成的制品。下列有關(guān)說法不正確的是A．黏土也是制備玻璃的原料之一B．黏土的主要成分可以表示為Al2O3·2SiO2·2H2OC．陶瓷材料是人類應(yīng)用最早的硅酸鹽材料D．傳統(tǒng)陶瓷材料的成分與新型陶瓷材料的成分不同【答案】A【解析】制備玻璃的主要原料是石英、石灰石與純堿，不包括黏土，A項錯誤。17．下列各項操作中，會出現(xiàn)“先沉淀后溶解”現(xiàn)象的是A．向CaCl2溶液中通入CO2直至過量B．向飽和的Na2CO3溶液中通入CO2直至過量C．向Na2SiO3溶液中逐滴加入鹽酸直至過量D．向NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸直至過量【答案】D【解析】A.因為HCl酸性比碳酸強，向CaCl2溶液中通入CO2不會出現(xiàn)沉淀，故A錯；B.Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,,NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，向飽和的Na2CO3溶液中通入CO2直至過量會出現(xiàn)沉淀，但不會溶解；C.向Na2SiO3溶液中逐滴加入鹽酸，會產(chǎn)生H2SiO3沉淀，不能溶于鹽酸。故C錯；D.向NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸直至過量發(fā)生的反應(yīng)為：AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓;Al(OH)3↓+3H+=Al3++3H2O,故D正確。18．下列有關(guān)一般玻璃的說法不正確的是()A．制一般玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英B．玻璃在加熱熔化時有固定的熔點C．一般玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起【答案】B【解析】A.工業(yè)上生產(chǎn)玻璃的原料有純堿、石灰石和石英，選項A正確；B.玻璃的成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，屬于混合物，在加熱熔化時沒有固定的熔點，選項B錯誤；C.一般玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，選項C正確；D.盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起，選項D正確。19．氮化硅（Si3N4）可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路途如圖所示。其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。請回答下列問題：（1）石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)方程式表示其緣由：_________________。（2）圖示①～⑤的變更中，屬于氧化還原反應(yīng)的是________________。（3）SiCl4在潮濕的空氣中猛烈反應(yīng)，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學(xué)方程式為_______________________________________。（4）SiCl4和氨氣在1400℃下可以制取氮化硅，反應(yīng)化學(xué)方程式為___________________________。（5）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為2C+SiO2Si+2CO↑，此反應(yīng)中若碳足夠，可能生成SiC和CO，寫出該副反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________，其中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為__________?！敬鸢浮縎iO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O①②SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓或SiCl4＋4H2O===4HCl↑＋H4SiO4↓3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl3C+SiO2SiC+2CO↑1:2【解析】試題分析：本題以石英砂合成氮化硅的路途為載體，考查SiO2的性質(zhì)、化學(xué)方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)的分析。（1）石英砂的主要成分為SiO2，SiO2屬于酸性氧化物，SiO2與堿性物質(zhì)反應(yīng)，SiO2與NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。（2）①的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑，該反應(yīng)中Si元素的化合價由+4價降至0價，C元素的化合價由0價升至+2價，為氧化還原反應(yīng)；②的化學(xué)方程式為Si+2Cl2SiCl4，Si元素的化合價由0價升至+4價，Cl元素的化合價由0價降至-1價，為氧化還原反應(yīng)；③為物理變更；④的化學(xué)方程式為SiCl4+4NH3=Si（NH2）4+4HCl，-NH2中各元素的化合價與NH3相同，反應(yīng)前后元素的化合價不變，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)；⑤的化學(xué)方程式為3Si（NH2）4Si3N4+8NH3，反應(yīng)前后元素的化合價不變，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)；①~⑤的變更中，屬于氧化還原反應(yīng)的是①②。（3）SiCl4在潮濕的空氣中猛烈反應(yīng)產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑，說明SiCl4水解生成HCl氣體和硅酸，SiCl4水解的化學(xué)方程式為SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl↑或SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl↑。（4）SiCl4和氨氣在1400℃下反應(yīng)生成Si3N4，依據(jù)原子守恒，該反應(yīng)還生成HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl。（5）足夠的碳與SiO2高溫下反應(yīng)生成SiC和CO的化學(xué)方程式為SiO2+3CSiC+2CO↑。在該反應(yīng)中，C元素的化合價部分由0價升至CO中的+2價，部分由0價降至SiC中的-4價，C既是氧化劑又是還原劑，3molC參與反應(yīng)，2mol被氧化作還原劑，1mol被還原作氧化劑，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1:2。20．2018年8月31日，華為公司發(fā)布AI芯片麒麟980，這標(biāo)記著我國高科技企業(yè)的芯片制造技術(shù)邁入國際領(lǐng)先水平。組成芯片的核心物質(zhì)是高純度硅。下圖是以石英砂為原料同時制備硅和金屬鋰。已知：LiCl的熔點是605℃、沸點是1350℃；NH4Cl在100℃起先揮發(fā)，337.8℃分解完全。常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10－39，Ksp[Al(OH)3]=1×10－33。（1）粗硅中常含有副產(chǎn)物SiC，請寫出①中生成SiC的反應(yīng)方程式_______。寫出②中的反應(yīng)方程式_______。（2）請寫出操作名稱：a_____；b_______。（3）請寫出試劑X是______。（4）本生產(chǎn)工藝要求，要限制LiCl和NH4Cl溶液中的雜質(zhì)離子濃度在1.0×10－6mol·L－1以下，應(yīng)限制溶液的pH為_____，此時溶液中Fe3+的濃度為_______。【答案】SiO2+3CSiC+2CO↑SiCl4+2H2Si+4HCl過濾加熱氨水pH=5c（Fe3+）=2.64×10-12mol/L【解析】（1）由圖可確定反應(yīng)物為二氧化硅、碳，生成物為碳化硅、一氧化碳，配平后反應(yīng)方程式為：SiO2+3CSiC+2CO↑；反應(yīng)②四氯化硅和氫氣在高溫條件下生成硅，則另一種產(chǎn)物為氯化氫，配平后反應(yīng)方程式為：SiCl4+2H2Si+4HCl；（2）氫氧化鐵、氫氧化鋁為沉淀，操作a的名稱是過濾；依據(jù)“LiCl的熔點是605℃、沸點是1350℃，NH4Cl在100℃起先揮發(fā)，337.8℃分解完全”，分別LiCl和NH4Cl的固體混合物應(yīng)用加熱法，操作b的名稱是加熱；（3）依據(jù)流程圖，加入X后過濾得到氯化銨和氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，可以推斷試劑X是氨水；（4）要限制LiCl和NH4Cl溶液中的雜質(zhì)離子濃度在1.0×10－6mol·L－1以下，Al（OH）3、Fe（OH）3類型相同，由于Ksp[Al（OH）3]>Ksp[Fe（OH）3]，當(dāng)Al3+在1×10-6mol/L以下時，F(xiàn)e3+肯定在1×10-6mol/L以下，所以限制溶液中c（OH-）=mol/L=1×10-9mol/L，c（H+）=1×10-5mol/L，限制溶液的pH=5；此時溶液中Fe3+的濃度為2.64×10-39÷（1×10-9）3=2.64×10-12（mol/L），即c（Fe3+）=2.64×10-12mol/L。21．鉀長石(K2Al2Si6O16)通常也稱正長石，主要用于生產(chǎn)玻璃、陶瓷制品，還可用于制取鉀肥。某學(xué)習(xí)小組以鉀長石為主要原料，從中提取氧化鋁、碳酸鉀等物質(zhì)，工藝流程如下：回答以下問題：(1)請以氧化物組成的形式表示鉀長石的化學(xué)式為_____________(2)鉀長石中的鉀元素和鋁元素在Na2CO3作用下轉(zhuǎn)化為可溶性的KAlO2和NaAlO2，寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2的化學(xué)方程式_____________________。(3)已知“浸取”時應(yīng)保持溶液呈堿性，分析其緣由為____________(用離子方程式說明)，若要提高浸取的速率，可實行的措施有_______________(回答一條)。(4)濾液1的主要成分是_________(填寫化學(xué)式)(5)此工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是________、___________和水。(6)以石墨為電極，通過電解Al2O3可制得金屬鋁。電解池中接電源負(fù)極的一極的電極反應(yīng)式是_______。長時間電解后，須要更換新的石墨電極的是___極(填“陰”或“陽”)?！敬鸢浮縆2O·Al2O3·6SiO2Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑AlO2-+

2H2OAl(OH)3+OH-不斷攪拌(或適當(dāng)加熱、將固體粉粹成更小的顆粒)NaHCO3；KHCO3Na2CO3CO2Al3++

3e-=Al陽【解析】試題分析：本題以鉀長石為原料提取Al2O3、K2CO3的流程為載體，考查流程的分析、硅酸鹽的表示、化學(xué)方程式的書寫、鹽類的水解、反應(yīng)條件的限制、鋁的冶煉。（1）鉀長石的化學(xué)式為K2Al2Si6O16，依據(jù)原子守恒，以氧化物組成的形式表示鉀長石的化學(xué)式為K2O·Al2O3·6SiO2。（2）Al2O3與Na2CO3在高溫下反應(yīng)生成NaAlO2和CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。（3）依據(jù)流程，浸出液中含KAlO2、NaAlO2，KAlO2、NaAlO2都屬于強堿弱酸鹽，溶液中存在水解平衡：AlO2-+2H2OAl（OH）3+OH-；“浸取”時保持溶液呈堿性，可抑制AlO2-的水解。若用提高浸取的速率，可實行的措施有：不斷攪拌、適當(dāng)加熱、將固體粉碎成更小的顆粒。（4）向浸出液中通入過量CO2，發(fā)生的反應(yīng)有：CO2+KAlO2+2H2O=Al（OH）3↓+KHCO3、CO2+NaAlO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，過濾濾出Al（OH）3，濾液1的主要成分為KHCO3、NaHCO3。（5）依據(jù)流程，煅燒時產(chǎn)生CO2，浸出液中須要通入CO2；結(jié)晶后得到碳酸鈉晶體，煅燒中須要Na2CO3；此工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是Na2CO3、CO2和水。（6）電解池中接電源負(fù)極的一極為陰極，陰極電極反應(yīng)式為Al3++3e-=Al。以石墨為電極，電解熔融的Al2O3，陽極的電極反應(yīng)式為2O2--4e-=O2↑，陽極生成的O2與石墨反應(yīng)消耗石墨，長時間電解后，須要更換新的石墨電極的是陽極。22．石英砂巖，是硅石中的一種，其主要化學(xué)成分可簡潔表示為MgAl4Si10O26(OH)2

(假設(shè)雜質(zhì)均能溶于硫酸)，工業(yè)上擬用該物質(zhì)為原料制備高純度硅，其藝流程如圖所示：（1）請將石英砂巖的組成用氧化物的形式表示：________________,酸浸時，為了提高浸取率可實行的措施有______________________________________。

(答出兩點)（2）試驗室用18.4mol·

L-1的濃硫酸配制250mL4.8mol·

L

-1的硫酸，需量取濃硫酸_______mL

(結(jié)果保留一位小數(shù))；配制時所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需__________________________。（3）制備高純硅的過程中須要用到Cl2，請寫出試驗室制備Cl2

的離子反應(yīng)方程式：______________。（4）請寫出b

和H2反應(yīng)的化學(xué)方程式，并用單線橋法表示該反應(yīng)過程中電子的轉(zhuǎn)移：_______________。（5）通過試驗測得濾液a中c(Al3+)=1.0mol·

L-1，c(Mg2+)=0.28mol·

L-1，某同學(xué)準(zhǔn)備通過調(diào)整溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分別(當(dāng)離子濃度降到1.0×10-6mol·

L-1時即視為完全分別)，則試劑X

用_______(填“0.1mol·

L-1NaOH

或“0.1mol·

L-1氨水”)較好；沉淀時應(yīng)限制溶液的pH值的取值范圍為_______(已知：

KspAl(OH)3=8.0×10-33，Ksp[Mg(OH)2]=2.8×10-11，lg2=0.3，lg5=0.7)?！敬鸢浮?MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O加熱或適當(dāng)增大H+的濃度或?qū)⒌V石粉碎65.2

250mL

容量瓶、膠頭滴管MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2OSi+4HCl0.1mol·L-1氨水[5.3，9.0)【解析】(1)MgAl4Si10O26(OH)2

用氧化物的形式表示為MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O，酸浸時，為了提高浸取率，可以變更適當(dāng)?shù)臈l件，實行的措施通常有加熱或適當(dāng)增大H+的濃度或?qū)⒌V石粉碎，故答案為：MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O；加熱或適當(dāng)增大H+的濃度或?qū)⒌V石粉碎；(2)依據(jù)稀釋后硫酸的物質(zhì)的量不變，需量取濃硫酸的體積==0.0652L=65.2mL，配制時所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需250mL

容量瓶、膠頭滴管，故答案為：65.2；250mL

容量瓶、膠頭滴管；(3)試驗室通常用濃鹽酸與二氧化錳加熱制備Cl2，反應(yīng)

的離子反應(yīng)方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；(4)依據(jù)流程圖，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅，四氯化硅和H2反應(yīng)生成硅和氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4+2H24HCl+Si，反應(yīng)過程中電子的轉(zhuǎn)移用單線橋法表示為Si+4HCl，故答案為：Si+4HCl；(5)由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能夠溶于過量的氫氧化鈉溶液，因此選用0.1mol·

L-1氨水較為合理；當(dāng)起先沉淀Mg2+時，c(OH-)====1.0×10-5mol·

L-1，pH=9.0，當(dāng)完全沉淀Mg2+時，c(OH-)====×10-3mol·

L-1，pH在11~12之間，當(dāng)起先沉淀Al3+時，c(OH-)===2.0×10-11mol·

L-1，pH=3.3，當(dāng)完全沉淀Al3+時，c(OH-)===2.0×10-9mol·

L-1，pH=5.3，因此調(diào)整溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分別，須要限制溶液的pH值在[5.3，9.0)，故答案為：0.1mol·L-1氨水；[5.3，9.0)。23．某試驗小組模擬工業(yè)上用SiHCl3與H2在1357K的條件下制備高純硅，試驗裝置如下圖所示(加熱及夾持裝置略去)：(SiHCl3相對分子質(zhì)量為:135．5)已知SiHCl3的性質(zhì)如下：沸點為33．0℃；密度為1．34g·mL－1；易溶于有機溶劑；能與H2O猛烈反應(yīng)；在空氣中易被氧化。請回答：(1)裝置C中的燒瓶用水浴加熱的優(yōu)點為_____________________。(2)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。(3)裝置E的作用為___________________。(4)相關(guān)試驗步驟如下，其合理依次為_______________(填序號)。①加熱裝置C，打開K2，滴加6．5mLSiHCl3；②打開K1，裝置A中反應(yīng)一段時間；③關(guān)閉K1；④關(guān)閉K2；⑤加熱裝置D至1357K。(5)計算SiHCl3的利用率：對裝置E中液體進行分液操作，取上層液體20．00mL轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，滴加幾滴酚酞溶液。用0．1mol·L－1鹽酸滴定，達到滴定終點時，消耗鹽酸20．00mL。達到滴定終點的現(xiàn)象是____________。SiHCl3的利用率為__________％(保留兩位小數(shù))。(6)設(shè)計試驗，檢驗SiHCl3與水反應(yīng)后，所得溶液中存在鹽酸___________________【答案】受熱勻稱，得到平穩(wěn)的SiHCl3氣流SiHCl3+H2Si+3HCl四氯化碳汲取未反應(yīng)的SiHCl3；氫氧化鈉溶液汲取HCl；防止倒吸②⑤①④③溶液紅色褪去，且半分鐘不變色93.34取兩份溶液，一份加入石蕊試液，變紅，另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則證明溶液中存在鹽酸【解析】(1)裝置C中的燒瓶用水浴加熱，可以使燒瓶受熱勻稱，得到平穩(wěn)的SiHCl3氣流，故答案為：受熱勻稱，得到平穩(wěn)的SiHCl3氣流；(2)D中經(jīng)過干燥的氫氣與SiHCl3在1357K反應(yīng)生成Si與HCl，反應(yīng)方程式為：SiHCl3+H2Si+3HCl，故答案為：SiHCl3+H2Si+3HCl；(3)裝置E中的四氯化碳可以汲取未反應(yīng)的SiHCl3，氫氧化鈉溶液可以汲取HCl，同時導(dǎo)管插入四氯化碳中可以防止倒吸，故答案為：四氯化碳汲取未反應(yīng)的SiHCl3；氫氧化鈉溶液汲取HCl；防止倒吸；(4)先通入氫氣，排盡裝置中空氣，再加熱石英管，提高原理利用率，反應(yīng)完畢停止通氫氣，其合理依次為：②⑤①④③，故答案為：②⑤①④③；(5)滴定終點時，氫氧化鈉完全反應(yīng)，溶液紅色褪去，且半分鐘不變色；氫氧化鈉物質(zhì)的量等于生成的HCl與后加入HCl的物質(zhì)的量之和，則生成HCl的物質(zhì)的量=0.2L×1mol/L-0.02L×0.1mol/L×=0.18mol，由SiHCl3+H2Si+3HCl，可知參與反應(yīng)SiHCl3為=0.06mol，故SiHCl3的利用率為×100%=93.34%，故答案為：溶液紅色褪去，且半分鐘不變色；93.34；(6)檢驗溶液中含有H+、Cl-可以證明生成HCl，詳細(xì)試驗方案為：取兩份溶液，一份加入石蕊試液，變紅，另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則證明溶液中存在鹽酸，故答案為：取兩份溶液，一份加入石蕊試液，變紅，另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則證明溶液中存在鹽酸。24．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℃），四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是試驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關(guān)信息如下：a.四氯化硅接觸水會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣干脆反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BC13A1C13FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8－315－熔點/℃-70.0-107.2－－－升華溫度/℃－－180300162請回答下列問題：（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___________，D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。（2）A中g(shù)管的作用是__________________，裝置C中的試劑是___________，作用是___________。（3）裝置E中的h瓶須要冷卻的理由是______________________。（4）裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是___________（填寫元素符號）。（5）過量的氯氣可以用石灰乳來處理，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________?！敬鸢浮縈nO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O2Cl2+SiSiCl4平衡氣壓濃硫酸干燥氯氣四氯化硅沸點低，須要冷凝收集Al、P2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O【解析】（1）裝置A制備氯氣，試驗室利用濃鹽酸和二氧