1、 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅 1(2019厦门检测)天工开物记载： “凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而 为之” ， “凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火” ， “浇水转釉(主要为青色)，与造砖同 法” 。下列说法错误的是( ) A粘土是制砖瓦和水泥的主要原料 B “燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化 C沙子的主要成分为硅酸盐 D泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 解析：由题目的“择取无砂粘土而为之” ，说明粘土是制砖瓦和水泥的主要原料，所以 选项 A 正确。 “燃薪举火”是提供高温的环境，使粘土发生复杂的物理化学变化，选项 B 正 确。沙子的主要成分为二氧
2、化硅，选项 C 错误。粘土中有一定量的 Fe 元素，泥坯烧制后自 然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时 C 与水反应得到 CO 和 H2，将三价铁还原为二价，形 成青瓦，选项 D 正确。 答案：C 2大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学 式或用途不相符的一组是( ) 选项 俗名 主要成分(化学式) 用途 A 石英 SiO2 集成电路板 B 纯碱 Na2CO3 制备玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3 制备硅胶 D 铁红 Fe2O3 用作油漆和涂料 解析： 石英主要用于生产玻璃， 也可用于制造光导纤维， 晶体硅才用于制作集成电路板。 答案：A 3 (2019大同模
3、拟)有些科学家提出硅是 “21 世纪的能源” ， 下列说法正确的是( ) A晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维 B玻璃中含有的 SiO2可与 NaOH 溶液反应，故常用 NaOH 溶液雕刻玻璃纹饰 C陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料 D硅酸盐 Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为 Na2O2FeO3SiO2 解析：晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维， A 不正确；玻璃中含有的 SiO2可与 NaOH 溶液反应，但不能用 NaOH 溶液雕刻玻璃纹饰，因为 玻璃表面是光滑的，该反应太慢，B 不正确；陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要 成分是
4、二氧化硅，C 不正确；硅酸盐 Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为 Na2O2FeO3SiO2， D 正确。 答案：D 4(2019哈师大附中一模)下列说法不正确的是( ) ASiO2能与 HF 反应，因此可用 HF 刻蚀玻璃 B向 Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶 C氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为 Si3N4 D石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能 解析：SiO2能与 HF 反应，因此可用 HF 刻蚀玻璃，A 正确；向 Na2SiO3溶液中逐滴加入稀 盐酸制备硅酸凝胶，B 正确；氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为 Si3N4，C
5、正确； 硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英，D 错误，答 案选 D。 答案：D 5下列离子方程式的书写正确的是( ) A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2Na CO2 3H2SiO3 B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca 22HCO 3 C硅与氢氟酸的反应：Si4H 4F=SiF 42H2 D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH =SiO2 3H2O 解析：A 项，Na2SiO3是强电解质，应拆分成 Na 、SiO2 3，且应生成 HCO 3；B 项，正确写 法是 CO2OH =HCO 3；C 项，氢氟酸是弱酸，
6、不能拆分成 H 和 F。 答案：D 6下列叙述正确的是( ) A红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐 B硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂 C制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同 D金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应 解析：红宝石的主要成分为 Al2O3，珍珠的主要成分为 CaCO3，水晶的主要成分为 SiO2， 钻石为碳单质，A 选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C 选项错误；金刚 石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D 选项错误。 答案：B 7(2019深圳模拟)用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下，
7、下列说 法正确的是( ) A制取粗硅时生成的气体产物为 CO2 B生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应 C电解精炼铜时，当电路中转移 0.2 mol 电子时阳极质量减轻 6.4 g D粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 解析：A 项，石英和碳在高温下反应生成 Si 和 CO，错误；B 项，生产玻璃涉及的反应 有 SiO2Na2CO3= 高温 Na2SiO3CO2和 SiO2CaCO3= 高温 CaSiO3CO2，元素化合价没有发生 变化，不是氧化还原反应，错误；C 项，精炼铜时，阳极为粗铜，粗铜中如果有比 Cu 活泼 的杂质金属，该杂质先放电，所以转移 0.2 mol
8、 电子时，阳极质量减少的不一定是 1 mol Cu 的质量， 故不一定为 6.4 g， 错误； D 项， 制备硅的过程中， 利用沸点不同进行分馏， 将 SiCl4 从杂质中提到出来，再与 H2发生置换反应得到高纯硅，正确。 答案：D 8(2019晋城一模)A、B、C、D、E 五种物质中均含有同一种短周期主族元素 R，它们 能发生如图所示的转化关系，已知 A、B、D、E 四种物质均难溶于水，单质 R 能与 NaOH 溶液 反应生成盐和氢气。 下列说法正确的是( ) A反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 11 B化合物 A 既能溶于 NaOH 又能溶于氢氟酸 C反应的离子方程式为：2R2OH 2
9、H 2O=2RO 23H2 D化合物 C 的溶液与反应产生的气体能够发生化学反应 解析：单质 R 能与 NaOH 溶液反应生成盐和氢气，常见的是 Al 或 Si，由图中转化关系 可知，若 R 是 Al，则 C 应为 NaAlO2，但 NaAlO2与过量盐酸反应生成 NaCl 和 AlCl3的混合溶 液，不能生成难溶物，所以 R 是 Si。A 在高温下能与焦炭和石灰石反应，说明 A 是 SiO2，根 据图中转化关系可推知，B 为 CaSiO3，D 为 Si、C 为 Na2SiO3、E 为 H2SiO3。A 项，反应的 化学方程式为 SiO22C= 高温 Si2CO，由方程式可知，氧化剂与还原剂的
10、物质的量之比为 12，错误；B 项，SiO2既能与 NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反应，正确；C 项，反应的 离子方程式为 Si2OH H 2O=SiO 2 32H2， 错误； D 项， 反应产生的气体是 CO， Na2SiO3 溶液与 CO 不反应，错误。 答案：B 9水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业 原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程。下列说法 正确的是( ) A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B操作 A 与操作 B 完全相同 C该流程中硅元素的化合价发生改变 D反应
11、器中发生的反应为氧化还原反应 解析：A 项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确； B 项，操作 A 为过滤，操作 B 为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C 项，二氧化硅中， 硅元素的化合价是4 价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是4 价，所以该流程中硅元素的 化合价没有发生改变，错误；D 项，反应器中发生的反应为 SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，此 反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。 答案：A 10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_(填序号)。 A陶瓷 B玻璃 C水泥 D
12、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 _(填序号)。 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)工业上常用 2CSiO2= 高温 Si2CO制备粗硅，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_。 解析：(1)生石灰(CaO)不含 Si 元素，不属于硅酸盐。 (2)SiO2与 HF
13、反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。 答案：(1)D (2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO2 11硅单质及其化合物应用范围很广。 请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯 硅的主要方法，生产过程示意图如下： 石英砂 焦炭 高温 粗硅 HCl 573 K以上 SiHCl3（粗） 粗馏 SiHCl3（纯） H2 1 357 K 高纯硅 写出由纯 SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式： _。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另一
14、 种物质，写出并配平该化学反应方程式： _； H2还 原SiHCl3过 程 中 若 混 有O2， 可 能 引 起 的 后 果 是 _。 (2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息： .Mg 在高温条件下可与 SiO2反应； .金属硅化物与稀 H2SO4反应生成硫酸盐和 SiH4； .SiH4在空气中自燃。 根据信息进行实验，当用足量稀 H2SO4溶解第步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣 声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的 63%左右。 第步实验发生反应的化学方程式是_ _。 用稀 H2SO4溶解第步实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花
15、的原因是 _ _ _。 解析：(1)在 SiHCl3中，把硅考虑为4 价，则氢为1 价，氯为1 价，SiHCl3水解时， 1 价氢还原水中1 价的氢，生成氢气。 答案：(1)SiHCl3H2= 1 357 K Si3HCl SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl 高温下，H2遇 O2发生爆炸 (2)2MgSiO2= 高温 2MgOSi、2MgSi= 高温 Mg2Si 硅化镁与稀硫酸反应生成的 SiH4可自燃，即发生反应：Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4 ，SiH42O2=SiO22H2O 12 (2019贵阳模拟)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成 分
16、进行探究。 已知：PdCl2溶液可用于检验 CO，反应的化学方程式为 COPdCl2H2O=CO22HCl Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够长时间的 N2，其原因是_ _ _。 (2)装置 B 的作用是_ _。 (3)装置 C、D 中所盛试剂分别为_、_，若装置 C、D 中 溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为 _ _。 (4)该装置的缺点是_ _。 (5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_ _。 解析：(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，高温下，碳与空气中氧气也能反应，所 以实验时要将装置中的空气排尽，所以实验时要通入足
17、够长时间的 N2。 (2)根据装置图可知，B 装置可以作安全瓶，防止倒吸。 (3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以 C 装置用来检验二氧化碳，D 装置用来检验一氧化碳，所以装置 C、D 中所盛试剂分别为澄清 石灰水、PdCl2溶液；若装置 C、D 中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，经检 测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为 3SiO24C= 高温 2CO22CO 3Si。 (4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将 CO 吸收。 (5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的 CO2气体先通过饱和的碳酸氢钠溶液除去混有 的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应 CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3，说明 酸性 H2CO3H2SiO3。 答案：(1)要用 N2将装置中的空气排尽，避免空气中的 O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰 (2)作安全瓶，防止倒吸 (3)澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO24C= 高温 2CO22CO3Si (4)没有尾气处理装置将 CO 吸收 (5)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸
