备战高考化学复习无机非金属材料专项推断题综合练附详细答案

备战高考化学复习无机非金属材料专项推断题综合练附详细答案
一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析）
1．下列说法中正确的是
A．水玻璃和石英的主要成分都是SiO2
B．Si、SiO2和SiO32-等均可与NaOH 溶液反应
C．二氧化硅属于酸性氧化物，不溶于任何酸
D．高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．水玻璃的主要成分是硅酸钠，石英的主要成分是SiO2，故A错误；
B．Si、SiO2均可与NaOH溶液反应，但SiO32-不能与NaOH溶液反应，故B错误；
C．二氧化硅属于酸性氧化物，二氧化硅能溶于氢氟酸，故C错误；
D．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列顺序为：较活泼金属的氧化物→较不活泼金属的氧化物→二氧化硅→水，则高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]可表示为
Al2O3·2SiO2·2H2O，故D正确；
答案选D。

2．在室温时，下列各组中的物质分别与过量NaOH溶液反应，共生成4种盐的是（）A．SO2、CO2、SO3
B．H2S、NO、SO3
C．CO2、Cl2、SO3
D．SiO2、CO、Cl2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．SO2、CO2、SO3分别与过量NaOH溶液反应生成Na2SO3、Na2CO3、Na2SO4，生成3种盐，故不选A；
B．NO与氢氧化钠溶液不反应，H2S、SO3分别与过量NaOH溶液反应生成Na2S、Na2SO4，生成2种盐，故不选B；
C．CO2、Cl2、SO3分别与过量NaOH溶液反应生成Na2CO3、NaClO、NaCl、Na2SO4，生成4种盐，故选C；
D．CO与氢氧化钠溶液不反应， SiO2、Cl2分别与过量NaOH溶液反应生成Na2SiO3、NaClO、NaCl，生成3种盐，故不选D；
故选C。

【点睛】
本题考查物质的性质，综合考查元素化合物知识，把握物质的性质及发生的化学反应为解
答的关键，侧重氯气与氢氧化钠溶液反应的考查，明确NO、CO与氢氧化钠不反应。

3．对于足球烯C60的认识错误的是（）
A．是分子晶体B．含有非极性共价键
C．存在同素异形体D．结构稳定，难以发生化学反应
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.C60之间的相互作用力是范德华力，属于分子晶体，A正确；
B.足球烯中既有双键又有单键，化学键是共价键，且是非极性共价键，B正确；
C.金刚石、石墨、足球烯都是碳的同素异形体，所以足球烯存在同素异形体，C正确；D．足球烯是属分子晶体，在常温下，碳碳之间键能大，也比较稳定，但其易发生加成反应，D错误；
答案选D。

4．“纳米车”(如图所示)是科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成的，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个C60分子构成。

“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。

下列说法正确的是
A．C60是一种新型的化合物
B．C60与12C是同素异形体
C．人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动
D．“纳米车”诞生说明人类操纵分子的技术进入了一个新阶段
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．C60是由一种元素组成的纯净物，属于单质，不属于化合物，故A错误；
B．C60是由碳元素形成的单质，而12C是碳元素的一种原子，故C60与12C不是互为同素异形体，故B错误；
C．因“纳米车”很小，我们不能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，故C错误；D．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段，故D正确；
故答案选D。

5．下面关于硅的叙述中，正确的是( )
A ．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应
B ．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C ．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在
D ．硅在电子工业中，是重要的半导体材料 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．硅的非金属性比碳弱，A 项错；
B ．硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，排名前四位的是O 、Si 、Al 、Fe ，所以B 项错；
C ．硅在自然界中是以化合态存在的，所以C 项也错； 答案应选
D 。

6．世界第一条大面积碲化镉薄膜“发电玻璃”生产线最近在成都投产，该材料是在玻璃表面镀一层碲化镉薄膜，光电转化率高。

下列说法错误的是 A ．普通玻璃含有二氧化硅 B ．该发电玻璃能将光能不完全转化为电能 C ．碲化镉是一种有机化合物 D ．应用该光电转化技术可减少温室气体排放
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A. 玻璃成分为硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅，故A 正确，但不符合题意；
B. 该发电玻璃能将光能转化为电能，但是不能完全转化，存在能量损耗，故B 正确，但不符合题意；
C. 碲化镉不含碳元素，是一种无机化合物，不是有机化合物，故C 错误，但符合题意；
D. 应用该光电转化技术可减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，故D 正确，但不符合题意； 故选：C 。

7．在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（ ）
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤高氯酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙⑧ 氮气 A ．③⑤⑦⑧ B ．⑤⑦⑧ C ．⑤⑧ D ．⑤⑦
【答案】C 【解析】 【详解】
①SiO 2+2C =高温
Si+2CO↑，制备粗硅的反应，所以能反应，故不选； ②SiO 2+Na 2CO 3=高温Na 2SiO 3+CO 2↑，制备玻璃的两个反应之一，故不选；
③SiO 2+CaCO 3=高温
CaSiO 3+CO 2↑，制备玻璃的两个反应之一，故不选； ④SiO 2+4HF=SiF 4↑+2H 2O ，氢氟酸是唯一能腐蚀玻璃的酸，故不选； ⑤不反应，氢氟酸是唯一能腐蚀玻璃的酸，故选； ⑥SiO 2+2KOH=K 2SiO 3+H 2O ，强碱能腐蚀玻璃，故不选； ⑦SiO 2+CaO =高温
CaSiO 3，故不选；
⑧不反应，有碳的时候反应3 SiO 2+6C+2N 2=高温
Si 3N 4+6CO ，故选； 故答案为：C 。

【点睛】
SiO 2在高温下与碳单质反应生成硅单质和一氧化碳，而非二氧化碳，二氧化硅中硅元素是+4价，变成了后来的0价，而碳从0价就先被氧化成+2价的，也就是说二氧化硅的氧化能力比较小，只能把碳氧化成一氧化碳！
8．晶体硅是一种重要的非金属材料，有科学家认为硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。

(1)工业上生产纯硅的工艺流程如下：
石英砂的主要成分是SiO 2，在制备粗硅时，焦炭的作用是__________(填“氧化剂”或“还原剂”)；在该反应中，若消耗了3.0 g SiO 2 ，则转移电子的总数为_______________。

(2)某实验室利用SiHCl 3(沸点33.0 ℃)与过量H 2在1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅。

已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃。

装置如图所示(热源及夹持装置略去)。

①装置B 中的试剂是___________。

装置C 中的烧瓶需要加热，其目的是_________________。

②反应一段时间后，装置D 中观察到的现象是______________________；装置D 中发生反应的化学方程式为___________________________________。

③为检验产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂有______(填字母)。

a.碘水
b.氯水
c.Na 2SO 3溶液
d.KSCN 溶液
【答案】还原剂 1.204×1023或0.2N A 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl 3汽化 有固体物质生成 SiHCl 3＋H 2Si ＋3HCl bd
【解析】 【分析】
(1)根据工艺流程写出化学方程式，从化合价的变化判断焦炭的作用，根据化学方程式和质量关系求出转移的电子数；
(2) ①A生成的氢气经过干燥，进入D与从C中汽化的SiHCl3反应制粗硅，B是干燥装置，
②氢气和SiHCl3发生置换反应，写出化学方程式；
③选择检验亚铁离子的试剂；
【详解】
(1)根据流程可知，化学方程式为SiO2+2C Si+2CO，碳的化合价升高，做还原剂，
1mol SiO2参加反应转移的电子数为4mol，反应中消耗了3.0 g SiO2 ，n=m 3.0g
=
M60g/mol
=0.05
mol，转移电子为0.2 mol，即1.204×1023或0.2N A；
(2)SiHCl3能与H2O强烈反应，需要用浓硫酸干燥氢气，反应需要的温度比较高，在D中反应，SiHCl3的沸点较低，C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化；
②装置D中有硅单质生成，即有固体物质生成。

此反应为 SiHCl3＋H2Si＋
3HCl；
③亚铁离子的检验通常用的方法是：先向溶液中加入KSCN，溶液不变红色，再加入氯水溶液变红色，即可却确定有亚铁离子，答案为bd。

9．硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题：
(1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：_________________________________。

(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O x，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是________。

A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B．性质稳定，不易脱色
C．x等于6
D．易溶解于强酸和强碱
(3)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下：
①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行，写出该反应化学方程式：
________________。

②SiCl4极易水解，在空气中生成烟尘和白雾，推测书写其水解的化学方程式为
____________________。

③在流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有关物质的沸点数据如下表，分离SiCl4和其他杂质的方法为________。

物质Si SiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3Cl HCl SiH4
【答案】制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等(回答其中一种即可) D 2C ＋SiO 2
===高温
2CO↑＋Si SiCl 4
＋3H 2
O===H 2
SiO 3
↓＋4HCl 蒸馏(精馏)
【解析】 【详解】
(1)硅位于金属和非金属分界线附近，常用作半导体材料，为无机非金属材料的主角，计算机芯片的主要成分为单质硅，太阳能电池的主要成分是硅单质，所以硅可制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等，
因此，本题正确答案是：制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等；
(2)A. 硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：22BaO CuO SiO ⋅⋅，所以A 选项是正确的；
B.硅酸盐性质均比较稳定，不容易褪色，所以B 选项是正确的；
C. 在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2，硅元素化合价为+4，氧元素的化合价为-2价，钡元素的化合价为+2价，则由化学式为2X BaCuSi O ，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得：(2)(2)(4)2(2)0x +++++⨯+-⨯=，计算得出x=6，所以C 选项是正确的；
D. 26BaCuSi O 是瓷器的一种颜料，瓷器耐酸耐碱耐腐蚀，所以不与强酸、强碱反应，故D 错误；
因此，本题正确答案是：D ；
(3)①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生置换反应， 2C ＋SiO 2
===高温
2CO↑＋Si ；
②4SiCl 水解生成硅酸和氯化氢，反应的方程式为： SiCl 4＋3H 2O===H 2SiO 3↓＋4HCl ，因此，本题正确答案是： SiCl 4＋3H 2O===H 2SiO 3↓＋4HCl ；
③利用沸点的不同提纯4SiCl 属于蒸馏，4SiCl (沸点57.6℃)中含有少量3 SiHCl (沸点33℃)和3FeCl (离子化合物沸点很高)，22SiH Cl (沸点8.2℃)、3SiH Cl (沸点-30.4℃)、因为沸点差别较大，可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质，因此，本题正确答案是：精馏(或蒸馏)。

10．硅铁合金广泛应用于冶金工业，可用于铸铁时的脱氧剂、添加剂等，回答下列问题： （1）基态Fe 原子价层电子的电子排布图为________，基态Si 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。

（2）绿帘石的组成为()()22427Ca FeAl SiO Si O O(OH)，将其改写成氧化物的形式为
_____________.
（3）4SiCl 分子的中心原子的价层电子对数为________，分子的立体构型为________；四卤化硅的熔、沸点如下，分析其变化规律及原因________________________________。

4SiF
4SiCl
4SiBr
4SiI
熔点/K 182.8 202.7 278.5 393.6 沸点/K
177.4
330.1
408
460.6
（4）()226Fe H O +
⎡⎤
⎣
⎦可与乙二胺（2
222H NCH CH NH ，简写为en ）发生如下反应：
()()2222264Fe H O en Fe H O (en)2H O +
+
⎡⎤⎡⎤+===+⎣⎦⎣⎦。

()226Fe H O +
⎡⎤⎣⎦的中心离子的
配位数为________；()224Fe H O (en)+
⎡⎤
⎣
⎦中的配位原子为________。

（5）在硅酸盐中，44SiO -四面体（图a ）通过共用顶角氧离子可形成多种结构形式。

图b
为一种多硅酸根，其中Si 原子的杂化形式为________，化学式为________________。

o O · Si e Si O -
图a 图b
【答案】
哑铃 4CaO•Fe 2O 3•2Al 2O 3•6SiO 2•H 2O 4 正四面体
形 熔、沸点依次升高，原因是分子结构相似，相对分子量依次增大，分子间作用力逐渐增强 6 O 和N sp 3 []2n 25n Si O -
或Si 2O 52-
【解析】 【分析】
(1)基态Fe 原子价层电子为其3d 、4s 能级上电子；基态Si 原子电子占据的能级有1s 、2s 、2p ，最高能级为2p ；
(2)绿帘石的组成为Ca 2FeAl 2(SiO 4) (Si 2O 7)O(OH)，将其改写成氧化物的形式时应结合元素的化合价，依次写出金属氧化物、非金属氧化物、最后是水，并注意原子的最简单整数比不
变；
(3)SiCl 4分子的中心原子为Si ，形成4个σ键，具有甲烷的结构特点；由表中数据可知四卤化硅的沸点逐渐升高，为分子晶体，沸点与相对分子质量有关；
(4)配离子为[Fe(H 2O)6]2+，中心离子为Fe 3+，配体为H 2O ，[Fe(H 2O)4(en)]2+中配体为H 2O 和en ，根据孤对电子确定配位原子；
(5)硅酸盐中的硅酸根(SiO 44-)为正四面体结构，所以中心原子Si 原子采取了sp 3杂化方式；图中为一种无限长层状结构的多硅酸根，图中一个SiO 44-四面体结构单元中其中有3个氧原子的贡献率为12。

【详解】
(1)基态Fe 原子的核外价电子排布式为[Ar]3d 64S 2，基态Fe 原子价层电子为其3d 、4s 能级上电子，则基态Fe 原子的核外价电子排布图为
；基态Si 原子电
子占据的能级有1s 、2s 、2p ，最高能级为2p ，其电子云轮廓图为哑铃形； (2)绿帘石的组成为Ca 2FeAl 2(SiO 4) (Si 2O 7)O(OH)，将其改写成氧化物的形式为4CaO•Fe 2O 3•2Al 2O 3•6SiO 2•H 2O ；
(3)SiCl 4分子的中心原子为Si ，形成4个σ键，价层电子对数为4，具有正四面体结构；四卤化硅的沸点逐渐升高，为分子晶体，沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，沸点越高；
(4)配离子为[Fe(H 2O)6]2+，中心离子为Fe 3+，配体为H 2O ，则配位数为6；
()224Fe H O (en)+
⎡⎤⎣⎦中配体为H 2O 和en ，其中O 和N 原子均能提供孤对电子，则配位原
子为O 和N ；
(5)硅酸盐中的硅酸根(SiO 44-)为正四面体结构，所以中心原子Si 原子采取了sp 3杂化方式；图(b)为一种无限长层状结构的多硅酸根，图(a)中一个SiO 44-四面体结构单元中其中有3个氧原子的贡献率为
12，SiO 44-四面体结构单元含有1个硅、氧原子数目=1+3×1
2
=2.5，Si 、O 原子数目之比为1:2.5=2:5，故化学式[]2n 25n Si O -
或Si 2O 52-。

【点睛】
硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式即改写的一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水(x MO•n SiO 2•m H 2O)．注意：①氧化物之间以“•”隔开；②系数配置出现的分数应化为整数．如：正长石KAlSi 3O 8不能改写成 K 2O•Al 2O 3•3SiO 2，应改写成
K 2O•Al 2O 3•6SiO 2．③金属氧化物在前(活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物)，非金属氧化物在后，若同一元素有变价，那么低价在前，高价在后，H 2O 一般写在最后。

11．氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。

由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下图所示：
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。

请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：
_____________________。

(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是_______________________。

(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。

SiCl4水解的化学反应方程式为____________________________。

(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________________。

(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。

写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式
______________________。

【答案】SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O ①② SiCl4＋3H2O=4HCl↑＋H2SiO3↓ Si3N4 3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
【解析】
【分析】
根据题中反应流程可知，石英砂在高温下被碳还原得到粗硅，粗硅与氯气反应生成粗四氯化硅，精馏后得到较纯的四氯化硅，四氯化硅在高温下与氨反应生成四氨基硅，四氨基硅高温下生成氮化硅，据此解答。

【详解】
（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，二氧化硅与强碱氢氧化钠溶液反应生成可溶性硅酸钠和水，反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；
（2）①石英砂到粗硅，硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；②粗硅与氯气反应生成四氯化硅，硅元素化合价升高，属于氧化还原反应；③四氯化硅精馏属于物理变化；④四氯化硅与氨气反应，不存在化合价的变化，不是氧化还原反应；⑤Si(NH2)4高温生成氮化硅，没有化合价的变化，不是氧化还原反应；答案为①②；
（3）SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，说明有氯化氢产生，反应的方程式为SiCl4＋3H2O＝4HCl↑＋H2SiO3↓；
（4）3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，结合原子守恒判断A是氨气，即3Si(NH2)4Si3N4+8NH3↑，所以氮化硅的化学式为Si3N4；
（5）A是氨气，则B和C是氮气和氢气，则根据原子守恒可知SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式为3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl。

12．探究无机盐X（仅含三种短周期元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：
请回答：
（1）X的化学式是____。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是____。

（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，写出该反应的化学方程式____。

【答案】Mg2SiO4或2MgO·SiO2 SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O SiO2＋2C 高温
Si＋2CO↑
【解析】
【详解】
无机盐X（仅含三种短周期元素），加入过量盐酸溶解，离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液，白色胶状沉淀为硅酸，白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1.80g为SiO2，物质的量=1.8g÷60g/mol=0.03mol，溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液，说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子，物质的量为0.03mol，若为硅酸根离子其质量
=0.03mol×76g/mol=2.28g，金属质量=4.20g-2.28g=1.92g，无色溶液中加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg（OH）2，金属离子物质的量=3.48g÷58g/mol＝0.06mol，质量为0.06mol×24g/mol=1.44g，不符合，则应为原硅酸根，物质的量为0.03mol，质量=0.03mol×92g/mol=2.76g，金属质量4.20g-2.76g=1.44g，物质的量
=1.44g÷24g/mol=0.06mol，得到X为Mg2SiO4，则
（1）X的化学式是Mg2SiO4或2MgO·SiO2。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O。

（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，该反应的化学方程式SiO2＋2C 高温
Si＋
2CO↑。

13．单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：
（1）能与X发生化学反应的酸是_________；由X制备Mg2Z的化学方程式为_________。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_________，Y分子的电子式为_________。

（3）Z、X中共价键的类型分别是_________。

【答案】氢氟酸 SiO2+Mg O2↑+Mg2Si Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4非极性键、极性键
【解析】
【详解】
单质Z是一种常见的半导体材料，则Z为Si，X为Z的氧化物，则X为SiO2，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y为SiH4，加热SiH4分解得到Si与氢气。

（1）能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为：
SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，Y为SiH4，电子式为。

（3）Z为Si，周期表中位于第三周期IVA族，其单质属于原子晶体，化学键类型为非极性共价键；X为SiO2，属于原子晶体，含有的化学键属于极性共价键。

14．云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。

白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代，再由KⅠ平衡其电荷后形成的。

而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代，再由KⅠ平衡其电荷形成的。

(1)白云母写成氧化物形式的化学式为_______________。

(2)研究表明，在硅酸盐中，AlⅢ很容易取代SiⅣ，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。

从立体几何的知识看，AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是_______________。

(3)黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10(OH)2，在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］。

①写出离子反应方程式_______________。

②上述反应为什么能够发生_______________
③风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解_______________
【答案】K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变
2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由复杂硅酸盐改写成氧化物形式的一般原则是先写一系列金属氧化物，并按金属活动性顺序排列，较活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写，氧化物之间加黑点隔开，各氧化物的系数均为整数，并写在相应氧化物前面，写成氧化物后，原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变，因此白云母写成氧化物形式的化学式为
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，故答案为：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；
(2)从立体几何的知识来看，由于AlⅢ与SiⅣ的半径相近，在硅酸盐中，AlⅢ插入后很容易取代SiⅣ，不会引起原硅酸盐结构大的变化，故答案为：AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变；
(3)①由题干信息可知，黑云母在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土
［AI 2Si 2O 5(OH)4］，反应的离子方程式为2KMg 3AlSi 3O 10(OH)2＋14H 2CO 3＋H 2O=2K ＋＋6Mg 2＋
＋14HCO 3－＋4H 4SiO 4＋Al 2Si 2O 5(OH)4，故答案为：2KMg 3AlSi 3O 10(OH)2＋14H 2CO 3＋H 2O=2K ＋＋6Mg 2＋＋14HCO 3－＋4H 4SiO 4＋Al 2Si 2O 5(OH)4；
②上述反应中碳酸与黑云母反应生成了硅酸，因为碳酸的酸性比硅酸强，可以强酸制弱酸，所以上述反应可以发生，故答案为：碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸； ③由于中性条件下Al 3＋完全水解，主要以Al(OH)3的沉淀形式存在，因此风化后Al 为什么不能以Al 3＋形式被地下水溶解，故答案为：中性条件下Al 3＋完全水解，主要以沉淀形式存在。

15．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备高纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3：Si ＋3HCl
SiHCl 3＋H 2； ③SiHCl 3与过量H 2在1000～1100℃反应制得纯硅。

已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气
中易自燃。

请回答下列问题。

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为___。

（2）粗硅与HCl 反应完全后，经冷凝得到的SiHCl 3(沸点31.8℃)中含有少量SiCl 4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)，提纯SiHCl 3采用的方法为__。

（3）用SiHCl 3与过量H 2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)。

①装置B 中的试剂是__，装置C 中的烧瓶需要加热，其目的是__；
②反应一段时间后，装置D 中观察到的现象是__，装置D 不能采用普通玻璃管的原因是__，装置D 中发生反应的化学方程式为__；
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及___；
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是___(填字母)。

a ．碘水
b ．氯水
c ．NaOH 溶液
d ．KSCN 溶液
e ．Na 2SO 3溶液
【答案】SiO 2＋2C 高温Si ＋2CO↑ 分馏(或蒸馏) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl 3汽化 石
英管的内壁附有灰黑色晶体 在该反应温度下，普通玻璃管会软化 SiHCl 3＋H 2
~1100100℃0℃Si
＋3HCl 排尽装置内的空气 bd
【解析】
【分析】
(1)高温下，碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳；
(2)利用沸点的不同提纯SiHCl 3，可用蒸馏的方法；
(3)①生成的氢气含有水蒸气，用浓H 2SO 4干燥；加热促使SiHCl 3气化；
②SiHCl 3和氢气反应有硅单质生成，根据硅的颜色判断D 装置中的现象；SiHCl 3和H 2反应生成硅和氯化氢；
③氢气是可燃性气体，易产生爆炸，SiHCl 3在空气中易自燃，所以先通一段时间H 2，将装置中的空气排尽；
④取少量产品于试管中加盐酸溶解，再滴加氯水和KSCN(aq)，若溶液呈红色说明含Fe ，若不呈红色说明不含Fe 。

【详解】
(1)高温下，碳做还原剂时，生成CO ，制粗硅的化学方程式为SiO 2＋2C
高温Si ＋2CO↑； (2)利用沸点的不同提纯SiHCl 3，可用分馏(或蒸馏)的方法；
(3)①锌和稀硫酸反应制得的氢气中含有水蒸气，而SiHCl 3能与水剧烈反应，所以实验中应使用干燥的氢气，一般选用浓H 2SO 4干燥氢气；加热的目的是使SiHCl 3汽化，进入装置D 中；
②高温下，SiHCl 3和氢气反应生成硅单质，硅单质是灰黑色固体，所以D 装置中的现象是：石英管的内壁附有灰黑色晶体，SiHCl 3与过量的H 2在1000℃～1100℃反应制得纯硅，化学方程式为SiHCl 3＋H 2~1100100℃0℃Si ＋3HCl ；装置D 不能采用普通玻璃管的原因是：温度太高，普通玻璃管易熔化；
③氢气是可燃性气体，当氢气的量达到一定时易产生爆炸，SiHCl 3在空气中易自燃，所以实验的关键是检查装置的气密性、控制好温度，以及先通一段时间H 2将装置中的空气排尽；
④铁能和稀盐酸反应生成亚铁离子，亚铁离子有还原性，亚铁离子能被氯水氧化生成铁离子，铁离子遇硫氰化钾溶液变红色，所以可以用氯水和硫氰化钾溶液检验铁的存在，故选bd 。