近年高考化学一轮复习第八单元非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角——硅课时练(2021年整理)

2019版高考化学一轮复习第八单元非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角——硅课时练
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第1节无机非金属材料的
主角——硅
一、选择题
1．下列叙述中正确的是（)。

A．因为Na2CO3＋SiO2错误!Na2SiO3＋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
2．(2018年安徽亳州二中月考)硅及其化合物的应用范围很广，下列说法正确的是( ）。

A．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
B．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
C．反应:Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂,NaOH和H2O 为氧化剂
D．硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应
3．（2018届山西朔州一中月考）四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为SiCl4（g）＋2H2（g)错误!Si（s)＋4HCl （g）.下列说法合理的是( ）。

A．光导纤维的主要成分是硅单质
B．减小压强有利于加快化学反应速率
C．高温下，氢气的还原性强于硅
D．混入少量空气对上述反应无影响
4．由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列判断中错误
．．的是( )。

A．①②③均属于氧化还原反应
B．H2和HCl均可循环利用
C．SiO2是一种坚硬难熔的固体
D．SiHCl3的摩尔质量为135.5 g
5．（2018届湖北荆州中学摸底)由Al2O3、MgO、SiO2、Fe2O3组成的混合粉末.现取一份该混合粉末试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y.下列叙述正确的是( ）。

A．该混合粉末从组成看，其成分皆是碱性氧化物
B．溶液Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋
C．沉淀X的成分是SiO2
D．在溶液Y中加入过量的氨水,过滤得到的沉淀的成分是Fe(OH）3和Mg(OH）2
6．(2018届天津一中月考)高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体"材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命"。

这种材料可以按下列方法制备：
SiO2错误!Si（粗）错误!SiHCl3错误!Si(纯)
下列说法正确的是( ）.
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋C错误!Si＋CO2↑
B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol 电子
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，也能与氢氧化钠溶液反应,属于两性氧化物
D．SiHCl3(沸点33。

0 ℃）中含有少量的SiCl4（沸点67。

6 ℃)，通过蒸馏(或分馏）可提纯SiHCl3
7．(2018届宁夏石嘴山三中月考)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（)。

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质是良好的半导体材料
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
⑤水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
⑥二氧化硅是一种原子晶体，用作光纤以及电脑芯片
A．①②③④ B．②③⑤⑥
C．①③④⑤ D．②③④⑤
二、非选择题
8．某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下:
（1）“硅胶”常用作________，也可以用作________的载体。

A的结构式为________。

（2)制备粗硅的化学方程式为____________________________________________.
(3)操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为________________________________
________________________________________。

（4）操作Ⅲ需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是________________________。

(5)溶液G用E酸化的化学方程式为______________________________________.
9．（2018届江西吉安一中段考）下面是改良西门子法生产多晶硅的工艺流程.
(1)用惰性电极电解饱和食盐水，写出常温下X与Z反应的化学方程式：____________________________________________.
(2）在合成SiHCl3的过程中,还会有生成副产物SiCl4。

已知两物质的沸点分别为57.6 ℃和31.8 ℃，则提纯SiHCl3的方法是____________。

（3)SiHCl 3提纯后用H2还原：SiHCl3（g)＋H2(g）Si(s）＋3HCl（g)。

不同温度及不同
n H
2
n SiHCl
3
时，反应物X的平衡转化率关系如图1所示。

图1 图2
①X是__________（填“H2”或“SiHCl3”)。

②上述反应的平衡常数K(1150 ℃)____________K(950 ℃）（填“＞"“＜"或“＝”）.
(4）SiH4(硅烷）法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。

用粗硅作原料,
熔融盐电解法制取硅烷原理如图2所示，电解时阳极的电极反应式为___________________________。

10．(2018届吉林长春十一中考前冲刺）由Ca3（PO4）2、SiO2、焦炭等为原料生产硅胶（SiO2·n H2O）、磷、磷酸及CH3OH，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

(1)上述反应中，属于置换反应的是________［选填：（Ⅰ）、（Ⅱ)、(Ⅲ）、(Ⅳ）、（Ⅴ）]。

（2)高温下进行的反应（Ⅱ)的化学方程式为____________________________________
________；固体废弃物CaSiO3可用于______________________。

(3)反应(Ⅲ）需在隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是___________________
_________________。

(4)CH3OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中,负极的电极反应式为____________________________________。

(5）指出(Ⅵ)这一环节在工业生产上的意义：__________________。

（6）写出由P→H3PO4有关化学方程式：①____________________________；②______________________________。

第1节无机非金属材料的主角--硅
1．D 解析：A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体放出，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行,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碱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。

2．B 解析：粗硅制备单晶硅，涉及硅的氧化和还原，会发生氧化还原反应，故A错误；硅是良好的半导体材料,常用于制造太阳能电池，将太阳能转换为电能，故B正确;反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si化合价升高为还原剂，H2中H全部来自于水,所以仅H2O为氧化剂，故C错误；硅与盐酸不反应，故D错误.
3．C 解析：光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅单质，故A错误；该反应中有气体参加，则减小压强，化学反应速率减慢，故B错误；还原剂的还原性强于还原产物，氢气是还原剂，硅是还原产物,故C正确;硅能与氧气反应生成二氧化硅，且高温下H2、O2混合易爆炸，所以混入少量空气对上
述反应有影响，故D错误。

4．D 解析：反应①为SiO2＋2C错误!Si＋2CO↑，反应②为Si(粗)＋3HCl 错误!SiHCl3＋H2，反应③为SiHCl3＋H2错误!Si(纯)＋3HCl，三个反应中均有元素的化合价发生变化，均属于氧化还原反应，故A正确；由生产高纯硅的流程示意图可知，H2和HCl既是反应物，又是生成物，所以可重复利用,故B正确；SiO2是原子晶体，硬度大、熔点高，故C正确；SiHCl3的摩尔质量为135.5 g·mol－1，故D错误。

5．C 解析：Al2O3属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，故A错误；盐酸过量,溶液中的阳离子应该还有H＋，故B错误;SiO2不溶于盐酸,因此过滤出的沉淀是SiO2，故C正确；向溶液中加氨水后生成Fe(OH)3、Mg(OH)2和Al(OH)3三种沉淀，故D错误。

6．D 解析:二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2C错误!Si＋2CO↑，故A错误;步骤①中Si的化合价降低4，转移电子数为4 mol，步骤②中生成SiHCl3，化合价升高2，步骤③中每生成1 mol Si,转移2 mol电子,故B错误；SiO2是酸性氧化物，故C错误;沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离,故D正确.
7．C 解析：①几乎所有的岩石和矿物都含有硅酸盐或者二氧化硅，故①正确;②水泥、玻璃是硅酸盐产品,水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；
③高纯度的硅单质是良好的半导体材料，故③正确；④陶瓷的主要原料是黏土，属于硅酸盐材料，故④正确；⑤水玻璃即为硅酸钠水溶液,具有黏性，工业上可以用于生产黏合剂,硅酸钠溶液涂刷或浸入木材后，能渗入缝隙和孔隙中,固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道,提高材料的密度和强度,且硅凝胶具有很强的耐高温性质,因此可以有效地防火，故⑤正确；⑥电脑芯片的主要成分是硅，故⑥错误。

8．（1）干燥剂催化剂O===C===O
(2）SiO2＋2C错误!Si(粗)＋2CO↑
(3)过滤蒸发结晶或蒸发浓缩、冷却结晶
（4）防止镁离子水解
（5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
9．（1)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
（2)蒸馏
（3）①SiHCl3②＞
(4）Si＋4H－－4e－===SiH4↑
解析：(1）根据流程图，X为NaOH，Y和Z为氢气和氯气,常温下X与Z 反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

（2）利用沸点的不同提纯SiHCl3，操作为蒸馏。

(3）①两种反应物,增加其中一种的物质的量，则另一种物质的转化率增大，横坐标表示氢气的量增多，所以纵坐标表示的转化率提高应为SiHCl3。

②当错误!一定时,温度越高，SiHCl3的转化率越大，即反应进行的程度越大，则该反应的平衡常数随温度的升高而增大,即K(1150 ℃)＞K（950 ℃）.（4)此题类似于电解精炼铜的原理，用粗硅作为阳极,从图示知,H－移向阳极生成SiH4，电极反应式为Si＋4H－－4e－===SiH4↑。

10．（1）（Ⅰ)、(Ⅲ）
（2）Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO2错误!3CaSiO3＋2P＋5CO↑生产水泥、砖瓦或
作为建筑材料等
(3)SiHCl3会水解，同时生成的H2与O2混合易发生爆炸
（4）CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
（5）原料的循环利用，节能减排
(6）4P＋5O2错误!2P2O5P2O5＋3H2O===2H3PO4
解析：(3)R为Si,反应Ⅲ是Si与HCl发生反应得到SiHCl3与氢气，由反应Ⅳ可知，SiHCl3会水解，且生成的氢气和氧气在一定范围内会发生爆炸，故需在隔绝氧气和无水条件下进行。

（4）甲醇发生氧化反应，酸性条件下，甲醇在负极失电子生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋。