碳、硅及無機非金屬材料（練習）-2025年高考化學一輪復習（新教材新高考）

第04講碳、硅及無機非金屬材料

目錄

01模擬基礎(chǔ)練

【題型一】碳及其重要化合物

【題型二】硅的及其重要化合物

【題型三】硅的工業(yè)制法

【題型四】硅及其化合物的綜合利用

【題型五】硅酸鹽材料

02重難創(chuàng)新練

03真題實戰(zhàn)練

題型一碳及其重要化合物

1.“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當。下列措施中促進碳中和最直接有效的是（）

A,將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料B.大規(guī)模開采可燃冰作為新能源

C.通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染D.研發(fā)新型催化劑促使CO2轉(zhuǎn)化為甲醇

【答案】D

【解析】A項，將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料，實質(zhì)是長鏈爆斷裂為短鏈燒，燃燒后排放的CO2的

量并沒有改變，A不符合題意；B項，可燃冰是甲烷的結(jié)晶水合物，大量開采使用，會產(chǎn)生CO2,不利用碳

中和，B不符合題意；C項，通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染，只會減少SO2的排放，但對CO2的排放總

量無影響，C不符合題意；D項，研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇，有利于減少CO2的排放，對促進“碳中和”

最直接，D正確；故選D。

2.中國力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說法不正確的

是（）

A.金剛石和石墨是碳的兩種不同的單質(zhì)，二者互稱同素異形體

B.在lOOKPa時，Imol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定

C.考古時常用于測定文物年代的是碳元素的一種核素146c中，中子數(shù)為8

D.引起溫室效應的氣體之一CO2中含極性共價鍵

【答案】B

【解析】A項，金剛石和石墨均是由C元素組成的不同單質(zhì)，兩者互為同素異形體，A正確；B項，

能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，因為在lOOKPa時，Imol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，所以可知石墨

比金剛石穩(wěn)定，B錯誤；C項，146c的質(zhì)子數(shù)為6,質(zhì)量數(shù)為14,所以中子數(shù)=14-6=8,C正確；D項，CO2

可引起溫室效應，使全球變暖，其分子中C原子與O原子以共價雙鍵結(jié)合，所以含極性共價鍵，D正確；

故選B。

3.第十三屆全國人民代表大會第四次會議政府工作報告指出“要扎實做好碳達峰、碳中和各項工作”，

綠色氫能和液態(tài)陽光甲醇可助力完成碳中和目標。下列說法正確的是（）

A.CH30H屬于電解質(zhì)

B.用焦炭與H20反應是未來較好獲取氫能的方法

C.壓與C02反應，每生成ImolCH30H時轉(zhuǎn)移4mol電子

D.植樹造林、節(jié)能減排等有利于實現(xiàn)碳中和

【答案】D

【解析】A項，CH30H屬于非電解質(zhì)，A錯誤；B項，該工藝需消耗大量的能量，不節(jié)能，B錯誤；C

項，每生成ImolCH30H時轉(zhuǎn)移6moi電子，C錯誤；D項，植樹造林、節(jié)能減排等有利于實現(xiàn)碳中和，D

正確；故選D。

4.部分含碳物質(zhì)的分類與相應碳元素的化合價關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是（）

A.固態(tài)p可做制冷劑用于人工降雨

B.p轉(zhuǎn)化為r可通過化合反應來實現(xiàn)

C.m轉(zhuǎn)化為n或。的反應均釋放能量

D.n的一種同素異形體中既存在共價鍵也存在范德華力

【答案】C

【解析】依據(jù)價類二維圖可知：m為甲烷、n為碳單質(zhì)、。為CO、p為CO2、r為碳酸鹽。A項，p為

二氧化碳，可做制冷劑用于人工降雨，A項正確；B項，二氧化碳與氧化鈣反應生成鹽碳酸鈣，是化合反應

實現(xiàn)，B項正確；C項，甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳是放熱反應，C項錯誤；D項，碳有多種同素異形體，如金剛

石、石墨等，石墨既存在共價鍵也存在范德華力，D項正確；故選C。

5.中國努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。利用NaOH溶液噴淋捕捉空氣中的CO2,反應過程如圖所示。

下列說法錯誤的是（）

CaO

A.捕捉室中NaOH溶液噴成霧狀有利于吸收CO2

B.環(huán)節(jié)a中物質(zhì)分離的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶

C.反應過程中CaO和NaOH是可循環(huán)的物質(zhì)

D.可用Na2cCh溶液代替NaOH溶液捕捉CCh

【答案】B

【解析】利用NaOH溶液實現(xiàn)“碳捕獲”吸收器中，NaOH溶液用噴淋方式加入，增大反應物之間的接觸

面積，充分吸收二氧化碳，環(huán)節(jié)a中，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，碳酸鈉與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣

沉淀和氫氧化鈉，Na2cCh發(fā)生反應的化學方程式為Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3i+2NaOH,CaCO3需從溶液中

過濾出來再高溫煨燒，生成的CCh循環(huán)使用。A項，NaOH溶液噴成霧狀，可增大反應接觸面積，提高CCh

吸收率，A正確；B項，環(huán)節(jié)a為NazCCh和Ca（OH）2生成CaCCh,需從溶液中過濾出來再高溫燃燒，故基

本操作不是蒸發(fā)結(jié)晶，B錯誤；C項，NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循環(huán)利用，C正確；

D項，Na2cCh可以和CCh反應，因此可用Na2cCh溶液代替NaOH溶液，D正確。故選B。

題型二硅的及其重要化合物

6.（2024?江蘇省無錫市江陰市聯(lián)考）下列有關(guān)物質(zhì)的用途的說法不正確的是（）

A.SiCh可用于制造光導纖維，Si可用于制造計算機芯片

B.天然水晶屬于硅酸鹽產(chǎn)品

C.石英砂、純堿和石灰石可用于制造普通玻璃

D.濃HF溶液可用于刻蝕玻璃

【答案】B

【解析】A項，SiCh可用于制造光導纖維，Si是半導體，可用于制造計算機芯片，A正確；B項，天

然水晶的主要成分是二氧化硅，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，B錯誤；C項，制造普通玻璃的主要原料是石英砂、純

堿和石灰石，C正確；D項，氫氟酸能和二氧化硅反應生成四氟化硅和水，因此濃HF溶液可用于刻蝕玻璃，

D正確；故選B。

7.我國具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補了我國計算機制造史上的一項空白。下

列對晶體硅的有關(guān)敘述正確的是（）

A.晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似

B.晶體硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應

C.晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它提煉工藝復雜，價格昂貴

D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導電

【答案】A

【解析】A項，晶體硅為正四面體結(jié)構(gòu)，與金剛石類似，A正確；B項，晶體硅常溫下可以與氫氟酸反

應，B錯誤；C項，晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它提煉工藝不復雜，價格不高，已經(jīng)被普及使用，

C錯誤；D項，晶體硅有金屬光澤，可以導電，但它屬于非金屬材料，D錯誤；故選A。

8.（2024?湖北黃岡市三模）ChatGPT是史上月活用戶增長最快的消費者應用。下列說法中不正確的是

（）

A.硅晶片是生產(chǎn)芯片的基礎(chǔ)材料

B.芯片制造中的“光刻技術(shù)”是利用光敏樹脂在曝光條件下成像，該過程涉及化學變化

C.硅在自然界中主要以單質(zhì)形式存在

D.硅是應用最廣泛的半導體材料

【答案】C

【解析】A項，硅晶片是優(yōu)良的半導體材料，是生產(chǎn)芯片的基礎(chǔ)材料，故A正確；B項，光敏樹脂在

曝光條件下成像時有新物質(zhì)生成，屬于化學變化，故B正確；C項，硅元素是親氧元素，在自然界中主要

以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，不存在硅單質(zhì)，故C錯誤；D項，硅是優(yōu)良的半導體材料，可用于制造

和生產(chǎn)芯片，故D正確；故選C。

9.硅膠吸附劑的結(jié)構(gòu)如圖所示，硅膠常用作干燥劑，在其中添加CoCL可使其指示吸水量，這可用于

判斷硅膠是否失效，原理如下：CoC12（藍色）一CoCb6H2O（粉紅色），失效的硅膠可加熱再生。下列說法惜

送的是（）□

A.當硅膠變粉紅色說明硅膠失效了

B.SiO2是酸性氧化物，硅膠可干燥HF

C.失效的硅膠再生時加熱的溫度不宜過高

D.當硅膠遇到大量的水分子時，硅膠中的羥基形成了過多氫鍵從而失去吸附力

【答案】B

【解析】由題中信息可知，硅膠吸水失效后，藍色的CoC12會轉(zhuǎn)化為粉紅色的CoCb6H2O,A項正確；

二氧化硅可以和HF反應，故硅膠不能干燥HF,B項錯誤；溫度過高，CoCL水解生成Co（OH）2而失去顯色

作用，C項正確；由硅膠結(jié)構(gòu)可知，硅膠通過羥基和水分子之間形成氫鍵而達到吸水的目的，故當硅膠遇到

大量的水分子時，硅膠中的羥基形成了過多氫鍵從而失去吸附力，D項正確。

10.下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是（）

A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應生成硅酸

B.二氧化硅制成的光導纖維，由于導電能力強而被用于制造光纜

C.二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應，但能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應

D.用二氧化硅制取單質(zhì)硅時，當生成2.24L氣體（標準狀況）時，得至IJ2.8g硅

【答案】C

【解析】二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應，故A錯誤；二氧化硅制成的

光導纖維，由于其良好的光學特性而被用于制造光纜，故B錯誤：碳酸的酸性強于硅酸，二氧化硅不能與

碳酸鈉溶液反應，但在高溫時，二氧化硅能夠與碳酸鈉固體反應生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由化

學方程式SiC）2+2C盤=Si+2coT，可知當生成2.24L（標準狀況）即0.1mol氣體時，得到0.05mol即1.4g

硅，故D錯誤。

11.（2024?廣東省東莞市開學考試）部分含Si物質(zhì)的分類與相應化合價關(guān)系如圖所示。下列說法不正確

的是

壇

〈1+4

+3

+2

+1

0

氫化物單質(zhì)氧化物氧化物鈉鹽

對應的

水化物

A.化合物c是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)材料

B.工業(yè)制取單質(zhì)b時同時產(chǎn)生氧化產(chǎn)物CO

C.向溶液中通入CO2,可以實現(xiàn)efd的轉(zhuǎn)化

D.化合物a的熱穩(wěn)定性大于甲烷

【答案】D

【解析】根據(jù)價類二維圖，a、b、c、d、e分別為SiH4、Si、SiO2>H2SiO3>Na2SiO3oA項，SiC）2是光

導纖維的主要成份，是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)材料，A正確；B項，工業(yè)制取單質(zhì)b時同時產(chǎn)生氧化產(chǎn)物CO,

SiO2+2C=Si+2CO,B正確；C項，碳酸酸性大于硅酸，可以強酸制弱酸，C正確；D項，SiH4和CH-非

金屬性越強，對應氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性；SiH4<CH4,D錯誤；故選D。

題型三硅的工業(yè)制法

12.（2024??河南省濮陽市質(zhì)檢）工業(yè)制備高純硅的流程如圖所示。下列說法正確的是（）

1800-2000℃300℃1100℃

石英砂粗硅SiHCb高純硅

焦炭HC1出

①②③

A.反應①的化學方程式為SiO2+C量通Si+CO2T

B.標準狀況下，2.24LSiHCb（l）所含分子數(shù)約為6.02x1（）22

C.反應②、③均須在無氧環(huán)境中進行

D.生成的高純硅可用做光導纖維

【答案】C

【解析】A項，反應①是SiO2和焦炭在高溫下發(fā)生反應生成CO和Si,化學方程式為：

SiCb+2c高溫Si+2co3故A錯誤；B項，標準狀況下，SiHCb為液態(tài)，2.24LSiHCb物質(zhì)的量不是O.lmol,

故B錯誤；C項，Si和氧氣在300。（2時容易發(fā)生反應，而氫氣和氧氣在1100（時混合易爆炸，因此反應②、

③均須在無氧環(huán)境中進行，故C正確；D項，制備光導纖維的為二氧化硅，故D錯誤；故選C。

13.（2024?山西省部分學校期中調(diào)研測試）高純硅是信息革命的“催化劑”.工業(yè)上制備高純硅的流程如下:

A硅

-A氣體X

（高純）

焦炭氣體Y

石英砂fSiHCb

1800~2000℃粗硅HC11100℃

」（純度為98%）3oo℃」HC1

反應1反應3

反應2，氣體Y

下列敘述錯誤的是（）

A.氣體X常作滅火劑，但不能作鈉、鎂等金屬火災的滅火劑

B.反應2主要作用是除去難熔性雜質(zhì)

C.用水吸收反應3的尾氣時要采用防倒吸裝置

D.氣體Y是反應2的還原產(chǎn)物，反應3的還原劑

【答案】A

【解析】石英砂的主要成分是二氧化硅，高溫下和焦炭反應生成硅和CO,粗硅和氯化氫高溫下反應生

成SiHCb和氫氣，在高溫下SiHCb和氫氣發(fā)生置換反應生成硅和氯化氫。A項，氣體X是CO,屬于可燃

性氣體，常作滅火劑的二氧化碳，A錯誤；B項，反應2屬于粗硅提純的第一階段，主要作用是除去難熔性

雜質(zhì)，B正確；C項，氯化氫極易溶于水，用水吸收反應3的尾氣時要采用防倒吸裝置，C正確；D項，氫

氣是反應2的還原產(chǎn)物，反應3氫氣做還原劑置換出硅，D正確；故選A。

14.（2024?河北省邯鄲市二模）工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得98%左右的粗硅，再以粗硅為原料

制備高純硅，工藝流程如下；工業(yè)上還以粗硅為原料采用熔融鹽電解法制取甲硅烷（SiH4）,電解裝置如圖所

示：

下列有關(guān)說法正確的是

A.制備粗硅的化學方程式：SiO2+C量疆Si+CO2T

B.制備高純硅的工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)只有HC1

C.陰極發(fā)生的電極反應：H2+2e=2H-

D.SiO2>Si、SiH都屬于共價晶體

【答案】C

【解析】石英砂加焦炭在高溫條件下反應得到粗硅，粗硅與HC1在573K以上加熱生成粗SiHCh，精

儲得到純的SiHCb,在1357K與氫氣反應生成高純硅。A項，制備粗硅的化學方程式為SiO2+2C蜃遢Si+2CO$,

A錯誤;B項，制備高純硅的工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)有H2和HC1,B錯誤；C項，陰極氫氣得電子產(chǎn)生

H-,發(fā)生的電極反應：H2+2e-=2H-,C正確；D項，SiH4屬于分子晶體，D錯誤。故選C。

15.（2024?北京市西城區(qū)一模）硅是電子工業(yè)的重要材料。利用石英砂（主要成分為SiO2）和鎂粉模擬工業(yè)

制硅的流程示意圖如下。

已知：電負性：Si<H

下列說法不正確的是（）

A.I中引燃時用鎂條，利用了鎂條燃燒放出大量的熱

B.II中主要反應有：MgO+2HCl=2MgC12+H2O>Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4T

c.為防止siH4自燃，n需隔絕空氣

D.過程中含硅元素的物質(zhì)只體現(xiàn)氧化性

【答案】D

【解析】I中發(fā)生的反應有：2Mg+SiO2送簽2MgO+Si、2Mg+Si鯉MgzSi；II中MgO、MgzSi與鹽酸反

應。A項，因為SiCh與鎂反應需要能量，所以I中引燃時用鎂條，利用了鎂條燃燒放出大量的熱，A正確；

B項，因為硅與鹽酸不反應，所以n中主要反應有：MgO+2HCl=2MgCl2+H2O,Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4t，

B正確；C項，因為SiH4容易自自燃，所以為防止SiH4自燃，II需隔絕空氣，C正確；D項，因為電負性:

Si<H,所以SiH4中硅元素為+4價，而MgzSi中硅元素為-4價，所以在Mg2Si+4HCl=2MgCL+SiH4T中，含

硅元素的物質(zhì)體現(xiàn)還原性，D錯誤；故選D。

16.近日，清華大學等重點高校為解決中國“芯”——半導體芯片，成立了“芯片學院”。某小組擬在實驗

室制造硅，其流程如圖：

制造原理：2Mg+SiO,點做2MgeHSi

除雜原理：Mg2Si+4HCl=2MgC12+SiH4T,MgO+2HCl=MgC12+H2O

下列說法中正確的是（）

A.操作1、操作2均為過濾

B.Sior$m4均含有共價鍵，等質(zhì)量的二者分子數(shù)之比為8：15

C.點燃石英砂和鎂粉的混合物發(fā)生的副反應為2Mg+Si&Mg2Si

D.當有2moi電子轉(zhuǎn)移時，能生成14gsi

【答案】C

【解析】A項，將溶液和固體分開，采用過濾操作，操作1為過濾，操作2為洗滌和烘干，故A錯誤;

B項，SiCh是共價晶體，沒有分子，故B錯誤；C項，由除雜原理可知副反應為：2Mg+SiAMg2Si,故C

正確：D項，當有2moi電子轉(zhuǎn)移時，參加反應的Mg物質(zhì)的量為Imol,能生成0.5mol單質(zhì)硅，但因有副

反應發(fā)生，最終獲得的Si的質(zhì)量少于14g,故D錯誤；故選C。

17.制造芯片用到高純硅，用SiHCb（沸點：31.85℃,SiHCL遇水會劇烈反應）與過量H2在1100~1200℃

反應制備高純硅的裝置如下圖所示（夾持裝置和尾氣處理裝置略去），下列說法錯誤的是（）

A.I裝置可用于二氧化鎬固體與濃鹽酸反應制備氯氣

B.裝置n中盛裝的是濃H2s04、裝置in燒杯盛裝的是溫度高于32。（2的溫水

C.實驗時，先打開裝有稀硫酸儀器的活塞，收集尾氣驗純，再預熱裝置IV石英管

D.IV中發(fā)生反應的化學方程式：SiHCb+H?高溫Si+3HC1

【答案】A

【解析】A項，二氧化鎰固體與濃鹽酸加熱反應生成氯氣，而I裝置沒有酒精燈，因此I裝置不可用于

二氧化錦固體與濃鹽酸反應制備氯氣，故A錯誤；B項，氫氣中含有水蒸氣，根據(jù)SiHCb遇水會劇烈反應,

則裝置n中盛裝的是濃H2so4,其作用是干燥氫氣，根據(jù)SiHCb的沸點：31.85℃,則裝置IH燒杯盛裝的是

溫度高于32P的溫水，將SiHCb變?yōu)闅怏w以便進入到IV中與氫氣反應，故B正確；C項，氫氣和氧氣混

合氣體會發(fā)生爆炸，因此實驗時，先打開裝有稀硫酸儀器的活塞，收集尾氣驗純，再預熱裝置IV石英管，

故C正確；D項，根據(jù)用SiHCb與過量H2在1100?1200。（2反應制備高純硅，因此IV中發(fā)生反應的化學方

程式：SiHCh+Ho^mSi+3HC1,故D正確。故選A。

18.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：流化床反應器中的產(chǎn)物除SiC14外，還有SiHCb、SiH2c12、SiH3CkFeCb等。下列說法正確的

是（）

A.電弧爐中發(fā)生的反應為C+SiO2"=CO2f+Si

B.SiC14進入還原爐之前需要經(jīng)過蒸儲提純

C.每生產(chǎn)1mol高純硅，需要44.8LCb（標準狀況）

D.該工藝Si的產(chǎn)率高，符合綠色化學要求

解析：B石英砂與焦炭在高溫下發(fā)生反應生成粗硅和一氧化碳，電弧爐中發(fā)生的反應為2C+

SiO2=^=2COf+Si,A錯誤;流化床反應器中除SiCL外，還有SiHCb、SiH2cL、SiH3Cl,FeCb等,需要

利用相互溶解的物質(zhì)沸點不同，經(jīng)過蒸儲提純，B正確；流化床反應器中的產(chǎn)物有SiCk、SiHCb、SiH2cL、

SiH3CkFeCb等，則每生產(chǎn)1mol高純硅，需要Ck（標準狀況）的體積大于44.8L,C錯誤；該工藝中產(chǎn)生

氯化氫氣體且有氯氣的參與，容易造成空氣污染，不符合綠色化學要求，D錯誤。

題型四硅及其化合物的綜合利用

19.（2024?福建省南平市芝華中學檢測）硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的

發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。

（1）分別向NazSiCh溶液中加入下列物質(zhì)，能生成不溶于NaOH溶液的白色沉淀的是。

①K②稀鹽酸③CaCb溶液④KNO3溶液

（2）胃舒平的主要成分是氫氧化鋁，同時含有三硅酸鎂（Mg2Si3（V4H2O）等化合物。寫出三硅酸鎂的氧化

物形式為o

（3）為什么實驗室中盛放NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞（用離子方程式表示）：0

（4）當前制備高純硅的主要生產(chǎn)過程示意圖如下：

石英砂|空，;粗硅|-H?*SiHC%（粗）|精播何SiHCh（純）|~艮f|高純硅

①寫出制備粗硅的化學反應方程式：o

②高純硅的用途：=（寫出一種）

③整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。壓還原SiHCb過程中若混有02,可能引起的后果

是O

【答案】⑴③

（2）2MgO-3SiO2/7H2O

2

（3）SiO2+2OH=SiO3+H2O

（4）SiO2+2CSi+2C0?制作太陽能電池等高溫條件下，壓遇。2發(fā)生爆炸

【解析】（1）①K先與水反應生成氫氧化鉀和氫氣，而氫氧化鉀與NazSiCh不反應，所以不符合題意，故

錯誤；②鹽酸酸性強于硅酸，硅酸鈉與鹽酸反應生成硅酸，硅酸與氫氧化鈉反應生成可溶的硅酸鈉，最終

無白色沉淀，故錯誤；③NazSiCh和CaCL反應生成硅酸鈣，而硅酸鈣不溶于氫氧化鈉，所以能生成不溶于

NaOH溶液的白色沉淀，符合題意，故正確；④NazSiCh溶液和KNCh溶液不反應，不符合題意，故錯誤；

故選③。（2）硅酸鹽用氧化物的形式來表示組成的書寫順序是：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物一非金

屬氧化物—二氧化硅一水，三硅酸鎂（Mg2Si3（V4H2O）的氧化物形式為2MgO-3SiO2-MH2O；（3）實驗室盛放氫

氧化鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，其原因是在常溫下，氫氧化鈉與玻璃中的二氧化硅緩慢地發(fā)生反應，

生成具有粘性的NazSiCh,反應為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。，離子反應為SiO2+2OH=SiC）32-+H2O；（4）

①石英砂和焦炭在高溫下生成粗硅和CO,反應的化學反應方程式：SiCb+2c高溫Si+2cOT：②高純硅的用

途:制作太陽能電池等;③SiHCb遇水劇烈反應生成H2SiO3，HCl和氫氣：SiHCb+3H2O=H2SiO31+H2f+3HC1T，

高溫條件下，氫氣遇氧氣易爆炸。

20.(2024?湖南省常德市第一中學月考)硅是地殼中含量第二大的元素，其單質(zhì)是一種重要的半導體材

料。

(l)28Si是硅的:一種同位素，該Si原子的中子數(shù)為。

(2)硅元素在自然界中通常以石英石(SiCh)和硅酸鹽的形式存在。已知SiO2是一種酸性氧化物，請寫出

其與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式o

(3)關(guān)于硅及其相關(guān)化合物的敘述正確的是(填字母)。

A.自然界中存在天然游離的硅單質(zhì)

B.已知C與Si的最高正價都是正四價，由于CO2+H2O=H2cCh,用類比法得知，SiO2+H2O=H2SiO3

C.Na[AlSi3C>8]用氧化物形式表示為NazOAbChPSiO2

D.SiCh既能和NaOH溶液反應，又能和氫氟酸反應，所以是兩性氧化物

(4)高純硅單質(zhì)可由石英砂(主要成分是SiCh)制得，制備高純硅的主要工藝流程如圖所示：

i.硅元素有無定形硅和晶體硅兩種單質(zhì)，它們互為；

ii.流程④的化學反應為置換反應，寫出其化學方程式：o

【答案】(1)14

2

(2)SiO2+2OH-=SiO3-+H2O

(3)C

(4)同素異形體SiHCb+H2Asi+3HC1

【解析】SiCh與c在高溫下反應生成Si,Si和HC1在300。(2以上反應生成SiHCb,提純后的SiHCb與

七反應生成高純硅。(l)Si是14號元素，其原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為14,則28si的中子數(shù)為28-14=14；⑵已知SiO2

2

是一種酸性氧化物，則SiCh與NaOH反應生成硅酸鈉和水，化學反應為SiO2+2OH-=SiO3+H2Oo(3)A項，

硅較為活潑，自然界中不存在天然游離的硅單質(zhì)，錯誤；B項，二氧化硅和水不反應，錯誤；C項，根據(jù)各

元素化合價及化學式形式可知，Na[AlSi3(X|用氧化物形式表示為NazOALChPSiCh,正確；D項，SiCh能

和NaOH溶液反應生成鹽和水，屬于酸性氧化物，二氧化硅能和氫氟酸反應為二氧化硅的特性，錯誤；故

選C；(4)i.無定形硅和晶體硅為硅的兩種不同的單質(zhì)，互為同素異形體。ii.流程④SiHCb和H2反應生成

Si和HC1,化學方程式為SiHCb+H2Asi+3HC1。

21.(2024?四川省內(nèi)江市威遠中學期中)“中國芯”的發(fā)展離不開單晶硅，工業(yè)上制高純硅，先制得粗硅，

再制高純硅。

I.請回答：

(1)工業(yè)制粗硅反應的化學方程式為o

II.某小組擬在實驗室用如圖所示裝置模擬探究四氯化硅的制備和應用(夾持裝置已省略)。

FG

b

已知有關(guān)信息：

300℃450~500℃

①Si+3HC1^=SiHC!+旦,Si+2C12SiCl4；

②SiCl4遇水劇烈水解，SiC14的熔點、沸點分別為-70.0(、57.7℃o

請回答下列問題:

(2)裝無水氯化鈣的儀器名稱是

(3)若拆去B裝置，可能的后果是(寫出一個即可)

(4)有同學最初將E、F、G裝置設(shè)計成圖甲所示裝置，圖甲裝置的主要缺點是(寫出一個即

可)。

SiCl(g)―-------------------fl

燒堿NH,4(g)一邱-----------寶尸

溶液強熱

乙

甲

(5)已知NH4C1在高溫條件下易分解生成NH3和HC1。利用SiCL和N%制備新型無機非金屬材料(Si3N。

的裝置如圖乙，寫出該反應的化學方程式：o利用尾氣制備鹽酸，宜選擇下列裝置中的

(填序號)。

【答案】(l)SiO2+2C高溫Si+2coT

(2)球形干燥管

(3)HC1和Si反應牛成SiHCh和H2,會使產(chǎn)品純度降低，或Cl2和比混合共熱易發(fā)生爆炸

(4)SiCh在收集瓶e中液化，壓強減小，燒堿溶液倒吸入收集瓶e中，或燒堿溶液中水蒸氣進入產(chǎn)品收

集瓶，SiC14發(fā)生水解

(5)3SiCl4+4NH3Si3N4+12HClc

【解析】由實驗裝置圖可知，裝置A中高銃酸鉀與濃鹽酸反應制備氯氣，濃鹽酸具有揮發(fā)性，制得的

氯氣中混有氯化氫和水蒸氣，裝置B中盛有的飽和食鹽水用于除去氯化氫氣體，裝置C中盛有的無水氯化

鈣用于干燥氯氣，裝置D中氯氣與硅高溫條件下反應生成四氯化硅，裝置E用于冷凝收集四氯化硅，裝置

F中用于冷凝回流四氯化硅，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率，裝置G盛有的堿石灰用于吸收未空氣中的水蒸氣，防止水

蒸氣進入E中導致四氯化硅水解。(1)工業(yè)制粗硅的反應為二氧化硅與碳在高溫下反應生成硅和一氧化碳，

反應的化學方程式為SiCh+2C高溫Si+2co(2)由實驗裝置圖可知，裝無水氯化鈣的儀器為球形干燥管；

(3)由題給信息可知，若拆去B裝置，氯氣中混有的氯化氫氣體進入D中會與硅高溫條件下反應生成三氯硅

烷和氫氣，導致實驗制得的四氯化硅中混有雜質(zhì)，且反應生成的氫氣和氯氣混合共熱會發(fā)生爆炸；(4)若用

圖甲裝置替代E、F、G裝置，四氯化硅在收集瓶e中液化后，瓶中氣體壓強減小，氫氧化鈉溶液會倒吸入

收集瓶e中，且氫氧化鈉溶液產(chǎn)生的水蒸氣進入廣口瓶e中，會導致四氯化硅發(fā)生水解，使得產(chǎn)品不純；(5)

由題意可知，制備氮化硅的反應為氨氣與四氯化硅高溫條件下反應生成氮化硅和氯化氫，反應的化學方程

式為3SiC14+4NH3高溫SiaN4+12HCl,反應生成的氯化氫極易溶于水，用水吸收氯化氫時，應防止產(chǎn)生倒吸。

22.硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。

(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、硬度大、化學性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學氣相沉積法，在H2的保護

下，使SiC14與N2反應生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應的化學方程式：。

(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點是1420。。高溫下氧氣及水蒸氣能

明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：

硅塊一?■粉碎---------

氏二(無水氯化都疑臥雁畫一氮［爐^

2力600℃：1200—1400℃

蒸一水—X18-36h

|氮化硅水洗H酸洗卜—1

①凈化N2和七時,銅屑的作用是,硅膠的作用是0

1

②在氮化爐中發(fā)生反應：3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)+3O2(g)A//=-727.5kJ-moF,開始時，嚴格

控制氮氣的流速以控制溫度的原因是；體系中要通入適

量的氫氣是為了

③X可能是..(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或"氫氟酸')。

(3)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅:

補充HC1T也h

粗硅

553—573K

反應I—SiHCU

1373~1453K

反應U

①整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCb遇水劇烈反應，寫出該反應的化學方程式:

②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應I中HC1的利用率為90%,反應

II中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補充HC1和H2的物質(zhì)的量之比是。

【答案】(l)3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HC1

(2)①除去原料氣中的氧氣除去生成的水蒸氣

②該反應是放熱反應，防止局部過熱，導致硅熔化成團，阻礙與N2的接觸將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水

蒸氣，而易被除去(或?qū)⒄麄€體系中空氣排盡)③硝酸(3)①SiHCb+3H2O=H2SiO31+3HCl+H2f②5:

1

【解析】⑴根據(jù)原子守恒可寫出該反應的化學方程式：3SiC14+2N2+6H2=Si3N4+12HCl。(2)①由于

氧氣和水蒸氣都能腐蝕氮化硅，所以銅屑的作用是除去氧氣，硅膠的作用是除去水蒸氣。②因為該反應是

放熱反應，如果溫度過高，局部過熱，會導致硅熔化成團，阻礙與N2的接觸；通入氫氣能將體系中的氧氣

轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去。③由于工業(yè)用硅中含有銅的氧化物，在反應中氧化銅能被還原生成銅，鹽酸

和硫酸不能溶解銅，氫氟酸能腐蝕氮化硅，因此要除去銅應該選擇硝酸。(3)①SiHCb遇水劇烈反應生成

H2SiC)3、HCl和氫氣：SiHC13+3H2O=H2SiO3j+3HCl+H2T。②反應生成1mol純硅需補充HC1P3)%--31Jmol,

11

需補充H21P93.75%Jmol,補充HC1與H2的物質(zhì)的量之比為5：1。

23.我國能夠造出幾百萬一顆的衛(wèi)星芯片，但是在智能手機芯片上卻屢屢遭到美國壟斷。制造手機芯

片需要高純硅，工業(yè)上制取高純硅的流程如圖。請根據(jù)所學知識回答下列問題。

焦炭

HC1

石

英

砂

高純硅

(1)石英砂的主要成分為(填化學式)，實驗室不能用石英用煙熔融氫氧化鈉的原因是

(2)整個過程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)為(填化學式)=

(3)晶體硅為灰黑色固體，溶于氫氟酸可生成氫氣。寫出晶體硅與氫氟酸反應的化學方程式:

(4)某科研團隊設(shè)計了一種以硅作為基底的微型直接氫氣酸性燃料電池，其工作原理如圖所示:

硫酸溶液

催化劑層

硅基片

①電池工作時，電子由（填“A”或"B"，下同）電極流向電極。

②電池工作時，B電極上的電極反應式為0

③每轉(zhuǎn)移2moib,A電極消耗標準狀況下的O2的體積為L。

【答案】（l）SiO2氫氧化鈉能與SiCh發(fā)生反應，腐蝕石英用埸

（2）HC1、H2

（3）Si+4HF=SiF-+2H2f

+

（4）BAH2-2e=2H11.2

【解析】（1）石英砂的主要成分為SiO2,石英用煙中SiO2能與NaOH反應生成硅酸鈉，氫氧化鈉能腐蝕

石英用煙，故不能用石英垣堀熔融NaOH。（2）從制備流程可知，整個過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)為HC1和H2。

（3）晶體硅溶于氫氟酸生成氫氣和四氟化硅，化學方程式為Si+4HF=SiF/+2H27。（4）①從該燃料電池的工作

原理圖可知，A電極上。2得電子轉(zhuǎn)化為H20為原電池正極，B電極上氫氣失電子生成氫離子為原電池負極,

故電子從B電極流向A電極。②B電極上抵失電子生成H+,電極反應式為H2-2e=2H+。③A電極上

+

O2+4e-+4H=2H2O,每轉(zhuǎn)移2moi電子，A電極消耗OzOSmol,標準狀況下體積為11.2L。

題型五硅酸鹽材料

24.（2024?黑龍江省哈爾濱市三模）龍是中華民族精神的象征，以下與龍有關(guān)文物的敘述錯誤的是（）

A.“月白地云龍紋舞絲單朝袍”所使用絲的主要材質(zhì)為纖維素

B.“東漢瑪瑙龍頭雕刻品”的主要成分為二氧化硅

C.“戰(zhàn)國青銅雙翼神龍”的主要材質(zhì)為銅合金

D.“龍首人身陶生肖俑”是以黏土為主要原料，經(jīng)高溫燒結(jié)而成

【答案】A

【解析】A項，月白地云龍紋絳絲單朝袍”所使用絲為蠶絲，主要材質(zhì)為蛋白質(zhì)，A錯誤；B項，瑪瑙

的主要成分是SiCh,B正確；C項，青銅主要材質(zhì)是銅合金，C正確；D項，陶瓷是以黏土為主要原料，

經(jīng)高溫燒結(jié)而成，D正確；故選A。

25.（2023?廣東省韶關(guān)市二模）中國文物具有鮮明的時代特征。下列源自廣東韶關(guān)的文物的主要成分不

屬于硅酸鹽的是（）

【答案】c

【解析】A項，清綠地素三彩花卉撇口碗的主要成分為陶瓷，屬于硅酸鹽，A不符合題意；B項，明代

三彩孩童騎牛陶俑的主要成分為陶瓷，屬于硅酸鹽，B不符合題意；C項，南朝弦紋三足銅鐺的主要成分為

銅，屬于金屬材料，不屬于硅酸鹽，C符合題意；D項，東晉咸和二年醬褐釉陶牛車模型的主要成分為陶瓷,

屬于硅酸鹽，D不符合題意；故選C。

26.（2023?浙江省紹興高三選考模擬）龍泉窯是中國歷史上的一個名窯，是中國制瓷史上延續(xù)歷史最長

的一個瓷窯系，龍泉窯以燒制青瓷而聞名，下列有關(guān)說法錯誤的是（）

A.高溫燒結(jié)過程包含復雜的化學變化B.瓷器具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點

C.制作瓷器所用的黏土原料是人工合成的D.瓷器屬于硅酸鹽產(chǎn)品，含有多種金屬元素

【答案】C

【解析】A項，高溫燒結(jié)過程是許多物理化學變化的綜合過程，A正確；B項，陶瓷成分是硅酸鹽，經(jīng)

高溫燒結(jié)具有耐酸堿腐蝕、不易變形的優(yōu)點，B正確；C項，黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏

土都由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成，不是人工合成的，C錯誤；D項，陶瓷主要原料是黏土，屬硅酸

鹽產(chǎn)品，含有多種金屬元素，D正確；故選C。

27.《天工開物》記載：“凡蜒泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則

堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉(zhuǎn)釉（主要為青色），與造磚同法”。下列說法錯誤的是（）

A.粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料

B.“燃薪舉火”使粘土發(fā)生復雜的物理化學變化

C.沙子和粘土的主要成分均為硅酸鹽

D.燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦

【答案】C

【解析】制作磚瓦和陶瓷的主要原料是粘土，故A錯誤；，粘土的主要成分均為硅酸鹽，灼燒使粘土發(fā)

生復雜的物理化學變化，故B正確；沙子的主要成分是二氧化硅，粘土的主要成分均為硅酸鹽，故C錯誤;

澆水轉(zhuǎn)釉（主要為青色），與造磚同法，所以燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦，故D正確。

28.“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝

品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法中正確的是（）

A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品

B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英

C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點較高

D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽

【答案】C

【解析】陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制

水泥的原料是黏土和石灰石，B項錯誤；硅酸鹽制品性質(zhì)穩(wěn)定、熔點高，C項正確；沙子的主要成分是SiO2,

黏土的主要成分是硅酸鹽，D項錯誤。

29.宋代五大名窯分別為：鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇

窯變著稱。下列關(guān)于陶瓷的說法不正確的是（）

A.窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致的顏色變化

B.氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料

C.高品質(zhì)的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物

D.陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸堿腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸

【答案】C

【解析】不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致的

顏色變化稱為窯變，故A正確；新型無機非金屬材料主要有先進陶瓷、非晶體材料、人工晶體、無機涂層，

無機纖維等，氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，故B正確；瓷器的原料主要是黏土燒結(jié)而成，瓷器中

含有多種硅酸鹽和二氧化硅，是混合物，故C錯誤；HF能與二氧化硅反應，陶瓷的成分是硅酸鹽和二氧化

硅，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，故D正確。

30.水泥是重要的建筑材料，硅酸鹽水泥主要為硅酸二鈣QCaOSiCh）、硅酸三鈣（3CaOSiO2）＞鋁酸三

鈣GCaOALCh）。鐵鋁酸四鈣（4CaOAL03-Fe203）和氧化鎂等的混合物?！端嗷瘜W分析方法》中用EDTA（一

種常用作滴定金屬離子含量的有機物）滴定法測定水泥樣品中鈣、鎂的含量。其過程如圖所示：

足量鹽—?濾渣

水泥NaOH固體酸酸化倜pH到3

樣品熔融鈣含量

過濾EDTA滴定鈣離子