无机非金属材料的主角—硅 单元测试

第一部分 第四章 第一节

一、选择题

1．(2016届河北省故城县高级中学高三9月月考)科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中错误的是 ( )

A．自然界中硅元素的储量丰富 B．自然界中存在大量的单质硅 C．高纯度的硅被用作计算机芯片

D．可用H2在高温下还原SiCl4的方法得到高纯硅

解析：硅的存在和性质。A.自然界中有大量含有硅元素的物质，正确，不选A；B.硅是亲氧元素，在自然界中没有单质硅，错误，选B；C.硅是半导体，能做计算机芯片，正确，不选C；D.氢气还原四氯化硅生成硅和氯化氢，能制取高纯度的硅，正确，不选D。

答案：B

2．(2016届宁夏回族自治区银川一中高三月考)下列说法中正确的是 ( ) A．由Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑可知，酸性H2SiO3>H2CO3 B．氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的玻璃试剂瓶中

C．向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀，过量时沉淀溶解 D．瓷坩埚、氧化铝坩埚均不可作为融化NaOH固体的装置

解析：考查强酸制弱酸的原理，氢氟酸的性质与保存，硅及其化合物的性质。A.强酸制弱酸都是在溶液中进行的反应，而SiO2与Na2CO3是高温下的反应，生成CO2气体逸出，有利于反应的进行，与最高价含氧酸的酸性无关，A项错误；B.氢氟酸与玻璃中的成分反应，氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的塑料试剂瓶中，B项错误；C.向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀硅酸，硅酸与盐酸不反应，过量时沉淀不溶解，C项错误；D.瓷坩埚、氧化铝坩埚都和NaOH反应，故均不可作为融化NaOH固体的装置，D项正确；答案选D。

答案：D

3．(2016届福建省八县一中高三上学期期中测试)下列说法正确的数目是 ( ) ①二氧化硅具有良好的半导体特性，故而可用作光导纤维

②硅酸钠为盐，非碱类物质，故可用玻璃瓶盛装 ③高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸 ④硅溶于氢氧化钠溶液，只有水作氧化剂，NaOH既非氧化剂也非还原剂

A．1 C．3

B．2 D．4

高温

解析：二氧化硅不导电，①错误；硅酸钠为盐，非碱类物质，但Na2SiO3为粘合剂，故不可用带玻璃塞得玻璃瓶盛装，②错误；碳酸酸性强于硅酸，③错误；硅与氢氧化钠溶液反应的实质是：Si＋4H2O===H4SiO4＋2H2↑，H4SiO4＋NaOH===Na2SiO3＋3H2O，氢氧化钠既不做还原剂也不做氧化剂，④正确。

答案：A

4．(2015·西师大附中、临川一中联考)北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子化合物，具有良好的超导性。下列有关分析正确的是 ( )

A．K3C60中只有离子键 C．该晶体在熔融状态下能导电

B．K3C60中不含共价键 D．C60与12C互为同素异形体

解析：本题考查物质中的化学键、晶体性质、同素异形体等。A项，K3C60中既有离子键，也有共价键，错误；B项，K3C60中含共价键，错误；C项，该晶体是离子化合物，熔融状态下离子能自由移动，能导电，正确；D项，C60是单质，12C是原子，不能互称同素异形体，错误。

答案：C

5．(2015·吉林省吉林市期末检测)下列物质①氢氟酸，②浓硫酸，③氢氧化钠溶液，④碳酸钠固体，⑤氧化钙，⑥浓硝酸，在一定条件下能与SiO2反应的有 ( )

A．①②⑥ C．②③⑥

B．全部 D．①③④⑤

解析：本题考查SiO2的有关性质。SiO2不与强酸反应，但常温下可以与氢氟酸反应，也可以溶于氢氧化钠溶液，在加热条件下还可以与碳酸钠、氧化钙反应。

答案：D

6. (2015·海口调研)英国科学家研制出一种名叫“干水”的物质(如图)，“干水”的每一个颗粒都包含一个水滴，这个水滴周围包裹着一层沙质硅膜。这种糖粉状物质的最大特色就是具有强力吸收二氧化碳的能力，具有极高的商业价值。下列叙述正确的是 ( )

A．“干水”就是“干冰” B．“干水”是一种糖类物质 C．沙质硅膜能耐所有的酸碱腐蚀 D．“干水”的应用有利于缓解温室效应

解析：本题考查化学信息，考查考生理论联系实际的能力。由题意可知，“干水”为混合物，则A、B项错误；二氧化硅能与强碱反应，也能与HF反应，C错误；“干水”能吸收二氧化碳，D正确。

答案：D

7．(2015·云南师大附中月考)下列说法不正确的是 ( ) A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应 B．SiO2不能与任何酸发生反应

C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应 D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3

解析：本题考查SiO2、CO2的性质，考查考生对SiO2、CO2性质的理解能力。A项，SiO2、CO2均为酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应；B项，SiO2可以与氢氟酸(HF)反应，生成SiF4和H2；C项，SiO2、CO2均为酸性氧化物，均可与CaO反应；D项，SiO2不溶于水，CO2能与水反应生成H2CO3。

答案：B

8．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――→Si(粗)――→SiHCl31000 ――→Si(纯) 高温300 ℃℃～1100 ℃

下列说法正确的是 ( )

A．步骤①的化学方程式为SiO2＋C=====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，而硅不能与氢氟酸反应

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

解析：本题主要考查无机化合物的知识。A项，错误，正确的为2C＋SiO2=====Si＋2CO↑；B项，②③中每反应或生成1 mol Si时，转移2 mol电子，错误；C项，硅与氢氟酸反应，错误；D项，二者沸点相差很大，可用蒸馏方法分离，正确。

答案：D

9．(2015·哈尔滨三中测试)有一粗硅中含有铁杂质，取等质量的该样品分别投入足量的稀盐酸和足量的氢氧化钠溶液中，放出氢气的物质的量之比为1∶8，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(已知Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑) ( )

A．质量比为1∶4 B．质量比为1∶8

C．物质的量之比为1∶4 D．物质的量之比为1∶2

高温

高温

①C

②HCl

③过量H2

解析：本题主要考查Si的化学性质。Si与盐酸不反应，Fe与NaOH溶液不反应。由化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，和Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知，当氢气的物质的量之比为1∶8时，Fe与Si之间的关系式为Fe～4Si，即二者的物质的量之比为1∶4，质量之比为1∶2。

答案：C

10．用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式是 ( )

A．PbO C．Pb3O4

B．Pb2O3 D．PbO2

解析：本题主要考查CO、CO2的性质。由题意可知，此氧化物中n(O)＝n(CO)＝n(CO2)13.7 g－0.08 mol·16 g·mol18.0 g

＝n(CaCO3)＝n(Pb)＝＝0.06 mol，n(Pb)∶－＝0.08 mol，－100 g·mol1207 g·mol1－

n(O)＝0.06 mol∶008 mol＝3∶4，故此氧化物的化学式为Pb3O4。

答案：C

11．(2015·宜昌调研)下列物质的主要成分、用途对应正确的是 ( )

选项 物质 主要成分 A 加碘食盐 KIO3 预防碘缺乏病 B 石英砂 SiO2 作太阳能电池 C 漂白液 NaClO 作消毒剂 D 食用植物油 饱和高级脂 肪酸甘油酯 重要营养 物质 用途 解析：本题考查化学与生活的联系，意在考查考生对生活中物质的组成及用途的掌握情况。加碘食盐的主要成分是NaCl，含有少量的KIO3，A项错误；Si可用于制作太阳能电池，而SiO2不能，B项错误；漂白液的主要成分是NaClO，用途是作消毒剂，C项正确；食用植物油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，D项错误。

答案：C

12．(2016届湖南省益阳市箴言中学高三上学期第二次模拟)青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是 ( )

A．青石棉是一种硅酸盐材料

B．青石棉能完全溶于足量硝酸中，得到澄清透明溶液 C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能还原含1 mol HNO3的稀硝酸

解析：A.硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，所以青石棉是一种硅酸盐产品，故A正确；B.二氧化硅和硝酸不反应，所以Na2Fe5Si8O22(OH)2不能完全溶于足量硝酸中，故B错误；C.硅酸盐写成氧化物形成的先后顺序为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，故C正确；D.据根据氧化还原反应中

得失电子相等，1 mol青石棉中有3 mol Fe2被氧化成Fe3，能将1 mol HNO3还原成NO，故

＋

＋

D正确。故答案选B。

答案：B

13．(2015·河南八市联考)A是一种常见的单质，B、C为中学常见的化合物，A、B、C均含有元素X，它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件已略去)。下列判断正确的是 ( )

A．X元素可能为Al C．反应①和②互为可逆反应

B．X元素可能为Si

D．反应①和②一定为氧化还原反应

解析：本题主要考查了常见元素及其化合物之间的转化、可逆反应与氧化还原反应的含义等，意在考查考生的综合判断能力。若X元素为Al，则A为Al单质，Al与OH反应生成AlO2与H2，H2是单质，且不满足A、B、C均含有元素X，A项错误；同理知B项错误；由可逆反应的定义知C项错误；反应①为单质(A)生成化合物(B、C)的反应，反应②为化合物(B、C)生成单质(A)的反应，故反应①和②一定为氧化还原反应，D项正确。

答案：D 二、非选择题

14．(2016届浙江省建人高复学校高三上学期第二次月考)硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意图如下：

石英砂――→Si?粗?――→SiCl4――→高纯硅 ⅠⅡⅢ

(1)硅元素位于元素周期表的第________周期________族。

(2)已知反应Ⅰ得到的粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为2∶1。写出制造粗硅时的反应方程式________________。SiC熔融时不导电，工业上常用作耐火和高温炉的材料，由此推知，它属于________晶体。

(3)因为SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸，所以整个制备过程必须严格控制无水条件。在干燥Cl2时，从有利用充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12 ℃，然后通入到浓H2SO4中。冷却的作用是________________。

解析：(1)硅元素位于元素周期表的第三周期ⅣA族。(2)3SiO2＋7C=====2Si＋SiC＋6CO↑；SiC熔融时不导电，推知，它属于原子晶体。(3)如果不降低温度，则水蒸气会被浓硫酸稀释，降低浓硫酸的吸水性，所以冷却的作用是使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水，保持浓硫酸持续的吸水性，同时降低放出的热量。

答案：(1)三 ⅣA (2)3SiO2＋7C=====2Si＋SiC＋6CO↑ 原子 (3)使水蒸气冷凝，减

高温

高温

焦炭/高温

Cl2/300 ℃

Zn/高温

－

－

少进入浓硫酸的水，使浓硫酸能保持持续的吸水性，同时降低放出的热量

15．(2016届河南省三门峡市陕州中学高三高考仿真训练)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中生产普通玻璃的主要原料有________。 (3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

电弧炉 流化床反应器 还原炉 发生的主要反应 SiO2＋2C=====Si＋2CO↑ Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl 1100～1200 ℃250～300 ℃1600～1800 ℃①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为______________________，碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。

②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。

物质 沸点/℃ Si 2355 SiCl4 57.6 SiHCl3 31.8 SiH2Cl2 8.2 SiH3Cl －30.4 HCl －84.9 SiH4 －111.9 ③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________。 (4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。

解析：考查工艺流程、化学原理等知识。(1)石英砂是SiO2，在高温下和木炭发生反应：2C＋SiO2=====2CO↑＋Si，然后硅和铁形成合金，或者是硅、铁、过量的碳形成合金；(2)制造普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，高温下SiO2＋CaCO3=====CaSiO3＋CO2，SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2；(3)④根据信息，在高温下，C和二氧化硅反应生成硅单质，硅单质再和C反应生成碳化硅，故：3C＋SiO2=====SiC＋2CO，碳化硅俗名金刚砂，属于原子晶体，碳和硅属于同一主族，晶体结构与金刚石或晶体硅相似；②沉降、冷凝后成分是：SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2，都是液体，因此采用蒸馏的方法提纯，水解的反应方程式：SiHCl3＋H2O===H2SiO3↓＋HCl＋H2↑，故H2SiO3、H2、HCl；(4)2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据发生的主要反应，可以提供H2、HCl。

通电

高温

高温

高温

高温

答案：(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅等) ②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (4)H2、HCl

高温

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