2013届高考一轮化学复习课时练（人教版）：第1课时 无
机非金属材料的主角——硅
一、选择题
1．(2011·北京市东城区检测)下列说法正确的是( ) A．光导纤维的主要成分是硅 B．常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃
C．制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英 D．实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液 答案 B
解析 A项，光导纤维的主要成分是二氧化硅，不正确；C项，制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，不正确；D项，保存氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶，因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶，时间长了会打不开瓶塞，不正确。
2．(2012·北师附中模拟)下列有关物质组成、性质和用途的说法中，正确的是( ) A．合金的熔点一般比组成合金的各成分金属的高
B．氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷等属于新型无机非金属材料 C．水泥、玻璃和水晶都是硅酸盐产品
D．光导纤维的主要成分是硅，可广泛用于通信和医疗领域 答案 B
3．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硝酸 ⑥氢氧化钠 ⑦氧化钙 A．③⑤⑦ B．⑤⑦ C．③⑤ D．⑤ 答案 D
4．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3
溶液；⑤NaAlO2溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A．①②③④ B．②④⑤ C．①②③ D．②③ 答案 B
2－－
解析 ①盐酸酸性比H2CO3强，不反应 ②2CO2＋2H2O＋SiO3===H2SiO3↓＋2HCO3 ③CO2－－
＋OH===HCO3无沉淀
－－
④CO2＋H2O＋Na2CO3===2NaHCO3↓析出NaHCO3 ⑤CO2＋AlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3，生成Al(OH)3沉淀，故选B。
5．下列说法正确的是( )
①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应
高温
②根据反应SiO2＋CaCO3=====CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸强 ③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 ④二氧化硅常被用来制造光导纤维 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案 C
6．高岭土[Al2Si2O5(OH)x]是优良的制瓷原料，青花瓷釉料的主要成分是钾长石(KAlSi3O8)，在1300℃左右高温一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。下列有关分析中不正确的是( )
A．Al2Si2O5(OH)x中x＝4
B．钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液
C．烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理和化学变化 D．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品 答案 B
解析 选项A，根据化合价代数和等于零的原则，可得：6＋8－10－x＝0，解得x＝4；选项B，将KAlSi3O8改写为氧化物形式为K2O·Al2O3·6SiO2，SiO2不与盐酸反应，所以钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液；选项C，根据制瓷过程可猜想出烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理和化学变化；选项D，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品的特点，都属于硅酸盐产品。
7．(2010·福建理综)下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是( )
选项 A B C D X Y Z Na NaOH NaHCO3 Cu CuSO4 Cu(OH)2 C CO CO2 Si SiO2 H2SiO3 答案 C
解析 NaHCO3不能一步到Na，A错误；Cu(OH)2不能一步到Cu，B错误；依 2C＋不完全燃烧点燃点燃
O2=====2CO,2CO＋O2=====2CO2, 2Mg＋CO2=====2MgO＋C，可知C正确；SiO2不能一步到H2SiO3，H2SiO3不能一步到Si，D错误。
8．(2012·沈阳模拟)氯气用途十分广泛，可用于生产半导体材料硅，其生产的流程如下，下列说法不正确的是( )
①焦炭②氯气③氢气
石英砂――→粗硅――→四氯化硅――→纯硅
高温加热高温
A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子
D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅 答案 D
解析 在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合，则石英砂与焦炭反应，氯气与氢气反应，就不再是按照题干的流程进行，不会得到高纯硅。
9．下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是( ) A．NaOH溶液 B．Na2SiO3溶液 C．盐酸 D．氢氟酸 答案 C 10．工业上常用SiO2与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是( )
A．SiC是一种新型无机非金属材料，任何条件下都不可能在空气中燃烧
高温
B．制造粗硅时的反应为：2SiO2＋5C=====Si＋SiC＋4CO↑ C．Si、SiO2能用NaOH溶液将其分离 D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维 答案 B
解析 选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，高温下能在空气中燃烧生成SiO2和CO2。选项B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1，根据原
高温
子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5C=====Si＋SiC＋4CO↑。选项C，Si、SiO2均能与NaOH溶液反应。选项D，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。
11．将钠、二氧化硅的混合物12.9g投入到一定量水中，无固体剩余，溶液体积为100mL，共收集到标准状况下的气体VL。向反应后的溶液中逐滴加入浓度为2.00mol/L的盐酸50.00mL后开始有白色沉淀产生。下列叙述正确的是( )
A．原混合物中钠和二氧化硅的物质的量之比为2:1 B．收集到的气体是氢气，V＝3.36
C．加入盐酸之前溶液中溶质的物质的量浓度均为0.1mol/L D．原混合物中钠的质量为4.6g 答案 B
解析 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O NaOH＋HCl===NaCl＋H2O 2HCl＋Na2SiO3=== H2SiO3↓＋2NaCl。假设n(Na)＝x n(SiO2)＝y，则依质量守恒有
－1－1
23g·mol×x＋60g·mol×y＝12.9g；开始产生沉淀前钠元素以Na2SiO3和NaCl形式存在，由钠元素守恒：2y＋2.00mol/L×0.05L＝x，计算出x＝0.3mol，y＝0.1mol，则收集到的气体是0.15mol氢气，V＝3.36。
12．《青花瓷》中所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但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(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列有关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．易溶解于强酸和强碱 D. x＝6 答案 C
解析 “硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定。不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅碱铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形成表示复杂的硅酸盐的组成，具体方法为：①遵循各元素种类和原子个数比不变的原则，分别写成氧化物的形式；②氧化物一般按活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、最后为水的顺序排列；③氧化物之间用圆点隔开，各氧化物前面的化学计量数均为整数。因此，A、B、D均正确。
二、非选择题
13．(2010·新标大纲理综)请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。
(1)在下面方框中，A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请完成A后该反应的实验装置示意图(夹持装置、连接胶管及尾气处理部分不必画出，需要加热的仪器下方用△标出)，按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C??；其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：
(2)根据方框中的装置图，填写该表： 仪器标号 仪器中所加物质 作用 A 石灰石、稀盐酸 石灰石与盐酸作用产生CO2 (3)有人对气体发生器作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。改进后的优点是______________ __________________________________________________________
_________________________________________________________；
(4)验证CO的方法是__________________________________。 答案 (1)
(2)
仪器标号 仪器中所加物质 作用 B 饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2中的HCl气体 C 浓硫酸 除去CO2中的水汽 D 干燥木炭粉 与CO2反应产生CO E 澄清石灰水 吸收未反应的CO2 (3)可以通过控制加酸的量，来控制气体产生的快慢；同时小试管中充满盐酸，可以起到液封作用，防止反应激烈时气体经漏斗冲出
(4)点燃气体，火焰呈蓝色，再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上，烧杯内壁的石灰水变浑浊
解析 (1)(2)盐酸是挥发性酸，所以制取的CO2中含有HCl及水蒸气，首先除杂，先用饱和碳酸氢钠除去HCl，然后再用浓硫酸除去水蒸气，除杂后主要实验(碳与CO2反应)，生成的CO气体中一定含有CO2，最后还得把CO中的CO2除去；(3)如果不加小试管，应该一次加入比较多的盐酸，才能浸没长颈漏斗尖端，无法用分次加入来控制反应速率及生成气体的量。
14．2010年5月15日，CCTV对“南澳一号”沉船的考古进行了两个小时的现场直播，从沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]，可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1300℃左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。
(1)下列说法正确的是________(填序号)。 A．高岭土分子中x＝2
B．钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液
C．烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化 D．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
(2)在“南澳一号”考古直播过程中，需用高纯度SiO2制造的光纤。如图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程：
①洗涤石英砂的目的是________________________________。
②二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_____________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________。
③在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是 ________________________________________________________。
④工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是________(填序号)。
A．SiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥
高温
B．制造粗硅时的反应为：2SiO2＋5C=====Si＋SiC＋4CO↑
C．在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的 D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维
－2－
答案 (1)CD (2)①除去石英砂中的NaCl杂质 ②SiO2＋2OH===SiO3＋H2O ③增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率 ④B
解析 (1)选项A，根据化合价代数和等于零的原则，可得：6＋8－10－x＝0，解得x＝4。选项B，将KAlSi3O8改写为氧化物的形式为K2O·Al2O3·6SiO2，SiO2不能与盐酸反应，所以钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C，根据水泥制造过程可推测出烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。选项D，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品的特点，是硅酸盐产品。
(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。②SiO2
与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子方程式。③将纯净的石英砂研磨后能增大物质的表面积，从而增大SiO2与NaOH的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。④选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的
高温
物质的量之比为1∶1，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5C=====Si＋SiC＋4CO↑。选项C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分离。选项D，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。
15．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备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粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：
300℃
Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2。
③SiHCl3与过量H2在1000～1100 ℃反应制得纯硅。 已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，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SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为____________________________________。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图所示(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________。(填写字母代号)
a．碘水 b．氯水
c．NaOH溶液 e．Na2SO3溶液
d．KSCN溶液
高温
答案 (1)SiO2＋2C=====Si＋2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会软化
高温
SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl
③排尽装置中的空气 ④b、d
解析 分离沸点不同的液体的方法就是分馏；根据题干“SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃”可知道H2的作用之一就是排尽装置内的空气，防止SiHCl3自燃，因此H2必须是干燥的，可知B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4。由于通入D中应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要加热，并且是水浴加热。由于D装置应加热到1000℃～
2＋
1100℃，所以必须用石英管。鉴定是否含铁单质，用稀HCl溶解后生成Fe，考虑先转化为3＋
Fe后再检验，故选b、d。
16．(2012·北京市海淀区练习)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。
焦炭/高温Cl2/723K～773K精馏NH3
石英砂――→粗硅――→SiCl4粗――→SiCl4精――→
①②③④高温
SiNH24――→氮化硅
⑤
其中—NH2基团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，3mol Si(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8mol 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 (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①②
(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓ (4)Si3N4
高温
(5)3SiCl4＋2N2＋6H2=====Si3N4＋12HCl
解析 石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看
－－＋
做Si结合四个OH生成H4SiO4，硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl结合H生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
c．NaOH溶液 e．Na2SO3溶液
d．KSCN溶液
高温
答案 (1)SiO2＋2C=====Si＋2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会软化
高温
SiHCl3＋H2=====Si＋3HCl
③排尽装置中的空气 ④b、d
解析 分离沸点不同的液体的方法就是分馏；根据题干“SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃”可知道H2的作用之一就是排尽装置内的空气，防止SiHCl3自燃，因此H2必须是干燥的，可知B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4。由于通入D中应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要加热，并且是水浴加热。由于D装置应加热到1000℃～
2＋
1100℃，所以必须用石英管。鉴定是否含铁单质，用稀HCl溶解后生成Fe，考虑先转化为3＋
Fe后再检验，故选b、d。
16．(2012·北京市海淀区练习)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。
焦炭/高温Cl2/723K～773K精馏NH3
石英砂――→粗硅――→SiCl4粗――→SiCl4精――→
①②③④高温
SiNH24――→氮化硅
⑤
其中—NH2基团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，3mol Si(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8mol 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 (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①②
(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓ (4)Si3N4
高温
(5)3SiCl4＋2N2＋6H2=====Si3N4＋12HCl
解析 石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看
－－＋
做Si结合四个OH生成H4SiO4，硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl结合H生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。