高考二轮测试题：4-1 硅

专题四  常见的非金属及其化合物

第一单元  硅

一、选择题

1．硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列说法中，你认为不妥的是                                                                                                                                             (　　)

A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

B．自然界中存在大量的单质硅

C．硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制

D．自然界的硅易开采，且可再生

解析　硅在自然界中主要是以化合物的形式存在，硅的含量在地壳中之所以多，是因为

沙石的主要成分是二氧化硅。

答案　B

2．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“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．易溶解于强酸和强碱

D．x等于6

答案　C

3．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高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A．①②    B．②③    C．①④    D．③④

解析　硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素；水

晶的主要成分为SiO2，②错；制作光导纤维的原料是石英，而不是高纯硅，③错。

答案　C

4．下列离子方程式书写正确的是                (　　)

A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCO

B．单质Si与氢氟酸反应：Si＋4HF===H2↑＋SiF4↑

C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O

D．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋2Na＋＋CO

解析　A项的反应为2OH－＋CO2===CO＋H2O；B反应中，H2的化学计量数为2；D

项中：Na2SiO3为可溶性盐，应该拆开写，并把前后的Na＋去掉，SiO＋H2O＋CO2===CO

＋H2SiO3↓。故选C。

答案　C

5．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是        (　　)

解析　金刚石是一种碳单质，所以A项错。

答案　A

6．制造太阳能电池需要高纯度的硅。工业上由粗硅制高纯度硅可通过以下反应实现：

①Si+3HCl 300 ℃ SiHCl3+H2

②SiHCl3+H2 950 ℃ Si+3HCl

下列有关叙述错误的是             (    )

A.2个反应都是氧化还原反应

B.2个反应都是置换反应

C.反应①中Si是还原剂

D.上述2个反应互为可逆反应

解析　可逆反应是相同的反应条件，故上述反应不是可逆反应。

答案　D

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硝酸　⑥氢氧化钠　⑦硫酸钙

A．③⑦    B．⑤⑦    C．③⑤    D．⑤⑥

答案　B

8．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系中错误的是  (　　)

解析　向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，生成H2SiO3沉淀再通入CO2沉淀不溶

解。

答案　B

二、非选择题

9．单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450 ℃～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：

相关信息如下：

①四氯化硅遇水极易水解

②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物

③有关物质的物理常数见下表：

请回答下列问题：

(1)装置A中g管的作用是_________________________________________________

_______________________；装置C中的试剂是________。

(2)甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价

后填写下表。

(3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：

________________________________________________________________________。

(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为___________________________________________

_____________________________。

解析　(1)g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅与水反

应，故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸

干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的

四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要

避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的

方案。

答案　(1)平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下　浓硫酸

(2)

(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j

(4)SiCl4＋2H2Si＋4HCl

10．含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。

(1)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的

原子结构示意图为__________________________________________________________，

A与B在原子的电子层结构上的相同点是________________。

(2)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是_________________

________________________________________________________________________。

 (3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物

E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。

①分别写出生成D和F的化学反应方程式：___________________________________

________________________________________________________________________。

②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是       (　　)。

A．普通玻璃坩埚  B．石英玻璃坩埚

C．氧化铝坩埚  D．铁坩埚

(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100

g混合物中石灰石的质量分数是________。

解析　(1)A的单质可作半导体材料，可知A为Si，位于ⅣA族，与之同族且相对原子质

量较小的是碳元素，两者共同点是最外层均有4个电子。

(2)C为SiO2，易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。

(3)SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3(D)和CO2(E)。

(4)不论CaCO3过量与否，生成的CO2由CaCO3决定，由关系式CaCO3～CO2得：

＝　解得m(CaCO3)＝50 g

混合物中石灰石的质量分数为×100%＝50%。

答案　(1)ⅣA　　最外层均有4个电子

(2)氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

(3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，

Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓

②ABC　(4)50%

11．物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸等强酸。A与纯碱熔融反应，生成化合物B，同时放出气体C；把气体C通入B的溶液中，则得到化合物D；D在干燥空气中转变为化合物E；将E加热又得到化合物A。试写出A、B、C、D、E的化学式：A________、B________、C________、D________、E________。

解析　A是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物，它能与纯碱熔融反应，而且放出

气体C，可初步判断A可能是SiO2，B可能是Na2SiO3，C可能是CO2。若把CO2通入

Na2SiO3溶液中，会得到胶状沉淀H4SiO4，H4SiO4在干燥空气中易脱水生成H2SiO3，

H2SiO3加热生成SiO2。

答案　A：SiO2　B：Na2SiO3　C：CO2　D：H4SiO4

E：H2SiO3

12．硅单质及其化合物应用范围很广。

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备高纯硅。

Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；

Ⅱ.粗硅与干燥的氯气在450～500 ℃条件下反应制得SiCl4；

Ⅲ.SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1 100～1 200 ℃条件下反应制得高纯硅。

已知SiCl4沸点为57.6 ℃，能与H2O强烈反应。1 mol H2与SiCl4气体完全反应吸收的热

量为120.2 kJ。

请回答下列问题：

①第Ⅲ步反应的热化学方程式为______________________________________________

________________________________________________________________________。

②整个制备纯硅的过程中必须严格控制在无水无氧的条件下。SiCl4在潮湿的空气中因水

解而产生白色烟雾，其生成物是____________________；H2还原SiCl4过程中若混入O2，

可能引起的后果是___________________________________________________________。

(2)二氧化硅被大量用于生产玻璃。工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高温下

完全反应时放出CO2 44 kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，则其

中x＝____________。

答案　(1)①2H2(g)＋SiCl4(g)Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋240.4 kJ·mol－1　

②H2SiO3(或H4SiO4)和HCl　爆炸　(2)4