【23版一轮练习系列】(十一)　无机非金属材料的主角——硅

23一轮练测—01老高考化学(十一)　无机非金属材料的主角——硅

一、选择题(本题包括12个小题，每小题只有一个选项符合题意)

1．(2022·内江模拟)下列物品所使用的主要材料不属于无机非金属材料的是(　　)

 A．石墨烯超轻海绵　　　 　 　 B．宣纸

C．瓷器　　　 　    　 D．碳化硅陶瓷轴承

【详解】B　石墨烯超轻海绵为碳单质，属于无机非金属材料，故A错误；陶瓷属于硅酸盐材料，属于无机非金属材料，故C错误；碳化硅陶瓷轴承是新型无机非金属材料，故D错误。

2．(2021·汉中模拟)《本草纲目》中对玻璃有如下叙述：“本作颇黎。颇黎，国名也。其莹如水，其坚如玉，故名水玉，与水精(即水晶，主要成分为SiO2)同名。有酒色、紫色、白色，莹澈与水精相似”。下列说法正确的是(　　)

A.玻璃的成分为SiO2

B.将熟石灰、黏土、石英在高温下熔融，可制得普通玻璃

C.玻璃质地坚硬，但易破碎

D.玻璃容器可用于实验室中盛装NaOH固体，只要注意密封保存

【详解】C　玻璃用石灰石、纯碱、石英为原料制备，主要成分为硅酸盐和二氧化硅，故A、B错误；玻璃中含有二氧化硅，能够与氢氧化钠反应生成具有黏性硅酸钠溶液，所以不能用带有磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶盛装NaOH溶液，故D错误。

3．(2021·银川模拟)化学与生活、人类生产、社会发展密切相关，下列有关化学知识的说法错误的是(　　)

A.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”

B.“中国天眼”的镜片材料为SiC，属于新型无机非金属材料

C.“蛟龙”号潜水器所使用的钛合金材料具有强度大、密度小、耐腐蚀等特性

D.北斗导航专用ASIC硬件结合国产处理器打造出一颗“中国芯”，其主要成分为SiO2

【详解】D　晶体硅为良好的半导体，是制造芯片的主要材料，二氧化硅不具有此用途，故D错误。

4．(2022·资阳模拟)下列物质的用途错误的是(　　)

A.硅是制造太阳能电池的常用材料

B.硅是制取水泥的原料

C.水晶和玛瑙的主要成分是二氧化硅

D.二氧化硅是制造光导纤维的材料

【详解】B　硅是制造太阳能电池的常用材料，也是芯片的常用材料，A正确；水泥的原料主要是二氧化硅、碳酸钙、石膏等，B错误；水晶、玛瑙、石英主要成分是二氧化硅，C正确；二氧化硅是制造光导纤维的材料，D正确。

5．(2022·遂宁模拟)下列有关硅的说法不正确的是(　　)

A.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应

B.硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料

D.加热到一定程度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应

【详解】A　硅的化学性质不活泼，常温下能与氟气、氢氟酸、强碱溶液等物质发生反应，故A错误。

6．(2022·芜湖模拟)下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是(　　)

A.都是共价化合物

B.都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应

C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸

D.SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨

【详解】C　SiO2和CO2都是共价化合物，A正确；都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确。

7．(2021·泸州模拟)2021年5月15日，中国首个火星探测器天问一号成功登陆火星。碳化硅增强铝基复合材料被应用于该探测器。下列关于该复合材料的说法错误的是(　　)

A.是一种有机高分子材料

B.碳化硅是增强体，起到骨架作用

C.碳化硅中的化学键类型为共价键

D.具有重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定等特性

【详解】A　碳化硅属于无机物，不属于有机高分子，故A错误。

8．(2021·广安模拟)硅及其化合物在日常生活和工业生产中有重要的作用，下列说法中不正确的是(　　)

A.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃

B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶

C.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池

D.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，其化学式为Si3N4

【详解】C　晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，而不是二氧化硅，故C错误。

9．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是(　　)

【详解】A　石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。

10．(2022·铜川模拟)东汉著名的炼丹理论家魏伯阳所著的《周易参同契》提出：“胡粉投火中，色坏还为铅”，已知胡粉主要成分是2PbCO3·Pb(OH)2。下列有关说法正确的是(　　)

A．胡粉中的Pb显＋4价

B．这里的“火”中含有炭

C．此过程中可能发生了化合反应

D．在元素周期表中铅与碳都位于第ⅥA族

【详解】B　由于碳酸根离子为－2价，而氢氧根离子为－1价，根据化合价代数和为0可知，胡粉中的Pb显＋2价，故A错误；金属铅要通过热还原法来冶炼，故在上述过程中2PbCO3·Pb(OH)2先分解为氧化铅(PbO)，然后被碳还原为铅(Pb)，即“火”中含有炭，故B正确；由胡粉冶炼铅的步骤是胡粉先分解为PbO：2PbCO3·Pb(OH)23PbO＋2CO2↑＋H2O，然后C将PbO还原为Pb单质：PbO＋CPb＋CO↑，无化合反应，故C错误；铅和碳的最外层均有4个电子，故均为第ⅣA族，故D错误。

11．(2022·辛集模拟)能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是(　　)

A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水

B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2

D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，该气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀

【详解】B　酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性强弱，故A错误；CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；比较强酸制取弱酸是在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能比较酸性强弱，故C错误；HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，该气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，无法确定碳酸与硅酸酸性的强弱，故D错误。

12．(2022·商洛模拟)中国科学院空天信息创新研究院芶盛博士等人根据玉兔二号提供的一个暗绿色闪光的“石块”信息进行分析，发现石块主要由约45%的斜长石(CaAl2Si2O8)、7%的辉石(XYAl2－2nSi2O6)(X、Y为单核离子，0＜n≤1)和6%的橄榄石(M2SiO4，M为Mg、Fe)组成。下列关于上述“三石”的说法正确的是(　　)

A．含硅元素，属于硅酸盐；含金属元素，属于金属材料

B．斜长石可以写为CaSiO3·Al2(SiO3)3的形式

C．若辉石中n＝1、Y为V3＋时，X可以是Na＋或Li＋等一价离子

D．橄榄石的氧化物形式一定为MgO·FeO·SiO2

【详解】C　上述三种石块斜长石、辉石、橄榄石的主要成分中都含硅元素，属于硅酸盐；尽管含金属元素，但不属于金属材料，A错误；根据化学式书写可知该表示中O原子个数与原式子不符合，不能表示斜长石，B错误；若n＝1，则其中不含Al元素。O元素的负化合价为(－2)×6＝－12；2个Si为2×(＋4)＝＋8，所以当n＝1、Y为V3＋时，根据化合物中正负化合价代数和为0，可知X为＋1价的金属离子，X可以是Na＋或Li＋等＋1价离子，C正确；橄榄石当用氧化物形式表示时，若M只表示Mg，则氧化物表示为2MgO·SiO2，因此不一定为MgO·FeO·SiO2，D错误。

二、非选择题(本题包括3个小题)

13．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

(1)下列物质不属于硅酸盐的是________(填字母)。

A．陶瓷　　　　　　　　　 B．玻璃

C．水泥    D．生石灰

(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为____________

_________________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作______________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合在高温熔融时反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。

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)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备粗硅，该反应物中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。

【详解】(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，SiO2能与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。含有SiO2的坩埚可与Na2CO3反应，Al2O3也可与Na2CO3反应。

【答案】(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2

14．硅是信息技术的关键材料，在工业中可利用镁制取硅：2Mg(过量)＋SiO22MgO＋Si，2Mg＋SiMg2Si(副反应)。查资料得：

①Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)；②SiH4在常温下是一种不稳定、易分解、易自燃的气体；③Mg在加热时能与CO2、N2反应。

Ⅰ.如图1是实验室进行Mg与SiO2反应的装置。

(1)盛放稀硫酸的装置为____________，由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用________(填字母)。

a．石灰石　　b．锌粒　　c．纯碱

(2)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为①________________；②_________________。

Ⅱ.利用如图2装置(量气管“0”刻度在刻度线的最上方)可测定生成物的纯度。

(3)实验开始前应先____________________。

(4)若反应结束时读数前未调节量气装置两边液面高度相平(右边的液面高于左边液面)，则会导致实验结果____________(填“偏高”“偏低”“无影响”)。

【详解】Ⅰ.(1)Mg可以与CO2发生化学反应，Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护气，选用的药品为稀硫酸和锌粒；(2)Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，其反应的化学方程式为Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常温下不稳定、易自燃，反应的化学方程式为SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星；Ⅱ.(3)实验开始前，应先检查装置的气密性，防止装置漏气；(4)读数前右边的液面高于左边液面，则测得V(H2)偏小→n(H2)偏小→m(Si)偏小，所以测得Si的纯度偏低。

【答案】(1)分液漏斗　b　(2)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑　②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O

(3)检查装置的气密性　(4)偏低

15．(2021·大连模拟)高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图：

已知：①流化床反应器的主反应：Si＋3HClSiHCl3＋H2；

②还原炉的主反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl；

③SiHCl3极易水解：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑。

回答下列问题：

(1)石英砂的主要成分为SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是________(填字母)。

A．Al     B．Al2O3

C．CuO     D．NaHCO3

SiO2还能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为____________。

(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为_________________________________

________________________________________________________________________。

若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________。

(3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是__________________________________

________________________________________________________________________(答出两条即可)。

(4)流化床反应器中除SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是________________________。

(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是______________________________。

【详解】(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，故B符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故C不符合题意；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故D符合题意；SiO2还能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF，HF属于共价化合物，其电子式为。(2)二氧化硅与碳在高温下反应生成粗硅和CO，对应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，C元素化合价由0价降低为－4价，由0价升高为＋2价，C既是氧化剂又是还原剂，根据氧化还原规则，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)根据上述流程以及相关信息可知SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气，而空气中含有氧气和水蒸气，因此整个操作流程都需隔绝空气，原因是防止SiHCl3发生水解，防止硅被氧化，防止氢气与氧气反应而发生爆炸。(4)分馏或蒸馏主要是通过互溶液体混合物沸点不同进行物质分离的方法，因此分馏操作的理论依据是各组分沸点相差较大。(5)根据流程转化示意图分析可知上述操作流程中可以循环利用的物质是H2、HCl。

【答案】(1)BD　　(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2　(3)防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸　(4)各组分沸点相差较大　(5)H2、HCl