2025届高考化学一轮复习——硅及其化合物

(10)硅及其化合物——2025届高考化学一轮复习基础训练 一、单选题 1．化学在社会、生活和科技进步方面发挥着重要的作用。下列说法不正确的是( ) A.“北斗导航”系统应用于一体化芯片手机，芯片的半导体成分为 B.C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅，氮化硅属于新型无机非金属材料 C.短道速滑服使用的聚乙烯属于有机高分子材料 D.国产航母甲板是高强度钢材，钢是一种铁碳合金 2．下列叙述错误的是( ) A.硅是应用最广泛的半导体材料 B.硅在自然界中主要以单质形式存在 C.高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D.二氧化硅可用于生产玻璃 3．根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是( ) 选项 材料 组成和结构变化 性能变化 A 钛合金 减小晶粒大小至纳米量级 强度增大 B 晶体硅 用碳原子取代部分硅原子 硬度增大 C 硝酸铵 用取代中的氢 熔点降低 D 聚乙烯 较高温度和压力下制得的聚乙烯含较多支链 密度增大 A.AB.BB.B C.C D.D 4．制备纯二氧化硅工艺流程如下图所示，下列说法错误的是( ) A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的硫酸可以用替代 C.不与任何酸反应 D.步骤Ⅲ一般在坩埚中进行 5．工业制备高纯硅的主要过程如下，其中下列说法正确的是( ) 石英砂粗硅高纯硅 A.单晶硅是应用广泛的半导体材料，常用来生产光导纤维 B.制备粗硅的反应方程式为 C.原料气HCl和应充分去除水和氧气 D.原料气中仅HCl可循环利用 6．以叶蛇纹石[主要成分是，含少量、FeO、等]为原料提取高纯硅流程如图，下列说法正确的是( ) 叶蛇纹石粗硅 A.步骤①中获得的操作为过滤 B.步骤②的气态产物是 C.步骤③和④的反应互为可逆反应 D.步骤③和④的副产物不可循环利用 7．某同学进行下列实验，下列说法正确的是( ) 装置 操作 现象 将盛有浓盐酸的烧杯A放入盛有水玻璃的烧杯C中，然后将石灰石放入烧杯A后，立即用烧杯B罩住 烧杯A中固体溶解，有无色气泡产生，C中有白色胶状沉淀生成 A. C中发生反应的离子方程式一定是： B. C中出现沉淀，表明碳元素的非金属性大于硅元素 C. 若将石灰石换成石墨粉，C中也会产生沉淀 D. 水玻璃的主要成分和硅酸都是离子化合物 8．2023年中国“大国重器”频频问世，彰显了中国科技发展的巨大成就。下列有关说法正确的是( ) A.“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生化学变化 B.“天问一号”火星车的保温材料为纳米气凝胶，能产生丁达尔效应 C.华为麒麟芯片是国产最强手机芯片，目前已经获得多个“世界第一”，芯片的半导体材料为 D.中国天眼发现纳赫兹引力波，其使用的碳化硅材料为传统无机非金属材料 9．坚定文化自信，讲好中国故事。下列文化载体的主要成分为硅酸盐的是( ) A曾侯乙编钟 B清广彩开光人物故事图大碗 C《论语》竹简 D汉族服饰 A.A B.B C.C D.D 10．下列过程的主要化学反应中一定涉及氧化还原反应的是( ) A.工业制玻璃 B.海水提溴 C.明矾净水 D.侯氏制碱 11．工业上制备高纯硅，一般需要先制得98%左右的粗硅，再以粗硅为原料制备高纯硅，工艺流程如下；工业上还以粗硅为原料采用熔融盐电解法制取甲硅烷（），电解装置如图所示： 下列有关说法正确的是( ) A.制备粗硅的化学方程式： B.制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质只有HCl C.阴极发生的电极反应： D.、Si、都属于共价晶体 12．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，它的发现和使用曾引起计算机芯片上的一场伟大“革命”。工业上可以按下列方法制备： 下列说法正确的是( ) A.步骤①的化学方程式为 B.步骤②和步骤③的反应互为可逆反应 C.可用盐酸除去石英砂（主要成分为）中少量的碳酸钙 D.SiO2既可以与NaOH溶液反应，也可以与氢氟酸反应，因此属于两性氧化物 13．清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图： 制造原理：，除去杂质的原理：，下列说法中不正确的是( ) A.操作1所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒 B.固体X为，可用于电解制 C.操作2为洗涤、烘干 D.溶液直接加热蒸发的固体产物可能为 14．“挖掘文物价值，讲好湖北故事”。下列湖北文物的主要成分属于合金的是( ) 选项 A B C D 文物 名称 石家河玉人像 崇阳铜鼓 虎座漆木鸟架鼓 彩绘人物车马出行图 A.A B.B C.C D.D 15．接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸、工业制备高纯硅经过下列主要变化:，NO，Si(粗)Si(纯)。下列说法符合事实的是(已知中H的化合价为-1) ( ) A.所有变化都是氧化还原反应 B.2、4、5、8都是化合反应,反应3、6均用水作吸收剂 C.反应7的化学方程式为 D.反应1每生成标况下17.92L转移4.4mol电子;反应9每生成1molSi转移4mol电子 16．铝电解厂烟气净化的一种简单流程如图所示。下列有关说法正确的是( ) A.不宜用陶瓷等硅酸盐产品作吸收塔内衬材料 B.吸收塔中发生的反应为 C.合成槽中发生的反应为 D.冰晶石可作为工业上电解熔融氯化铝制取金属铝时的助熔剂 二、多选题 17．下列物质中，能溶于水形成强酸的是( ) A. B. C. D. 18．硅是重要的半导体材料，工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅。 已知：①遇水剧烈反应。 ②在流化床反应的产物中，大约占85%，还有等，有关物质的沸点数据如表所示。 物质 Si HCI 沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 下列说法错误的是( ) A.电弧炉中反应的化学方程式为 B.整个制备过程必须严格控制无水无氧 C.流程中涉及的反应均是氧化还原反应 D.提纯的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和蒸馏 19．下列说法中正确的是( ) A.硅材料广泛应用于光纤通信 B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作工艺品 C.水泥和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐产品 D.用粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 20．下列说法正确是( ) A.在葡萄酒酿制过程中，添加适量二氧化硫可以起到杀菌作用 B.浓硫酸具有很强的氧化性，能氧化大多数金属单质和部分非金属单质 C.氮的固定就是将含氮化合物转化为氮气 D.水泥的主要成分为，它是以纯碱、石灰石和石英砂为原料制得 21．芯片是中美经贸摩擦的焦点之一，制造芯片的高纯硅可以用下述方法制取（反应条件略），下列说法中错误的是( ) A.中Si元素的化合价为+4价 B.制造芯片的高纯硅具有一定导电性 C.反应①②③均为氧化还原反应 D.既能与碱溶液反应又能与酸溶液反应，是两性氧化物 三、填空题 22．硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题： （1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括___________、___________和玻璃。 （2）光导纤维的主要成分是。为___________（“酸性”、“碱性”或“两性”）氧化物，写出与烧碱反应的化学方程式___________。 （3）沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是______（填字母）。 A.能与水反应 B.在一定条件下能与氧化钙反应 C.是制作光导纤维的主要原料 D.能与稀硫酸反应 （4）硅单质可作硅半导体材料。三氯甲硅烷还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图： ①写出制粗硅的化学方程式___________。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。遇水剧烈反应生成、和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式___________；在制备高纯硅的过程中若混入，可能引起的后果是___________。 23．材料是经济增长与社会发展的重要物质基础，请回答下列问题。 （1）硅是重要的半导体材料，广泛应用于电子产品领域，工业上以硅石为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示： 已知：室温下为易挥发、易水解的无色液体。 ①写出上述过程中氧化过程的化学方程式：___________； ②极易水解且生成某种可燃性气体，写出化学反应方程式：___________； ③上述工艺生产中需要在无水、无氧的条件下进行的操作有：___________。 （2）某MOFs多孔材料能高选择性吸附，其孔径大小和形状恰好将“固定”。废气中的被吸附后，经处理能全部转化为。原理示意图如下。 已知： ①写出反应中转化为的化学反应方程式___________； ②每生成时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。 （3）甲醇是重要的化工原料之一，其制备和用途研究一直是化学工业热门研究方向。 工业上利用和合成甲醇，反应方程式为，每生成1mol甲醇反应放出89kJ的能量，在一恒温恒容密闭容器中充入和进行上述反应，测得和浓度随时间变化如图所示。 ①充入和充分反应后，放出的能量___________(填“>”“<”或“=”)89kJ； ②从0到10min，___________； ③达到平衡时的体积分数___________。 24．非金属元素与人类的生产生活关系密切，根据常见非金属元素及其化合物的性质回答下列问题。 （1）硅酸盐材料是传统无机非金属材料，硅酸盐具有特殊的性质与应用。下列产品属于硅酸盐的是__________（填序号）。 ①玻璃 ②陶瓷 ③水晶 ④硅芯片 ⑤光导纤维 ⑥水泥 ⑦砖瓦 （2）①实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶采用橡胶塞的原因是： ____________________（用化学方程式表示）。 ②熔化烧碱应选用的坩埚为__________（填字母）。 A.铁坩埚 B.玻璃坩埚 C.石英坩埚 D.瓷坩埚 （3）工业废气中往往含有、、NO、CO等气态非金属化合物，对环境影响很大。采用如下流程处理工业废气（主要含、、NO、CO，不考虑其他成分），在减少污染的同时可充分利用资源： ①固体中含有的物质可以用作生产玻璃、水泥原材料的是____________（填化学式）。 ②工业废气中的可以和具有臭鸡蛋气味的气体发生氧化还原反应，其中还原剂和氧化剂的物质的量之比为____________。 ③适量空气的作用是_________________________________。 ④吸收剂吸收的气体是__________（填化学式），在汽车排气管安装催化转化装置，可使该气体和NO相互作用生成两种无污染气体，反应的化学方程式为__________________________。 四、实验题 25．请回答： （1）①重晶石的化学式___________； ②二氧化碳的结构式___________。 （2）钠受热后先熔化，然后与氧气剧烈反应，生成一种___________色固体。 （3）炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行干燥处理，不得留有水。用化学方程式表示原因___________。 参考答案 1．答案：A 解析：A.“北斗导航”系统应用于一体化芯片手机，芯片的半导体成分为Si，A错误；B.C919大飞机采用的材料中使用了高温陶瓷材料氮化硅，氮化硅属于新型无机非金属材料，B正确；C.短道速滑服使用的聚乙烯属于有机高分子材料，C正确；D.国产航母甲板是高强度钢材，钢是一种铁碳合金D正确；故选A。 2．答案：B 解析：A.硅能导电，是应用最广泛的半导体材料，A正确； B.硅是亲氧元素，在自然界中以化合态的形式存在，不能以单质形式存在，B错误； C.硅是应用最广泛的半导体材料，高纯度的硅可用于制造计算机芯片，C正确； D.生产玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，因此二氧化硅可用于生产玻璃，D正确； 答案选B。 3．答案：D 解析：A.纳米晶体在声、光、电、磁、热、熔点、强度等性能上会呈现新的特性，熔点会下降，强度会增强，A正确； B.用碳原子取代部分硅原子，导致晶体结构改变，硬度会增大，B正确； C.用取代中的氢后得到离子液体，熔点降低，C正确； D.较高温度和压力下制得的聚乙烯含较多支链，密度减小，D错误； 故选D。 4．答案：C 解析： 5．答案：C 解析：制备粗硅的化学方程式为，故B选项错误；题给流程图中后面两步反应有Si和、生成,Si易与氧气反应易发生水解,故原料气HCI和应充分去除水和氧气,C说法正确。 6．答案：A 解析：A.叶蛇纹石与稀硫酸反应后，镁元素、铝元素和铁元素转化为对应的可溶性硫酸盐，步骤①得到不溶于水的二氧化硅，其操作为过滤，故A正确； B.步骤②为二氧化硅与焦炭制取粗硅，为使二氧化硅尽可能被完全，焦炭需过量，所以气态产物应为CO，故B错误； C.步骤③和④的反应温度不同，所以不是互为可逆反应的关系，故C错误； D.步骤③的副产物是氢气，氢气是步骤④的原料，步骤④的副产物是氯化氢，氯化氢是步骤③的原料，因此步骤③和步骤④的副产物可循环利用，D错误； 故答案为：A。 7．答案：C 解析：根据实验现象，A中石灰石溶解，有无色气泡产生，表明浓盐酸与石灰石反应放出二氧化碳，C中有白色胶状沉淀生成，表明C中生成了硅酸，二氧化碳与水玻璃发生反应的离子方程式为，但由于浓盐酸易挥发，所以此时发生的反应还有盐酸与水玻璃的反应，即，故A不正确;盐酸不是氯元素的最高价含氧酸，且生成的二氧化碳中含有氯化氢，不能由此说明C元素的非金属性大于Si元素，B不正确，若将石灰石换成石墨粉，浓盐酸与石墨粉在常温下不反应，由于有氯化氢的挥发，因此C中也会生成硅酸沉淀，C正确;水玻璃的主要成分为硅酸钠，是离子化合物，硅酸是共价化合物，D不正确。 8．答案：B 解析：A.原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生物理变化，故A错误B.纳米气凝胶属于胶体，能产生丁达尔效应，故B正确；C.芯片的半导体材料为Si，故C错误；D，碳化硅材料为新型无机非金属材料，故D错误；故选B。 9．答案：B 解析： A．曾侯乙编钟的主要成分为金属铜合金，A错误； B．陶瓷碗的主要成分为硅酸盐，B正确； C．竹的主要成分为纤维素，C错误； D．汉族服饰是由有机化合物制成，D错误； 故选B。 10．答案：B 解析：A项 工业制玻璃的反应类型主要是复分解反应不涉及氧化还原反应，故A不符合题意 B项 海水中溴元素是溴离子,提取溴需要氧化剂氧化溴离子为溴单质,存在元素化合价的变化,为氧化还原反应，故B符合题意 C项 明矾净水利用的是铝离子水解生成的氢氧化铝胶体的吸附能力而净水，该过程不涉及氧化还原反应，故C不符合题意 D项 侯氏制碱法的化学方程式涉及的反应过程中，元素的化合价未发生变化，因此不属于氧化还原反应，故D不符合题意 综上所述，本题答案为B 11．答案：C 解析：制备粗硅的化学方程式为，A项错误； 制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质有和HCl，B项错误； 属于分子晶体，D项错误。 12．答案：C 解析：A、硅在自然界主要以氧化物和硅酸盐形式存在，故A错误; B.C与在高温条件下反应生成CO，故B错误; C.不溶于盐酸，与盐酸反应生成可溶于水的，故C正确; D.二氧化硅只与氢氟酸反应，与其他的酸都不反应，并且与氢氟酸反应生成的不是盐和水，该反应是二氧化硅的一个特性，二氧化硅属于酸性氧化物，故D错误;故答案为:C。 13．答案：B 解析：A.操作1将溶液和固体分开，采用过滤操作，所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，A正确； B.晶体在中分解得到固体X为，可用于电解制，MgO熔点过高，不用于电解制取Mg，B错误； C.操作2为洗涤、烘干得到Si，C正确； D.镁离子在水溶液中水解，溶液直接加热蒸发的固体产物可能为，故D正确； 故选B。 14．答案：B 解析：“铜鼓”主要成分是铜的合金，B项正确。 15．答案：D 解析：A.反应③是三氧化硫和水反应生成硫酸，没有化合价变化，不是化还原反应，A错误； B.氨气发生催化氧化生成NO和水，不是化合反应，硅和氯化氢反应生成氢气和 也不是化合反应，工业上利用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫制备硫酸,不用水吸收,B错误； C.反应7的化学方程式应该为，C错误; D.反应1的方程式为,生成二氧化硫转移电子,则每生成标况下转移电子;反应9的方程式为,硅元素化合价从+4价降低到0价,因此每生成转移电子,D正确。 16．答案：A 解析：硅酸盐产品能与烟气中的HF发生反应，故不宜用陶瓷等硅酸盐产品作吸收塔内衬材料，A正确；溶液过量，故吸收塔中发生的反应为，B错误；合成槽中发生的反应为，C错误；冰晶石可作为工业上电解熔融氧化铝制取金属铝时的助熔剂，不是电解熔融氯化铝，D错误。 17．答案：AC 解析： 18．答案：A 解析： 19．答案：AC 解析：光纤的主要成分是，属于硅材料，故A正确；工艺师利用HF刻蚀石英制作工艺品，故B错误；水泥属于硅酸盐材料，餐桌上的瓷盘属于瓷器，也是硅酸盐制品，故C正确；用粗硅制备单晶硅的过程是，先用氧化粗硅转化为（氧化反应），再用还原得到单晶硅（还原反应），故D错误。 20．答案：AB 解析：A.二氧化硫具有还原性，在葡萄酒酿制过程中，添加适量二氧化硫可以起到抗氧化作用，防止食物氧化变质；同时二氧化硫有毒性，能够起到杀菌消毒作用，A正确； B.浓硫酸具有很强的氧化性，在一定条件下能氧化大多数金属单质和部分非金属单质，B正确； C.氮的固定就是将氮气转化为含氮元素的化合物，C错误； D.玻璃的主要成分为，它是以纯碱、石灰石和石英砂为原料制得，水泥的主要成分是、，制取原料是石灰石和黏土，D错误； 故合理选项是AB。 21．答案：D 解析：中Si元素的化合价为+4价，A项正确；Si是半导体，因此制造芯片的高纯硅具有一定导电性，B项正确；反应①为二氧化硅与碳反应生成一氧化碳和硅，反应②是硅与氯气的化合反应，反应③是四氯化硅与氢气反应生成氯化氢和硅，三个反应均有化合价的变化，均为氧化还原反应，C项正确；二氧化硅能与碱反应生成盐和水，二氧化硅只能与酸中的氢氟酸发生反应，且与HF反应生成的不是盐和水，故二氧化硅不是两性氧化物，D项错误。 22．答案：（1）陶瓷；水泥 （2）酸性； （3）AD （4）；；高温下，遇发生爆炸 解析： 23．答案：（1）；；氧化、分离与热解 （2）；1∶2 （3）< ；； 30％ 解析：(1)二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅，加入稀硫酸除去氧化镁，过滤得到硅，通入氯化氢，在一定条件下反应生成，最后与氢气反应生成Si。由流程可知，氧化过程中S中通入氯化氢，在一定条件下反应生成，反应的化学方程式为; 已知极易水解日生成以及某种可燃性气体，反应方程式为。可燃性气体为氢气有爆炸风险，因此“氧化”“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行。 (2)废气经过 MOFS材料之后，转化成被吸附，进而与氧气和水反应生成硝酸，反应方程式为，转移的电子数为，则每生成0.4mol时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2。 (3)和合成甲醇，反应方程式为，每生成1mol 甲醇反应放出89k的能量，该反应为可逆反应，不能完全转化，故充入和充分反应后，放出的能量<89 kJ；从0到10min，二氧化碳转化的物质的最浓度为，恒温恒容条件下，氢气转化的物质的量浓度为，用氢气表示的反应速率为，10min 后反应达到平衡，反应物质氢气剩余的物质的量浓度为，二氧化碳剩余，生成甲醇，生成水蒸气，则混合气体的总物质的量浓度为，平衡后气体的体积分数等于其物质的量分数，收甲醇的体积分数为。 24．答案：（1）①②⑥⑦ （2）①②A （3）① ② ③将部分NO氧化为 ④CO； 解析： 25．答案：（1）① ② （2）淡黄 （3） 解析： 学科网（北京）股份有限公司 $$