13跟踪练-第13讲　无机非金属材料-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（鲁科版）

跟踪练(13)　无机非金属材料 一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。 1．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对硅及其化合物的有关叙述正确的是(　　) A．二氧化硅既能与烧碱溶液反应又能与氢氟酸反应，所以二氧化硅是两性氧化物 B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格极高 D．晶体硅和金刚石的硬度都很大 D　解析：二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，没有盐生成，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，有盐生成，因此二氧化硅是酸性氧化物，A错误；晶体硅的化学性质不活泼，但常温下能与氢氟酸反应，B错误；晶体硅是一种良好的半导体材料，是由二氧化硅和碳在高温条件下反应得到粗硅，粗硅和HCl在加热条件下反应得到三氯硅烷，三氯硅烷与氢气在高温条件下反应得到硅单质，它的提炼工艺不算复杂，价格不高，C错误；晶体硅和金刚石的硬度都很大，D正确。 2．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是(　　) A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维 B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰 C．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，是一种耐高温的半导体材料 D．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料 C　解析：晶体硅具有半导体性质，可用于生产半导体，而SiO2用于生产光导纤维，A错误；用于雕刻工艺玻璃上纹饰的是氢氟酸而不是NaOH溶液，B错误；碳化硅(SiC)俗称金刚砂，类似金刚石结构，熔点高，导电性介于导体与绝缘体之间，是一种耐高温的半导体材料，C正确； 石英玻璃是高纯度的二氧化硅，不属于硅酸盐材料，D错误。 3．“雨过天晴云破处，千峰碧波翠色来”描述汝窑青瓷之美。青色主要来自添加的玛瑙粉末，下列说法错误的是(　　) A．青瓷的青色来自玛瑙中的SiO2 B．陶瓷是传统的无机非金属材料 C．瓷器的质量与原料矿物组成、升温速度、煅烧时间等因素有关 D．青瓷化学性质稳定，耐酸碱侵蚀 A　解析：青瓷的青色主要来自添加的玛瑙粉末，玛瑙的主要成分是SiO2，但SiO2是无色晶体，A错误；陶瓷是传统的无机非金属材料，其化学性质稳定，耐酸碱侵蚀，B、D正确；瓷器的质量与原料矿物组成、升温速度、煅烧时间等因素有关，C正确。 4．晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由石英砂(SiO2)制纯硅的过程如下：SiO2Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)。下列叙述错误的是(　　) A．生成粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ B．上述流程中的化学反应均为氧化还原反应 C．气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物，提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏 D．H2还原SiCl4时，生成的两种产物分别为固态和气态，容易分离 A　解析：SiO2和焦炭在高温下反应生成Si和CO，反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；SiO2转化为粗Si，硅元素的化合价从＋4降低到0，Si(粗)转化为SiCl4，硅元素的化合价从0升高到＋4，SiCl4(纯)转化为Si(纯)，硅元素的化合价从＋4降低到0，上述流程中化合价均有变化，化学反应均为氧化还原反应，B正确；四氯化硅沸点低，通过冰水装置能使四氯化硅冷却为液体，气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物，提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏，C正确；H2还原SiCl4时，生成的两种产物分别为硅和氯化氢，硅为固态，氯化氢为气态，容易分离，D正确。 5．用石英砂和焦炭作为原料，可通过如下反应制备粗硅：SiO2(s)＋2C(s)2CO(g)＋Si(s)。下列说法错误的是(　　) A．该制备反应是熵增过程 B．SiO2、CO均为分子晶体 C．该反应属于置换反应 D．每生成1 mol Si，转移电子数约为2.408×1024 B　解析：该制备反应气体分子数增多，是熵增过程，A正确；SiO2为共价晶体，B错误；该反应是化合物和单质反应生成另一种化合物和单质，属于置换反应，C正确；硅元素化合价从＋4降低至0，则每生成1 mol Si转移4 mol e－，其数目为2.408×1024，D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。 6．“5G商用加速推出，凝结着新时代奋斗者的心血和汗水，彰显了不同凡响的中国风采、中国力量”，制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3与过量H2在1 100 ℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)。 已知：SiHCl3 遇H2O强烈水解，在空气中易自燃。下列说法错误的是(　　) A．装置B中的试剂是浓硫酸 B．实验时先打开装置C中分液漏斗的旋塞 C．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 D．装置D不能采用普通玻璃管的原因是SiO2与HCl会发生反应 BD　解析：SiHCl3 遇H2O 强烈水解，H2应干燥，故装置 B 中的试剂是浓硫酸，A正确；SiHCl3在空气中易自燃，实验前应排尽装置内的空气，应先通H2，后打开装置C中分液漏斗的旋塞，B错误；SiHCl3呈液态，需转化为蒸气进入石英管中与H2反应，装置C中的烧瓶需要加热，C正确；制高纯硅时，温度为1 100 ℃，在反应温度下，普通玻璃管会软化，故装置D不能采用普通玻璃管，D错误。 7．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、钾长石(KAlSi3O8)和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4](逗号表示两种元素各占一部分)等，下列说法或分析不正确的是(　　) A．辉石、钾长石及橄榄石均属于硅酸盐矿 B．钾长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2 C．橄榄石中铁为＋2价 D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱 答案：D 8．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如图： 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①、②和③中的反应均为氧化还原反应 B．流程中的H2和HCl可循环利用 C．步骤③中的H2可用焦炭代替 D．由步骤②和③中的反应可知，通过调控反应温度能改变反应进行的方向 C　解析：步骤①反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，步骤②反应的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋H2，步骤③反应的化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，均有化合价的变化，A正确；根据流程和节约成本的原则可知，流程中HCl和H2可以循环利用，B正确；步骤③中的H2用焦炭代替会产生杂质，C错误；步骤②反应的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋H2，步骤③反应的化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，D正确。 9．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述不正确的是(　　) A．“还原”步骤中焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为3Si＋2N2Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸或稀硫酸 AD　解析：焦炭与石英砂发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，焦炭被氧化为CO，A错误；“高温氮化”是Si与氮气化合生成Si3N4，反应的化学方程式为3Si＋2N2Si3N4，B正确；原料气中含有N2和少量的O2，氧气能与Cu反应生成CuO，N2不与Cu反应，操作X可以得到纯净氮气，C正确；粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu能与稀硝酸反应，得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2，稀硝酸可以除去Si3N4中的Fe和Cu，但Cu不溶于稀硫酸，故不能用稀硫酸，D错误。 三、非选择题 10．硅及其化合物在生产生活中广泛应用。请按要求回答下列问题。 (1)工业上制备高纯硅的示意图如下： ①根据下图所示物质反应过程中的能量变化，写出用石英砂和焦炭制取粗硅，同时生成CO的热化学方程式：______________________________________； ②步骤 Ⅱ 产物中含有SiHCl3(沸点为33.0 ℃)，还有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)。若先将步骤 Ⅱ 产物降至室温，提纯SiHCl3，方法是__________________。所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶、尾接管外，还需要______________、__________。 (2)已知：硅的最高价氧化物对应的水化物有H2SiO3和原硅酸()。常温下，H2SiO3：Ka1＝2.0×10－10 mol/L、Ka2＝1.0×10－12 mol/L；H2CO3：Ka1＝4.2×10－7 mol/L、Ka2＝5.6×10－11 mol/L ①向盛有饱和Na2SiO3溶液(滴有酚酞溶液)的试管中通入过量CO2；充分反应后，用激光笔照射上述液体时发现有光亮的通路。预测液体颜色的变化：________________；写出该反应的离子方程式：______________________________； ②写出原硅酸脱水得到的产物(写两种)：________、________。 答案：(1)①SiO2(s)＋2C(s)Si(s)＋2CO(g)　ΔH＝＋638.4 kJ/mol ②蒸馏(或分馏)　蒸馏烧瓶　直形冷凝管 (2)①溶液红色变浅至褪色　SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3(胶体)＋2HCO ②H2SiO3　H6Si2O7(或SiO2) 解析：(1)①根据两个反应过程能量变化图像可知：Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)　ΔH＝－859.4 kJ/mol、2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ/mol，根据盖斯定律：用第二个热化学方程式减去第一个热化学方程式得出热化学方程式：SiO2(s)＋2C(s)Si(s)＋2CO(g)　ΔH＝＋638.4 kJ/mol。 ②SiHCl3(沸点33.0 ℃)、SiCl4(沸点57.6 ℃)、HCl(沸点－84.7 ℃)，它们的沸点不同，根据沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏或分馏，所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶、尾接管外还需要蒸馏烧瓶和直形冷凝管。 (2)①Na2SiO3溶液中SiO发生水解使溶液呈碱性，滴加酚酞开始溶液为红色，随着CO2通入，与Na2SiO3反应生成H2SiO3，溶液碱性减弱，溶液由红色逐渐变浅至褪色；弱酸的电离平衡常数越大，其酸性越强，可得酸性：H2CO3>H2SiO3>HCO>HSiO，则Na2SiO3溶液与过量CO2反应生成硅酸和碳酸氢钠：SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3(胶体)＋2HCO。 ②原硅酸()脱去一分子水得到的产物是H2SiO3，脱去两分子水得到的产物是SiO2。 学科网（北京）股份有限公司 $$