第04讲 碳、硅及无机非金属材料（举一反三讲义，10大题型）2026年高考化学一轮复习

第04讲 碳、硅及无机非金属材料 目录 一、题型精讲 题型01 考查碳及其化合物 1 题型02 考查硅及其化合物性质 3 题型03 考查传统硅酸盐材料 5 题型04 考查新型无机非金属材料 6 题型05 考查硅酸和硅酸盐 9 题型06 考查硅的性质及高纯硅的制法 11 题型07 考查二氧化碳的性质及其应用 13 题型08 考查与硅有关的综合实验 16 题型09 考查与硅有关的工艺流程 19 题型10 考查与碳元素的“价—类”二维图 22 二、靶向突破 题型01 考查碳及其化合物 1.碳及其化合物 (1)碳族元素 碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为ns2np2。 (2)碳的单质 ①碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。 ②几种单质的结构特点 金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。 【解题通法】CO与CO2的比较 CO CO2 物理性质 无色无味气体，密度比空气小，难溶于水 无色无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热炭反应②Mg在CO2中燃烧 与水反应 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应(石灰水) 无 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 用途 燃料；冶炼金属 灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等 【例1】科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　) A.CO2是自然界碳循环中的重要物质 B.CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原 C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料 D.CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料 【变式1-1】 下列有关碳及其化合物的说法正确的是(　　) A.CO2不是导致温室效应的主要气体 B.CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同 C.金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D.在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 【变式1-2】 在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是(　　) A.金刚石和石墨的熔点肯定比C60高 B.熔点：C60<C70<C90 C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应 D.金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体 【变式1-3】下列叙述正确的是(　　) A.CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 B.因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D.SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物 题型02 考查硅及其化合物性质 1.单质硅和二氧化硅 硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐等化合态的形式存在于地壳中。 (1)单质硅 ①晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 ②高纯硅的制备： (2)二氧化硅的性质 ①晶体类型：共价晶体。 ②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ④与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 【易错警示】 (1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。 (2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。 (4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 (5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 【例2】从物质类别、元素化合价、物质所含元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。下列说法正确的是(　　) A.自然界中存在游离态的硅 B.SiO2中硅元素的化合价为＋4价，具有氧化性，能发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑ C.SiO2属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，也能与氢氟酸反应 D.H2SiO3属于弱酸，可由反应SiO2＋H2O===H2SiO3↓制得 【变式2-1】下列关于硅及其化合物的描述中正确的是(　　) A.SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维 B.在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaCO3CaOCaSiO3 C.硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应有关 D.在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO2SiCl4Si 【变式2-2】下列说法不正确的是(　　) A.硅晶片是生产芯片的基础材料 B.芯片制造中的“光刻技术”是利用光敏树脂在曝光条件下成像，该过程涉及化学变化 C.硅在自然界中主要以单质形式存在 D.硅是应用最广泛的半导体材料 【变式2-3】 下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是(　　) ①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，因此硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、难溶于水等特点 ②现代建筑物大量使用的沙子和水泥都是硅酸盐材料 ③水晶项链和石英玻璃都是硅酸盐材料 ④陶瓷是具有悠久历史的硅酸盐材料 ⑤硅单质是灰黑色有金属光泽的固体 ⑥硅单质是良好的导体材料 A.①④⑤ B.②③⑥ C.①②⑤ D.③④⑥ 题型03 考查传统硅酸盐材料 1.陶瓷 陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。 2.玻璃 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得的，玻璃可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。 3.水泥 普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 【例3】下列有关玻璃的说法不正确的是(　　) A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起 【变式3-1】青釉瓷是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现：主体是石英，还有一定量的莫莱石(3Al2O3·2SiO2)及少量的Fe2O3、CaO和MgO。下列说法正确的是(　　) A.石英晶体存在硅氧四面体顶角相连的螺旋长链结构 B.陶瓷是由氧化物组成的传统无机非金属材料 C.CaO遇水会生成Ca(OH)2，所以青釉器不可盛水 D.青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有Fe2O3 【变式3-2】陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 【变式3-3】定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(　　) A.传统陶瓷是典型的绝缘材料 B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO C.陶瓷烧制的过程为物理变化 D.白瓷的白色是因铁含量较高 题型04 考查新型无机非金属材料 1.新型陶瓷 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 2.新型陶瓷的种类与用途 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构 陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 可用于电力、交通、医疗等领域 3.碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料。 ①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 ②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表面积大，高强度，优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低，热导率高，具有很高的强度 用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 【例4】氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是(　　) A.反应①的氧化产物为CO2 B.粗硅中可能含有金刚砂 C.反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D.反应③的尾气可用图2所示装置吸收 【变式4-1】碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是(　　) A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【变式4-2】我国在航天、军事、天文等领域的发展备受世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是 (　　) A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“歼—20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料 C．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 【变式4-3】近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是(　　) A.富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B.Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C.“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D.二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 题型05 考查硅酸和硅酸盐 1.硅酸 2.硅酸盐——硅酸钠 ①性质 硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。写出下列反应的离子方程式： 与盐酸反应：SiO＋2H＋===H2SiO3↓。 与CO2水溶液反应：SiO＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋CO。 ②用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3.硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2 。 【解题通法】硅酸盐氧化物形式的表示模板 ①氧化物的一般书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。 ②氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。 ③当计量数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8，将K2O·Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。 【例5】青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　) A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体 C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 【变式5-1】硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O===CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是(　　) A.当硅胶变粉红色说明硅胶失效了 B.SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D.当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力 【变式5-2】形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为　　　　　　　。 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为　　　　　　。 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是　　　　　　　　　　　。 【变式5-3】白炭黑(可用SiO2·nH2O表示其组成)可广泛应用于日用化工、橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如下: 下列说法错误的是(　　) A.硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装 B.沉淀反应的离子方程式为Si C.蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键 D.用稀酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的C 题型06 考查硅的性质及高纯硅的制法 1.硅的性质 硅的性质在考查要注意的是其性质稳定，但能与发生一些比较特别的反应，如 Si 2.高纯硅在信息产业中的应用越来越广泛，其制取过程一般为： SiO2粗硅SiCl4高纯硅 （1)制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。 SiO2＋2CSi＋2CO↑。 （2）粗硅提纯 ①Si＋2Cl2SiCl4， SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 ②Si＋3HClSiHCl3＋H2， SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 【例6】高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4mol电子 C.步骤③中的反应为氧化还原反应 D.高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 【变式6-1】科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．①和②互为可逆反应 C．该流程中需要隔绝空气 D．粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现 【变式6-2】实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 (　　) A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨 【变式6-3】H2SO4-SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是(　　) A.合成1反应中H2作氧化剂 B.合成2的反应为SiF4＋NaAlH4===SiH4＋NaAlF4 C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 题型07 考查二氧化碳的性质及其应用 1.CO2与盐溶液的常见反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3 或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO ④CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时) CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时) 【易错警示】①CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。 ②CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO3-。 2.二氧化碳反应先后关系 当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。 如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。 【解题通法】CO2与碱反应产物的定量判断 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。 以CO2与NaOH溶液反应为例： CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下： 【例7】我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是(　　) A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应 【变式7-1】“碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO2的说法错误的是(　　) A.CO2是V形的极性分子 B.CO2可催化还原为甲酸 C.CO2晶体可用于人工增雨 D.CO2是侯氏制碱法的原料之一 【变式7-2】海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是(　　) A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能 B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O C．影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等 D．光合作用，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) 【变式7-3】中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2 B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶 C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质 D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2 题型08 考查与硅有关的综合实验 【例8】三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为______________________________________； 判断制备反应结束的实验现象是______________________________________________。图示装置存在的两处缺陷是______________________________________________。 (2)已知电负性Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为___________________________。 (3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①______________________________________________， ②________________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为________(填标号)。测得样品纯度为________(用含m1、m2的代数式表示)。 【变式8-1】（2025·甘肃白银·二模）12-钨硅酸是一种环境友好型催化剂．可采用下列实验装置和实验步骤制备少量12-钨硅酸。 已知：①乙醚沸点为34.6℃，密度小于水，有毒，微溶于水； ②强酸条件下，与乙醚形成密度大于水且难溶于水的油状醚合物。 【实验装置】 【实验步骤】 ⅰ．称取于三颈烧瓶中，加入20mL蒸馏水溶解，启动磁力加热搅拌器，使温度保持在60℃左右。 ⅱ．用10mL温度为60℃的蒸馏水溶解(过量)，将溶液转移至恒压漏斗，逐滴滴入三颈烧瓶中至全部滴完。 ⅲ．再向恒压漏斗中加入10mL浓盐酸，先用10min向三颈烧瓶逐滴滴入2mL浓盐酸，再用15min滴入剩余的浓盐酸，搅拌反应液30min。 ⅳ．将全部反应混合液转移至分液漏斗中，加入乙醚，再分多次加入浓盐酸，充分振荡，萃取，静置；将油状醚合物转移至蒸发皿，加少量水，水浴蒸发至溶液表面有晶膜出现，冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，得纯净产品7.44g。 回答下列问题： (1)仪器X的名称是 ；相对于仪器，该实验中使用仪器X的优点是 。 (2)生成的化学方程式是 。 (3)“步骤ⅲ”采用较长时间逐滴滴入10mL浓盐酸，而不是一次性加入，可能原因是 。 (4)“步骤ⅳ”加入乙醚、浓盐酸萃取静置后，油状醚合物从分液漏斗的 (填“上”或“下”)口取出；该萃取操作必须在通风条件下进行，原因是 。 (5)理论上12-钨硅酸的产率为 %。 (6)盛放溶液的恒压漏斗在使用后应用蒸馏水对活塞及恒压漏斗进行多次洗涤。目的是 。 【变式8-2】（2025·辽宁沈阳·三模）一种利用与硅合成并提纯的装置如下图所示。的熔点、沸点，易燃、易水解。 请回答下列问题： (1)装置4中的作用为 。 (2)装置2、3、5的加热顺序为 。 (3)该装置存在的缺陷是 。 (4)制备完毕后，将装置5与6之间的活塞关闭，从而提纯。提纯操作时应 、 （填“打开”或“关闭”）。 (5)采用如下方法测定溶有少量的纯度。样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，还需①高温灼烧、②冷却、③称量等操作，所得固体氧化物质量为。实验操作①、②需使用下列仪器中的 （填标号）。测得样品纯度为 （用含a、b的代数式表示）。 【变式8-3】（2025·安徽·二模）实验室用还原(沸点：，易与水反应)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置已略去)。 回答下列问题： (1)装置I中发生反应的离子方程式为 。 (2)装置II盛装的是 ，作用是 ；装置III水浴加热的目的是 。 (3)实验开始时应先 ，再 ，这样操作的目的是 。 (4)装置导出的气体在空气中易形成白雾，写出装置中发生反应的化学方程式： 。 (5)可利用高纯硅制备甲硅烷，其转化过程为高纯硅(同时有生成)。反应②中生成与的体积之比为 。 题型09 考查与硅有关的工艺流程 【例9】二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。 回答下面问题： (1)碳元素和硅元素都位于周期表的________族，非金属性较强的是________(填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱________(填“是”或“否”)。利用上述转化关系，再写出一种能比较碳和硅元素的非金属性强弱的方程式_______________________。 (2)光导纤维是一种良好的通讯材料，其成分是________(填化学式)，高纯硅是制造半导体芯片的基础原材料，由上述转化关系可知，工业上利用氢气制备高纯硅的化学方程式为_____________________________。 (3)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因___________________________________________ (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是_____________________。 (4)制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式___________________________________、________________________________。 SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于________(填“离子”或“共价”)化合物。 【变式9-1】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流化床反应器内的主反应：Si＋3HClSiHCl3＋H2； ②还原炉内的主反应：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)，可以用蒸馏的方法加以分离，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________。 【变式9-2】（2025·四川·一模）氮化硅()是一种电绝缘性好的耐高温结构陶瓷材料，化学性质稳定。一种用工业硅(含少量铁、铜)合成氮化硅的工艺流程如下： 已知：①原料中的采用空气分离法制备；②整个流程中，Fe、Cu不与反应。 (1)硅块进氮化炉之前要先粉碎的原因是 ；净化时，铜屑的作用是 。 (2)试剂X宜选择 (填字母)；“酸洗”可除去 (填化学式)。 a．稀盐酸     b．稀硝酸     c．稀硫酸 (3)氮化硅的另一制备方法为用硅粉作硅源、叠氮化钠()作氮源，直接燃烧生成氮化硅和一种单质，该反应的化学方程式为 ，若该反应共转移12mol，则生成 g氮化硅。 (4)试推测氮化硅主要有以下哪些用途： (填字母)。 a．制作餐具    b．制作坩埚    c．制作耐高温轴承    d．做半导体 【变式9-3】（2025·河北衡水·一模）吹沙填海是在填海点的周围用吹沙的方式堆沙造地。海水流出目标圈外，沙留在圈内，渐渐地圈内的海面就被不断吹进的沙填成了陆地，再用强夯机压实松土。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： 已知：SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气。 回答下列问题： (1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒，SiO2的晶体类型为 ，其属于 (填“酸性”或“碱性”)氧化物。化学上常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，例如青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]可表示为 。 (2)在硅酸盐中，SiO四面体(图甲为其俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构。如图乙所示为一种无限长单链结构的多硅酸根的一部分，其中Si原子的杂化方式为 ，该多硅酸根的最简式为 。 (3)工业上用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造的粗硅中往往含有SiC，若粗硅中Si和SiC的物质的量之比为2∶1，则①的化学方程式为 。 (4)流程③提纯SiHCl3的操作名称为 。以上①~⑤的流程中，包含置换反应的是 (填序号)。整个操作流程都需隔绝空气，原因是 、 (答出两条即可)。 (5)神舟十四号飞船成功发射标志着我国航天事业再上新台阶。氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件，在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为 。 题型10 考查与碳元素的“价—类”二维图 【例10】如图是碳元素的“价—类”二维图，下列有关说法不正确的是(　　) A.a是最简单的有机化合物 B.b在高温下被SiO2氧化成e C.d与血红蛋白结合的能力比O2强 D.将氨气和e通入饱和食盐水中可得到NaHCO3 【变式10-1】（2025·河北张家口·二模）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．a中可能含有非极性键 B．b存在多种同素异形体 C．c不属于酸性氧化物 D．d转化为e可通过化合反应实现 【变式10-2】（2025·广东深圳·一模）“价-类”二维图可以表示元素化合价与物质类别之间的关系，图中的a、b、c、d、e代表常见的含碳物质，下列说法错误的是 A．由a得到e至少要经过三步化学反应 B．e可能难溶于水 C．c和水反应生成d D．b和氧气反应生成c 【变式10-3】（2025·山东·一模）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．固态p可做制冷剂用于人工降雨 B．p转化为r可通过化合反应来实现 C．m转化为n或o的反应均释放能量 D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 1.（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是 A．室温下与碳不发生反应，高温下可生成和 B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯 C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康 D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康 2.（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si： 3.（2025·陕晋青宁卷卷）下列有关物质性质与用途对应关系错误的是 A．单晶硅熔点高，可用于制造芯片 B．金属铝具有还原性，可用于冶炼金属 C．浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂 D．乙炔燃烧火焰温度高，可用于切割金属 4.（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) 5.（2024·天津卷）关于天津博物馆典藏文物的相关化学知识，判断错误的是 A．太保鼎(西周)的材质是青铜，青铜属于合金 B．《雪景寒林图》(北宋)的材质是绢(蚕丝织品)，绢属于天然高分子制品 C．白釉龙柄联腹传瓶(隋)，其材质是陶瓷，陶瓷属于无机非金属材料 D．乾隆款珐琅彩芍药雄鸡图玉壶春瓶(清)，其珐琅彩由物颜料经高温烧制而成，该颜料属于有机化合物 6.（2024·江西卷）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 7.（2025·广东·三模）下边是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是 A．a是最简单的有机化合物 B．b在高温下被氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力比强 D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到m 8.（24-25高三上·云南丽江·一模）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如下，下列说法正确的是 已知电负性：H—2.1、Si—1.8、Cl—3.0，NA为阿伏加德罗常数的值。 A．由生成粗硅的反应可推知还原性：C>Si B．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 C．上述工艺生产中循环使用的物质除H2外，还有HCl D．还原炉中生成1 mol Si时，相应反应转移电子数为2NA 9.（2025·浙江·三模）已知甲硅烷能与高锰酸钾溶液发生反应：。下列说法正确的是 A．该反应是在强酸性环境中进行的 B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色 C．沸点比低 D．该反应中被还原 10.（2025高三·吉林长春·一模）中华文明源远流长，下列古文物主要由硅酸盐材料制成的是 A．九霄环佩木古 B．河姆渡出土陶灶 C．云龙纹丝绸 D．曾侯乙青铜编钟 11.（2025·湖北武汉·一模）半导体设备是现代军事装备和国防安全的基础设施，工业制备高纯硅涉及的主要反应为：①；②；③。设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是 A．2.8g硅晶体中含单键数为0.2NA B．反应②中每生成1molH2转移电子数为2NA C．1molSiHCl3中Si原子的价层电子对数为4NA D．3.0gC18O中含中子数为1.6NA 12.（2025·江西·一模）唐代诗人陆龟蒙的《秘色越器》中“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”赞誉了越窑秘色青瓷。陶瓷品的制作过程包括练泥、拉胚、成型、干燥和烧成等。下列说法正确的是 A．诗句里的“翠色”来自氧化铜 B．制陶瓷的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C．陶瓷烧制的过程仅发生了物理变化 D．新型陶瓷碳化硅不仅可用作耐高温结构材料，还可用作耐高温半导体材料 13.（24-25高三上·山东临沂·期末）材料是人类社会物质文明进步的重要标志之一。下列说法正确的是 A．碳纤维和玻璃纤维均属于有机高分子材料 B．塑料航天面窗属于新型无机非金属材料 C．铁磁流体机器人中，驱动机器人的磁铁为 D．二氧化硅是人工智能领域中重要的半导体材料 14.（2025·河南·一模）1月22号，河南博物院、郑州博物馆推出了“太平。如意——河南博物院藏明清珍宝展”，希望大家在欣赏珍宝的同时，了解中国吉祥文化，感悟中国古代工匠精神，下列描述错误的是 A．“瑞瓷纳福”所用瓷器属于硅酸盐材料 B．“金银同辉”属于合金材料 C．“吉象雅珍”所用象牙的主要成分羟基磷灰石属于有机物 D．“玉意嘉祥”属于硅酸盐材料 15.（2025高三·山东淄博·一模）硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。晶体硅中的杂质会影响其导电性能。工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98％左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅，其原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．步骤①中得到粗硅的化学方程式： B．已知中H元素化合价为-1，则电负性： C．以上流程中含硅元素的物质均属于共价晶体，熔点： D．由粗硅制备高纯硅的过程中，可循环使用的物质主要有HCl和H2 16.（2025高三·河北邯郸·一模）化学材料在科技创新中起支撑作用。下列涉及的材料不属于新型无机非金属材料的是 物品 选项 A．力箭一号T700的碳纤维材料壳体 B．宇航服使用的聚酯纤维 物品 选项 C．星地量子通信使用的光纤材料 D．华为自主研发的麒麟芯片 17.（2025·浙江绍兴·二模）三氯硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，是强还原剂且易水解。实验室通过反应Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g)制备SiHCl3，已知电负性：Cl>H>Si．下列说法正确的是 A．生成1mol H2，转移的电子数为2mol B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1 C．SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl和H2O D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，则该反应需在高温条件下自发进行 18.（2025·广西·三模）高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备： 已知：电负性 设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．反应②中，每消耗1 mol Si，转移的电子数为 B．反应①中，每生成1 mol Si，得到个 C．1 mol晶体硅中含共价键数为 D．反应③中，每消耗，生成1 mol Si 19.（2024·安徽滁州·一模）部分含Al或含Si物质的价类二维图如下，下列推断正确的是（其中为阿伏加德罗常数的数值） A．将木材浸入到g的水溶液可以防火 B．1mol晶体e中含有共价键的数目为 C．肯定存在a→b→c和a→e→f的直接转化 D．d→c和g→f的转化均可通过向溶液中加入足量盐酸来实现 20.（2025·山西·二模）《黑神话·悟空》作为国产第一部3A游戏，以中国经典文学著作《西游记》为蓝本，对山西多处名胜古迹进行实景扫描，游戏中形态各异的佛像，反映了古代匠人高超的技艺水平。雕塑的主要成分为硅酸盐及铁合金等，下列说法错误的是 A．硅酸盐雕塑佛像历经千年依然身形完好，这是由硅酸盐材料中硅氧四面体的特殊结构决定的 B．铁佛寺雕塑主要成分为铁合金，合金的熔点一般比各成分金属低 C．雕塑彩绘颜料都是以天然的矿物质手工加工而成，历经千年仍然色彩艳丽，其中用到的红色矿物颜料成分主要是硫化汞，常温下容易被空气中的氧气氧化 D．玻璃、陶瓷、水泥等硅酸盐材料属于传统无机非金属材料 21.（2025·湖北·一模）如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是 A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 22.（2025·贵州贵阳·一模）“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再制高纯硅。 Ⅰ．请回答： (1)工业制粗硅反应的化学方程式为 。 Ⅱ．某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。 已知有关信息： ①，； ②遇水剧烈水解，的熔点、沸点分别为、。 请回答下列问题： (2)装无水氯化钙的仪器名称是 。 (3)若拆去B装置，可能的后果是 (写出一个即可)。 (4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是 (写出一个即可)。 (5)已知在高温条件下易分解生成和。利用和制备新型无机非金属材料()的装置如图乙，写出该反应的化学方程式： 。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 (填序号)。 Ⅲ．请回答： (6)也是制取高纯硅的重要原料，它在浓的溶液中的反应方程式为 。 23.（2025·重庆九龙坡·一模）单晶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示意图。 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表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸点/℃ 57.7 12.8 — 315 — 熔点/℃ －70.0 －107.2 — — — 升华温度/℃ — — 180 300 162 请回答下列问题： (1)写出装置A中发生反应的化学方程式 。 (2)装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 ；装置F的作用是 。 (3)常用强碱溶液吸收尾气，反应的离子方程式为 。 (4)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是 (填写元素符号)。 (5)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是 。 24.（2025·安徽蚌埠·一模）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。工业上可用焦炭与石英砂(SiO2)的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO，SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备 SiCl4的装置示意图： 实验过程中，石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl4、AlCl3、FeCl3遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 沸点/℃ 57.7 — 315 熔点/℃ -70.0 — — 升华温度/℃ — 180 300 (1)装置B中的试剂是 ，装置 D 中制备SiCl4的化学方程式是 。 (2) D、E 间导管短且粗的作用是 。 (3)G中吸收尾气一段时间后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-，请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子(忽略空气中CO2的影响)。 【提出假设】假设1：只有SO32-；假设2：既无SO32-也无ClO-；假设3： 。 【设计方案进行实验】可供选择的实验试剂有：3 mol/L H2SO4、1 mol/L NaOH、0.01 mol/LKMnO4、溴水、淀粉-KI、品红等溶液。 取少量吸收液于试管中，滴加 3 mol/L H2SO4 至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中，分别进行下列实验。请完成下表： 序号 操作 可能出现的现象 结论 ① 向a试管中滴加几滴 溶液 若溶液褪色 则假设1成立 若溶液不褪色 则假设2或3成立 ② 向b试管中滴加几滴 溶液 若溶液褪色 则假设1或3成立 若溶液不褪色 假设2成立 ③ 向c试管中滴加几滴 溶液 假设3成立 25.（2025·湖北·一模）白炭黑(SiO2·H2O)广泛应用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如图所示： (1)蛇纹石用氧化物形式可表示为 。 (2)碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法：① ；② (任举两种)。 (3)过滤1得到的滤液的主要成分是 。 (4)滤液与盐酸反应的离子方程式为 。 (5)洗涤时，如何证明产品已洗涤干净？ 。 26.（2025·江苏盐城·一模）作为推行“低碳经济”的重要科技进步，太阳能光伏发电成为重要的新型能源。太阳能光伏发电最关键的材料是高纯硅，三氯甲硅烷()还原法是当前制备高纯硅()的主要方法，生产流程示意如下： (1)石英砂的主要成分是SiO2，其能与NaOH反应生成硅酸钠和水，则SiO2是 (酸性氧化物或碱性氧化物)，写出该反应化学方程式 。 (2)“精馏”也是蒸馏的一种形式，通过蒸馏可把液体混合物分离开，原理是利用混合物各成分的 (填“熔点”或“沸点”)不同。 (3)制取粗的反应为：(未配平)，该条件下，气体和足量硅充分反应生成气体和，则化学式为 。 (4)整个制备过程必须达到无水无氧，在H2还原SiHCl3过程中若混入O2，除了生成SiO2外，还可能引起的后果是 。 (5)为达到绿色化学和资源综合利用的目的，在生产过程中物质A需要循环使用，A的化学式是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 碳、硅及无机非金属材料 目录 一、题型精讲 题型01 考查碳及其化合物 1 题型02 考查硅及其化合物性质 4 题型03 考查传统硅酸盐材料 6 题型04 考查新型无机非金属材料 8 题型05 考查硅酸和硅酸盐 11 题型06 考查硅的性质及高纯硅的制法 14 题型07 考查二氧化碳的性质及其应用 17 题型08 考查与硅有关的综合实验 20 题型09 考查与硅有关的工艺流程 26 题型10 考查与碳元素的“价—类”二维图 32 二、靶向突破 题型01 考查碳及其化合物 1.碳及其化合物 (1)碳族元素 碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为ns2np2。 (2)碳的单质 ①碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。 ②几种单质的结构特点 金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。 【解题通法】CO与CO2的比较 CO CO2 物理性质 无色无味气体，密度比空气小，难溶于水 无色无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热炭反应②Mg在CO2中燃烧 与水反应 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应(石灰水) 无 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 用途 燃料；冶炼金属 灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等 【例1】科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　) A.CO2是自然界碳循环中的重要物质 B.CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原 C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料 D.CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料 【答案】C 【解析】CO2中C元素的化合价为＋4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误。 【变式1-1】 下列有关碳及其化合物的说法正确的是(　　) A.CO2不是导致温室效应的主要气体 B.CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同 C.金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D.在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 【答案】D 【解析】CO2是导致温室效应的主要气体，A错误；CO和CO2组成元素相同，但它们分子组成不同，化学性质不相同，B错误；单质是指只含有一种元素的纯净物，故金刚石、石墨是碳的单质，C60也是碳的单质，C错误；在高温条件下，碳能使CO2转变成CO，CO2＋C2CO，D正确。 【变式1-2】 在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是(　　) A.金刚石和石墨的熔点肯定比C60高 B.熔点：C60<C70<C90 C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应 D.金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体 【答案】C 【解析】金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定比C60高，故A正确；分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，因此熔点：C60<C70<C90，故B正确。 【变式1-3】下列叙述正确的是(　　) A.CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 B.因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D.SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物 【答案】C 【解析】CO2的熔、沸点低，可溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者都是酸性氧化物，和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体，脱离反应体系，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3弱，B错；SiO2和HF反应是SiO2的特殊性质，不能说明SiO2是两性氧化物，D错。 题型02 考查硅及其化合物性质 1.单质硅和二氧化硅 硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐等化合态的形式存在于地壳中。 (1)单质硅 ①晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 ②高纯硅的制备： (2)二氧化硅的性质 ①晶体类型：共价晶体。 ②酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ④与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 【易错警示】 (1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。 (2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。 (4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 (5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 【例2】从物质类别、元素化合价、物质所含元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。下列说法正确的是(　　) A.自然界中存在游离态的硅 B.SiO2中硅元素的化合价为＋4价，具有氧化性，能发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑ C.SiO2属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，也能与氢氟酸反应 D.H2SiO3属于弱酸，可由反应SiO2＋H2O===H2SiO3↓制得 【答案】B 【解析】硅元素是亲氧元素，所以自然界中无游离态的硅，Si均以SiO2或硅酸盐的形式存在，A错误；在反应SiO2＋2CSi＋2CO↑中，硅由＋4价变为0价，则二氧化硅是氧化剂，B正确；SiO2能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，SiO2不是两性氧化物，因为SiO2与氢氟酸反应生成的是SiF4与水，SiF4不是盐类，C错误；二氧化硅不能溶于水，不能直接制备硅酸，D错误。 【变式2-1】下列关于硅及其化合物的描述中正确的是(　　) A.SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维 B.在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaCO3CaOCaSiO3 C.硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应有关 D.在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO2SiCl4Si 【答案】B 【解析】SiO2可用于制造光导纤维的原因是其导光性能好，与硬度无对应关系，A错误；CaCO3高温分解生成CaO，CaO与SiO2在高温时反应生成CaSiO3，B正确；硅太阳能电池工作时，利用半导体的光电效应，将光能转化为电能，与氧化还原反应无关，C错误；SiO2不能与盐酸反应，D错误。 【变式2-2】下列说法不正确的是(　　) A.硅晶片是生产芯片的基础材料 B.芯片制造中的“光刻技术”是利用光敏树脂在曝光条件下成像，该过程涉及化学变化 C.硅在自然界中主要以单质形式存在 D.硅是应用最广泛的半导体材料 【答案】C 【解析】硅晶片是优良的半导体材料，是生产芯片的基础材料，故A正确；光敏树脂在曝光条件下成像时有新物质生成，属于化学变化，故B正确；硅元素在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，不存在硅单质，故C错误；硅是优良的半导体材料，可用于制造和生产芯片，故D正确。 【变式2-3】 下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是(　　) ①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，因此硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、难溶于水等特点 ②现代建筑物大量使用的沙子和水泥都是硅酸盐材料 ③水晶项链和石英玻璃都是硅酸盐材料 ④陶瓷是具有悠久历史的硅酸盐材料 ⑤硅单质是灰黑色有金属光泽的固体 ⑥硅单质是良好的导体材料 A.①④⑤ B.②③⑥ C.①②⑤ D.③④⑥ 【答案】A 【解析】①在硅酸盐中，硅和氧构成了硅氧四面体结构，结构稳定牢固，因此硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、难溶于水等特点，正确；②沙子的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，错误；③水晶和石英的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，错误；④陶瓷是传统的硅酸盐材料之一，正确；⑤硅单质是灰黑色有金属光泽的固体，正确；⑥硅单质是良好的半导体材料，错误；符合题意的为①④⑤，故选A。 题型03 考查传统硅酸盐材料 1.陶瓷 陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。 2.玻璃 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得的，玻璃可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。 3.水泥 普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 【例3】下列有关玻璃的说法不正确的是(　　) A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起 【答案】A 【解析】生产玻璃的原料是纯碱、石英和石灰石，A错误；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B正确；普通玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔化在一起的物质，C正确；玻璃中含有SiO2，它能够被碱溶液腐蚀SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，故盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，D正确。 【变式3-1】青釉瓷是中国最早出现的一种瓷器，分析青釉瓷器文物发现：主体是石英，还有一定量的莫莱石(3Al2O3·2SiO2)及少量的Fe2O3、CaO和MgO。下列说法正确的是(　　) A.石英晶体存在硅氧四面体顶角相连的螺旋长链结构 B.陶瓷是由氧化物组成的传统无机非金属材料 C.CaO遇水会生成Ca(OH)2，所以青釉器不可盛水 D.青釉瓷器呈青色是因为瓷体中含有Fe2O3 【答案】A 【解析】石英晶体是以硅氧四面体为基本结构单元，顶角相连形成螺旋长链结构，A正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，只是可表示成氧化物形式，不是由氧化物组成，B错误；微量的CaO与硅酸盐在高温下熔合，但不能与水反应，陶瓷可以盛水，C错误；Fe2O3是红棕色粉末状固体，青釉瓷的青色与Fe2O3无关，D错误。 【变式3-2】陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 【答案】A 【解析】“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红色，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。 【变式3-3】定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(　　) A.传统陶瓷是典型的绝缘材料 B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO C.陶瓷烧制的过程为物理变化 D.白瓷的白色是因铁含量较高 【答案】A 【解析】陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，A正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C错误；由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越高，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误。 题型04 考查新型无机非金属材料 1.新型陶瓷 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 2.新型陶瓷的种类与用途 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构 陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 可用于电力、交通、医疗等领域 3.碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料。 ①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 ②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表面积大，高强度，优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低，热导率高，具有很高的强度 用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 【例4】氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是(　　) A.反应①的氧化产物为CO2 B.粗硅中可能含有金刚砂 C.反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D.反应③的尾气可用图2所示装置吸收 【答案】B 【解析】反应①中C是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；金刚砂是SiC，焦炭加入过多，可能会生成SiC，B正确；加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，则不能通过加热NH4Cl制备NH3，C错误；反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误。 【变式4-1】碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是(　　) A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【答案】C 【解析】纳米管孔径较大，有很强的吸附作用，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性，故A正确；碳纳米管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳－碳σ键结合起来，所以熔点高，故B正确；碳纳米管只由碳原子构成，属于单质，不是有机化合物，故C错误；碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，故D正确。 【变式4-2】我国在航天、军事、天文等领域的发展备受世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是 (　　) A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“歼—20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料 C．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 【答案】 C　 【解析】钢铁为金属材料，A错误；碳纤维不是有机高分子材料，B错误；太阳能电池板的主要材料应是硅晶体，D错误。 【变式4-3】近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是(　　) A.富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B.Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C.“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D.二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 【答案】A 【解析】富勒烯、石墨烯和碳纳米管都是由碳元素组成的单质，均属于新型无机非金属材料，A项正确；碳化硅俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，B项错误；高温结构陶瓷的主要成分是氮化硅等，属于新型无机非金属材料，C项错误；二氧化硅不导电，可用于制造光缆是由于其能够传导光信号，D项错误。 题型05 考查硅酸和硅酸盐 1.硅酸 2.硅酸盐——硅酸钠 ①性质 硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。写出下列反应的离子方程式： 与盐酸反应：SiO＋2H＋===H2SiO3↓。 与CO2水溶液反应：SiO＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋CO。 ②用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3.硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2 。 【解题通法】硅酸盐氧化物形式的表示模板 ①氧化物的一般书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。 ②氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。 ③当计量数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8，将K2O·Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。 【例5】青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　) A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体 C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 【答案】B　 【解析】硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；虽然青石棉可用氧化物形式来表示，但不代表含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3 mol电子，而还原产物只有NO，故能使1 mol HNO3被还原。 【变式5-1】硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O===CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是(　　) A.当硅胶变粉红色说明硅胶失效了 B.SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D.当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力 【答案】B 【解析】由题中信息可知，硅胶吸水后，会变成CoCl2·6H2O(粉红色)，故变成粉红色后说明硅胶失效了，A正确；二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力，D正确。 【变式5-2】形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为　　　　　　　。 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为　　　　　　。 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)Si3　(2)Sin　(3)Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2) 【解析】(1)b含有氧原子的个数为9，含有3个四面体结构，则含有硅原子的个数为3，根据化合物中Si的化合价为＋4、氧元素的化合价为－2可知，b的化学式为Si3。(3)根据Sin可知，含有6个硅原子，该硅酸盐所带的负电荷为－12，设铍的个数为x，铝的个数为y，则2x＋3y=12，讨论可得x=3、y=2，其化学式为Be3Al2Si6O18或3BeO·Al2O3·6SiO2。 【变式5-3】白炭黑(可用SiO2·nH2O表示其组成)可广泛应用于日用化工、橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如下: 下列说法错误的是(　　) A.硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装 B.沉淀反应的离子方程式为Si C.蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键 D.用稀酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的C 【答案】A 【解析】硅酸钠水溶液有黏性，能黏合玻璃塞与试剂瓶口，因此不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装，A项错误；二氧化碳通入硅酸钠溶液中生成硅酸和碳酸钠，B项正确；蒸发“滤液”所得晶体为Na2CO3·xH2O，Na2CO3中含有离子键和极性共价键，H2O中含有极性共价键，C项正确；C可与H+反应:C+2H+===CO2↑+H2O，因此用稀酸洗涤沉淀可除去沉淀表面的C，D项正确。 题型06 考查硅的性质及高纯硅的制法 1.硅的性质 硅的性质在考查要注意的是其性质稳定，但能与发生一些比较特别的反应，如 Si 2.高纯硅在信息产业中的应用越来越广泛，其制取过程一般为： SiO2粗硅SiCl4高纯硅 （1)制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。 SiO2＋2CSi＋2CO↑。 （2）粗硅提纯 ①Si＋2Cl2SiCl4， SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 ②Si＋3HClSiHCl3＋H2， SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 【例6】高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4mol电子 C.步骤③中的反应为氧化还原反应 D.高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 【答案】D 【解析】步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；依据方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，反应中硅从＋4价降为0价，每生成1 mol Si，转移4mol电子，故B正确；步骤③氢气与三氯化氢硅反应生成硅和氯化氢，氢、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C正确；硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的基本原料，故D错误。 【变式6-1】科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．①和②互为可逆反应 C．该流程中需要隔绝空气 D．粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现 【答案】B 【解析】反应②中生成的HCl在反应①中循环利用，反应①中生成的H2在反应②中循环利用，A正确；反应①与反应②的反应温度不一致，不是可逆反应，B错误；高温条件下，Si、SiHCl3、H2都与O2反应，故需隔绝空气，C正确；SiO2不与HCl反应，不能通过上述途径制硅，D正确。 【变式6-2】实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 (　　) A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨 【答案】C 【解析】反应H2+SiHCl3Si+3HCl应在装置Ⅳ中进行，装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此需在水浴中加热，A错误；实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；硅单质不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2+，Fe2+被H2O2氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN溶液反应，溶液变红色，可以鉴定是否含有铁单质，C正确；用稀NaOH溶液制备氨，需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，且NH4Cl固体不是块状固体，因此不能用该装置制备氨，D错误。 【变式6-3】H2SO4-SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是(　　) A.合成1反应中H2作氧化剂 B.合成2的反应为SiF4＋NaAlH4===SiH4＋NaAlF4 C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 【答案】C 【解析】合成1中发生反应：Na＋Al＋2H2===NaAlH4，合成2中发生反应：NaAlH4＋SiF4===SiH4＋NaAlF4，H由0价变为－1价，化合价降低，氢气作氧化剂，故A、B正确；合成3中NaAlF4与硫酸反应生成HF，HF与二氧化硅反应生成SiF4，因此题中不能说明二氧化硅溶于硫酸，故C错误；四氢化硅分解为晶体硅和氢气，根据电负性分析，氢的电负性强于硅，硅元素显＋4价，化合价降低，因此晶体硅为还原产物，故D正确。 题型07 考查二氧化碳的性质及其应用 1.CO2与盐溶液的常见反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3 或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO ④CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时) CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时) 【易错警示】①CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。 ②CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO3-。 2.二氧化碳反应先后关系 当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。 如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。 【解题通法】CO2与碱反应产物的定量判断 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。 以CO2与NaOH溶液反应为例： CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下： 【例7】我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是(　　) A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应 【答案】D 【解析】酸雨是氮氧化物、二氧化硫的排放引起的，与二氧化碳无关，故A错误；由图可知，CaO、氢氧化钠等均可以循环利用，故B错误；高温反应炉需要消耗大量的能量，能量消耗较高，故C错误；由流程图可知，该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应，CaO和水的反应，氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解等，均没有涉及到氧化还原反应，故D正确。 【变式7-1】“碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO2的说法错误的是(　　) A.CO2是V形的极性分子 B.CO2可催化还原为甲酸 C.CO2晶体可用于人工增雨 D.CO2是侯氏制碱法的原料之一 【答案】A 【解析】CO2中C采取sp杂化，空间结构为直线形，CO2是非极性分子，A项错误；CO2在电催化下与氢气反应可以降低碳的化合价，生成一系列化合物，如CH4、CH2==CH2、CH3OH、HCOOH等，B项正确；干冰气化时吸收大量热量，使水蒸气液化而增雨，C项正确；侯氏制碱法的化学反应原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D项正确。 【变式7-2】海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是(　　) A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能 B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O C．影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等 D．光合作用，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】D 【解析】由题图知，CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化钙发生反应：2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，钙化生成CaCO3沉淀同时释放CO2，再经光合作用，形成有机物参与海洋碳循环。此过程中能将太阳能转化为化学能，故A正确；温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，所以影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等，故C正确；光合作用，碳由＋4价降为0价，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为0.4xNA，故D错误。 【变式7-3】中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2 B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶 C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质 D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2 【答案】B 【解析】NaOH溶液喷成雾状，可增大反应接触面积，提高CO2吸收率，A正确；环节a为Na2CO3和Ca(OH)2反应生成CaCO3，需从溶液中过滤出来再高温煅烧，故基本操作不是蒸发结晶，B错误；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；Na2CO3可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。 题型08 考查与硅有关的综合实验 【例8】三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为______________________________________； 判断制备反应结束的实验现象是______________________________________________。图示装置存在的两处缺陷是______________________________________________。 (2)已知电负性Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为___________________________。 (3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①______________________________________________， ②________________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为________(填标号)。测得样品纯度为________(用含m1、m2的代数式表示)。 【答案】(1)检查装置气密性　当管式炉中固体消失，烧瓶中无液体滴下　C、D之间没有吸水装置，缺少氢气的处理装置　(2)SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O (3)高温灼烧　冷却　AC　×100% 【解析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出，同时D可处理多余的氯化氢气体，据此解答。(1)制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时间后，接通冷凝装置，加热开始反应，制备反应结束时，Si完全反应，SiHCl3(常温下为无色液体)不再增加，则实验结束的现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加吸收水蒸气的装置，同时应增加氢气的处理装置；(2)已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为－1价，H元素的化合价为－1价，硅元素化合价为＋4价，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O；(3)m1 g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2 g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)＝mol，样品纯度为×100%＝×100%。 【变式8-1】（2025·甘肃白银·二模）12-钨硅酸是一种环境友好型催化剂．可采用下列实验装置和实验步骤制备少量12-钨硅酸。 已知：①乙醚沸点为34.6℃，密度小于水，有毒，微溶于水； ②强酸条件下，与乙醚形成密度大于水且难溶于水的油状醚合物。 【实验装置】 【实验步骤】 ⅰ．称取于三颈烧瓶中，加入20mL蒸馏水溶解，启动磁力加热搅拌器，使温度保持在60℃左右。 ⅱ．用10mL温度为60℃的蒸馏水溶解(过量)，将溶液转移至恒压漏斗，逐滴滴入三颈烧瓶中至全部滴完。 ⅲ．再向恒压漏斗中加入10mL浓盐酸，先用10min向三颈烧瓶逐滴滴入2mL浓盐酸，再用15min滴入剩余的浓盐酸，搅拌反应液30min。 ⅳ．将全部反应混合液转移至分液漏斗中，加入乙醚，再分多次加入浓盐酸，充分振荡，萃取，静置；将油状醚合物转移至蒸发皿，加少量水，水浴蒸发至溶液表面有晶膜出现，冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，得纯净产品7.44g。 回答下列问题： (1)仪器X的名称是 ；相对于仪器，该实验中使用仪器X的优点是 。 (2)生成的化学方程式是 。 (3)“步骤ⅲ”采用较长时间逐滴滴入10mL浓盐酸，而不是一次性加入，可能原因是 。 (4)“步骤ⅳ”加入乙醚、浓盐酸萃取静置后，油状醚合物从分液漏斗的 (填“上”或“下”)口取出；该萃取操作必须在通风条件下进行，原因是 。 (5)理论上12-钨硅酸的产率为 %。 (6)盛放溶液的恒压漏斗在使用后应用蒸馏水对活塞及恒压漏斗进行多次洗涤。目的是 。 【答案】(1) 球形冷凝管 球形冷凝管与冷凝水的接触面积大，冷却效果更好 (2) (3)减少浓盐酸的挥发，提高原料利用率或防止产生某些副反应等 (4) 下 防止实验者被HCl、乙醚毒害 (5)77.5 (6)溶液常用作玻璃黏合剂，可使玻璃活塞发生粘连而不能旋转，故须用蒸馏水洗涤恒压漏斗活塞及恒压漏斗 【分析】将钨酸钠置于三颈烧瓶中，加入蒸馏水溶解，再用温度为60℃的蒸馏水溶解(过量)硅酸钠，逐滴滴入三颈烧瓶中至全部滴完。再向三颈烧瓶逐滴滴入浓盐酸，发生反应，将反应后的液体转移至分液漏斗中，加入乙醚，多次加入浓盐酸，充分振荡，萃取，静置，分出油状醚合物转移至蒸发皿，水浴蒸发至溶液表面有晶膜出现、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，得到产品。 【解析】（1）由图可知仪器X为球形冷凝管；与直形冷凝管相比，仪器球形冷凝管与冷凝水的接触面积大，冷却效果更好。 （2）根据实验步骤，可知钨酸钠、硅酸钠、浓盐酸反应生成，反应的化学方程式为； （3）因反应需在60℃条件下进行，一次性加入浓盐酸，会导致部分浓盐酸挥发，故采用较长时间逐滴滴入浓盐酸以减少浓盐酸的挥发，提高原料利用率；一次性加入浓盐酸也可能会引发某些副反应，所以“步骤ⅲ”采用较长时间逐滴滴入10mL浓盐酸。 （4）与乙醚形成的油状醚合物密度大于水且难溶于水，萃取静置后，油状醚合物从分液漏斗下口放出。“步骤ⅳ”萃取操作涉及易挥发的浓盐酸、乙醚，且HCl、乙醚有毒，该操作必须在通风条件下进行，防止实验者被毒害。 （5）的物质的量为0.04mol，根据W元素守恒，理论上生成的质量为 ，理论上12-钨硅酸的产率为； （6）溶液常用作玻璃黏合剂，可使玻璃活塞发生粘连而无法打开，所以盛放溶液的恒压漏斗在使用后应用蒸馏水对活塞及恒压漏斗进行多次洗涤。 【变式8-2】（2025·辽宁沈阳·三模）一种利用与硅合成并提纯的装置如下图所示。的熔点、沸点，易燃、易水解。 请回答下列问题： (1)装置4中的作用为 。 (2)装置2、3、5的加热顺序为 。 (3)该装置存在的缺陷是 。 (4)制备完毕后，将装置5与6之间的活塞关闭，从而提纯。提纯操作时应 、 （填“打开”或“关闭”）。 (5)采用如下方法测定溶有少量的纯度。样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，还需①高温灼烧、②冷却、③称量等操作，所得固体氧化物质量为。实验操作①、②需使用下列仪器中的 （填标号）。测得样品纯度为 （用含a、b的代数式表示）。 【答案】(1)除去HBr中混有的Br2 (2)325 (3)缺少尾气处理装置 (4)关闭 打开 (5)AC 【分析】由于的熔点、沸点，易燃、易水解，先通入氢气将装置中的空气排除，1中氢氧化钾固体干燥氢气，打开分液漏斗活塞，在2中生成溴蒸气，修增强和氢气的混合气体在3中载铂石棉作催化剂的条件下发生反应生成溴化氢气体，由于溴化氢气体中混有未反应的溴蒸气，用4中的溴化亚铁将溴蒸气除去，溴化氢进入5中于硅单质反应，生成和氢气，由于沸点较低，用6装置进行收集，制备完毕后，将装置5与6之间的活塞关闭，利用蒸馏法提纯，据此回答。 【解析】（1）由分析得，装置4中的作用为除去HBr中混有的Br2； （2）装置2、3、5的加热顺序为，先加热3处的装置，防止溴蒸气损失，提高原子利用率，在加热2处的装置，生成溴蒸气，溴蒸气和和氢气在3处生成溴化氢气体，最后加热5处装置，硅和溴化氢反应生成和氢气； （3）由于溴化氢不能直接排放到空气中，故该装置存在的缺陷是缺少尾气处理装置； （4）制备完毕后，将装置5与6之间的活塞关闭，从而提纯，提纯是采用的是蒸馏法，操作时应将关闭，防止逸出，应将打开，收集； （5）采用如下方法测定溶有少量的纯度。样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，还需①高温灼烧、②冷却、③称量等操作，所得固体氧化物质量为。实验操作①为高温灼烧，需要的仪器有、②为冷却需使用下列仪器中的坩埚，由于易水解，还需要干燥剂；由硅守恒得，，则，样品纯度为。 【变式8-3】（2025·安徽·二模）实验室用还原(沸点：，易与水反应)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置已略去)。 回答下列问题： (1)装置I中发生反应的离子方程式为 。 (2)装置II盛装的是 ，作用是 ；装置III水浴加热的目的是 。 (3)实验开始时应先 ，再 ，这样操作的目的是 。 (4)装置导出的气体在空气中易形成白雾，写出装置中发生反应的化学方程式： 。 (5)可利用高纯硅制备甲硅烷，其转化过程为高纯硅(同时有生成)。反应②中生成与的体积之比为 。 【答案】(1)Zn+2H+=Zn2++H2↑ (2) 浓硫酸 干燥氢气 将SiHCl3气化后与氢气在石英管中反应 (3)打开活塞K 加入SiHCl3 排尽装置中的空气 (4)H2+SiHCl3Si+3HCl (5)1:4 【分析】锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，氢气中含有水蒸气，先用浓硫酸干燥氢气，用氢气排出装置内的空气后再加热石英管，将SiHCl3放入到温度高于32℃的盛水烧杯的烧瓶中，将SiHCl3气化后与氢气在石英管中反应。 【解析】（1）锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑； （2）根据分析可知装置II盛装的是浓硫酸，用于干燥氢气，装置III水浴加热的目的是将SiHCl3气化后与氢气在石英管中反应； （3）实验开始时应该先打开活塞K，生成氢气排尽装置中的空气，然后加入SiHCl3； （4）H2和SiHCl3反应生成Si和HCl ，HCl遇到空气中的水蒸气产生白雾，故方程式为H2+SiHCl3Si+3HCl； （5）反应②的方程式为Mg2Si+4NH4Cl=2MgCl2+SiH4↑+4NH3↑，则生成的SiH4与NH3的体积之比为1:4。 题型09 考查与硅有关的工艺流程 【例9】二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。 回答下面问题： (1)碳元素和硅元素都位于周期表的________族，非金属性较强的是________(填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱________(填“是”或“否”)。利用上述转化关系，再写出一种能比较碳和硅元素的非金属性强弱的方程式_______________________。 (2)光导纤维是一种良好的通讯材料，其成分是________(填化学式)，高纯硅是制造半导体芯片的基础原材料，由上述转化关系可知，工业上利用氢气制备高纯硅的化学方程式为_____________________________。 (3)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因___________________________________________ (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是_____________________。 (4)制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式___________________________________、________________________________。 SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于________(填“离子”或“共价”)化合物。 【答案】(1)ⅣA　C　否　Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ (2)SiO2　SiCl4＋2H2Si＋4HCl (3)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (4)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑　CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑　共价 【解析】(1)C与Si属于同一主族，C与Si的最外层电子数都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族从上至下，元素的非金属性逐渐减弱，所以非金属性C>Si；工业上制备粗硅的反应不能比较出碳和硅元素的非金属性强弱，因为该反应产生的CO是气体，CO离开体系后，反应持续正向进行；将CO2通入硅酸盐溶液中，可制取出比碳酸酸性还弱的硅酸，就可证明非金属性C>Si，其反应方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；(2)SiO2可用来制做光导纤维；工业上利用氢气和四氯化硅来制备高纯硅，其化学方程式为SiCl4＋2H2Si＋4HCl；(3)玻璃中的成分SiO2能和NaOH发生反应，产生具有黏性的硅酸钠，玻璃塞粘在瓶口不能被打开，其反应原理是2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O；SiO2能和酸反应的只有HF，其反应方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；(4)SiO2能和Na2CO3反应产生Na2SiO3，也能和CaCO3反应产生CaSiO3，其反应方程式分别为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑；SiC是两种不同的非金属元素用共价键构成的共价化合物。 【变式9-1】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流化床反应器内的主反应：Si＋3HClSiHCl3＋H2； ②还原炉内的主反应：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)，可以用蒸馏的方法加以分离，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________。 【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(任写两条即可) (4)各组分沸点相差较大 (5)H2、HCl 【解析】(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和水，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)二氧化硅与焦炭在高温条件下反应生成粗硅和CO：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，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。 【变式9-2】（2025·四川·一模）氮化硅()是一种电绝缘性好的耐高温结构陶瓷材料，化学性质稳定。一种用工业硅(含少量铁、铜)合成氮化硅的工艺流程如下： 已知：①原料中的采用空气分离法制备；②整个流程中，Fe、Cu不与反应。 (1)硅块进氮化炉之前要先粉碎的原因是 ；净化时，铜屑的作用是 。 (2)试剂X宜选择 (填字母)；“酸洗”可除去 (填化学式)。 a．稀盐酸     b．稀硝酸     c．稀硫酸 (3)氮化硅的另一制备方法为用硅粉作硅源、叠氮化钠()作氮源，直接燃烧生成氮化硅和一种单质，该反应的化学方程式为 ，若该反应共转移12mol，则生成 g氮化硅。 (4)试推测氮化硅主要有以下哪些用途： (填字母)。 a．制作餐具    b．制作坩埚    c．制作耐高温轴承    d．做半导体 【答案】(1) 增大接触面积，加快反应速率 除去原料气中残存的氧气 (2) b Cu、Fe (3) 9Si+4NaN33Si3N4+4Na 140 (4)bc 【分析】将N2分别经过无水氯化钙、铜屑、硅胶除去水和氧气；净化后的N2在氮化炉中与粉碎的硅在1200～1400℃反应生成氮化硅，制取的氮化硅中混有Cu、Fe，用硝酸酸洗除去杂质，再用蒸馏水水洗、后处理得到纯净的氮化硅，据此分析解答。 【解析】（1）粉碎硅块可增加与氮气的接触面积，加快反应速率；原料中的N2是采用空气分离法制备的其中混有少量氧气，Cu能与氧气反应，铜屑可以除去原料气中的氧气； （2）盐酸、稀硫酸均不与Cu反应，氮化硅中混有铜粉，为除去混有的Cu，可选择硝酸，Cu、Fe与稀硝酸能够反应，而氮化硅与稀硝酸不反应，故答案为：b；Cu、Fe； （3）硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源，直接燃烧发生置换反应生成氮化硅，同时生成Na，反应的化学方程式为9Si+4NaN33Si3N4+4Na，该反应3Si3N4~36e-，故转移12mol，则生成1mol氮化硅，质量为140g。 （4）氮化硅形成共价晶体，是一种电绝缘性好的耐高温结构陶瓷材料，化学性质稳定，由此可推测氮化硅的用途为：b．制作坩埚、c．制作耐高温轴承，故选bc。 【变式9-3】（2025·河北衡水·一模）吹沙填海是在填海点的周围用吹沙的方式堆沙造地。海水流出目标圈外，沙留在圈内，渐渐地圈内的海面就被不断吹进的沙填成了陆地，再用强夯机压实松土。高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： 已知：SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气。 回答下列问题： (1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒，SiO2的晶体类型为 ，其属于 (填“酸性”或“碱性”)氧化物。化学上常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，例如青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]可表示为 。 (2)在硅酸盐中，SiO四面体(图甲为其俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构。如图乙所示为一种无限长单链结构的多硅酸根的一部分，其中Si原子的杂化方式为 ，该多硅酸根的最简式为 。 (3)工业上用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造的粗硅中往往含有SiC，若粗硅中Si和SiC的物质的量之比为2∶1，则①的化学方程式为 。 (4)流程③提纯SiHCl3的操作名称为 。以上①~⑤的流程中，包含置换反应的是 (填序号)。整个操作流程都需隔绝空气，原因是 、 (答出两条即可)。 (5)神舟十四号飞船成功发射标志着我国航天事业再上新台阶。氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件，在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为 。 【答案】(1)共价晶体 酸性 Al2O3•2SiO2•2H2O (2) sp3 SiO32- (3)3SiO2+7C2Si+SiC+6CO↑ (4) 蒸馏 ①②④ 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 (5)8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl 【分析】石英砂中主要成分是SiO2，与C在高温下发生反应，得到粗硅，粗硅与HCl在300°C发生反应，生成粗SiHCl3，粗SiHCl3中含有少量SiCl4，根据二者沸点不同，可以采取蒸馏的方法分离，纯SiHCl3在1084°C条件下与H2反应生成高纯硅，化学方程式为。石英砂与焦炭在高温的氮气流中反应制得氮化硅，反应的化学方程式为。 【解析】（1）SiO2的结构为共价键结合成的空间网状结构，所以为共价晶体；SiO2能和碱反应生成盐和水，为酸性氧化物；化合物Al2Si2O5(OH)x中，Al为+3价，Si为+4价，OH-为-1价，根据化合物中元素正负化合价代数和等于零得，求得，将硅酸盐化学式改写成相应的氧化物的形式，按照活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·的顺序来书写，同时要保证原子总数、化合价不变，按化合价分别写化学式，如有多个原子就在前面加上系数，可得出答案为。 （2）由硅酸盐的结构可知，每个硅原子与4个氧原子相结合形成硅氧四面体结构，则硅原子的杂化方式为sp3 杂化；硅氧四面体结构中1个硅原子、2个氧原子为1个四面体所拥有，2个氧原子为2个四面体所拥有，则氧原子的个数为，则硅酸盐中硅氧原子的个数比1∶3，由化合价代数和为0可知，硅酸盐的最简式为SiO32-。 （3）根据氧化还原反应反应中得失电子守恒及质量守恒可写出化学方程式为3SiO2+7C2Si+SiC+6CO↑。 （4）根据分析，流程③提纯SiHCl3的操作是蒸馏；以上①~⑤的流程中，①②④均属于置换反应；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。 （5）Na作还原剂，CCl4作氧化剂，反应的化学方程式为8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl。 题型10 考查与碳元素的“价—类”二维图 【例10】如图是碳元素的“价—类”二维图，下列有关说法不正确的是(　　) A.a是最简单的有机化合物 B.b在高温下被SiO2氧化成e C.d与血红蛋白结合的能力比O2强 D.将氨气和e通入饱和食盐水中可得到NaHCO3 【答案】B 【解析】CH4是最简单的有机化合物，A正确；b是单质C，e是CO2，C在高温下被SiO2氧化成CO，不是CO2，B错误；d为CO，CO与血红蛋白结合的能力比O2强，C正确；e是CO2，将氨气和CO2通入饱和食盐水反应生成NH4Cl和NaHCO3，D正确。 【变式10-1】（2025·河北张家口·二模）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．a中可能含有非极性键 B．b存在多种同素异形体 C．c不属于酸性氧化物 D．d转化为e可通过化合反应实现 【答案】A 【分析】根据含碳物质化合价分析可知，a为CH4，b为碳单质（如：金刚石、石墨），c为CO，d为CO2，e为碳酸盐或碳酸氢盐； 【解析】a为CH4，不含非极性共价键，故A符合题意；b为碳单质，比如：金刚石、石墨，存在多种同素异形体，故B不符合题意；c为CO，不属于酸性氧化物，故C不符合题意；若e为NaHCO3，d转化为e则发生CO2+H2O+ Na2CO3=2NaHCO3，属于化合反应，故D不符合题意；故选A。 【变式10-2】（2025·广东深圳·一模）“价-类”二维图可以表示元素化合价与物质类别之间的关系，图中的a、b、c、d、e代表常见的含碳物质，下列说法错误的是 A．由a得到e至少要经过三步化学反应 B．e可能难溶于水 C．c和水反应生成d D．b和氧气反应生成c 【答案】A 【解析】a是含碳元素的单质，e点所示物质是一种碳酸盐，从 a到e两步即可实现，即碳与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，二氧化碳与碱反应即可得到碳酸盐，A错误；e点所示物质是一种盐，其中碳元素显+4价，即是碳酸盐，碳酸盐中的碳酸钙、碳酸钡等难溶于水，B正确；c点所示的物质是二氧化碳，d点所示物质是一种酸，其中碳元素显+4价，所以该物质是碳酸，二氧化碳和水反应生成碳酸，C正确；b、c均为含碳的氧化物，b中碳元素显+2价，所以b点表示的是一氧化碳，c中碳元素显+4价，所以c点所示的物质是二氧化碳，在点燃的条件下，一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，D正确；故选A。 【变式10-3】（2025·山东·一模）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．固态p可做制冷剂用于人工降雨 B．p转化为r可通过化合反应来实现 C．m转化为n或o的反应均释放能量 D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 【答案】C 【分析】依据价类二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、o为CO、p为CO2、r为碳酸盐。 【解析】p为二氧化碳，可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；二氧化碳与氧化钙反应生成盐碳酸钙，是化合反应实现，B项正确；甲烷转化为碳单质是分解反应，吸收热量，转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨等，石墨既存在共价键也存在范德华力，D项正确；故选C。 1.（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是 A．室温下与碳不发生反应，高温下可生成和 B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯 C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康 D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康 【答案】B 【解析】高温下SiO2与碳发生反应生成Si和CO，A正确；苯的溴代反应需催化剂，仅升温无法生成溴苯，B错误；硒化合物(如硒化氢)多数有毒，但硒是人体必需的微量元素，微量摄入有益健康，过量则有害，C正确；镇痛类生物碱的双重作用描述正确，例如吗啡等生物碱可用于镇痛治疗，但滥用会导致成瘾和健康危害，D正确；故选B。 2.（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si： 【答案】B 【分析】稻壳在一定条件下制备纳米SiO2，纳米SiO2和Mg在650℃发生置换反应生成MgO和纳米Si，加盐酸将MgO转化为MgCl2，过滤、洗涤、干燥得到纳米Si。 【解析】SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O，A正确；盐酸参与的反应为：MgO+2HCl=MgCl2+H2O，该反应是非氧化还原反应，盐酸体现酸性，没有体现还原性，B错误；高纯硅可以将太阳能转化为电能，故可用于制硅太阳能电池，C正确；SiO2和Mg在650℃条件下发生置换反应得到MgO和纳米Si，反应的化学方程式为，D正确；故选B。 3.（2025·陕晋青宁卷卷）下列有关物质性质与用途对应关系错误的是 A．单晶硅熔点高，可用于制造芯片 B．金属铝具有还原性，可用于冶炼金属 C．浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂 D．乙炔燃烧火焰温度高，可用于切割金属 【答案】A 【解析】单晶硅用于制造芯片主要因其半导体性质，而非熔点高，熔点高与用途无直接关联，A错误；金属铝还原性强，可通过铝热反应冶炼金属（如Fe、Mn等），B正确；浓硫酸吸水性使其可干燥中性/酸性气体（如H2、CO2），C正确；乙炔燃烧产生高温氧炔焰（约3000℃），可熔化金属进行切割，D正确；故选A。 4.（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) 【答案】A 【解析】劳动英雄模范碑通常由石材或混凝土制成，属于无机非金属材料（如硅酸盐类），A符合题意；红军党员登记表为纸质材料，主要成分是纤维素（有机高分子材料），B不符合题意；铁工具由金属铁制成，属于金属材料，C不符合题意；皮箱由皮革（动物蛋白质加工而成，属于有机材料）制成，D不符合题意；故选A。 5.（2024·天津卷）关于天津博物馆典藏文物的相关化学知识，判断错误的是 A．太保鼎(西周)的材质是青铜，青铜属于合金 B．《雪景寒林图》(北宋)的材质是绢(蚕丝织品)，绢属于天然高分子制品 C．白釉龙柄联腹传瓶(隋)，其材质是陶瓷，陶瓷属于无机非金属材料 D．乾隆款珐琅彩芍药雄鸡图玉壶春瓶(清)，其珐琅彩由物颜料经高温烧制而成，该颜料属于有机化合物 【答案】D 【解析】青铜是铜锡合金，属于合金，A正确；蚕丝织品的主要成分是蛋白质，属于天然高分子材料，B正确；陶瓷是硅酸盐材料，属于无机非金属材料，C正确；珐琅彩的矿物颜料多为金属氧化物或无机盐，属于无机化合物，D错误；故选D。 6.（2024·江西卷）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 【答案】C 【解析】青花瓷上的蓝色花纹是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，A错误；釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质，通常由无机物质组成，如硅酸盐、氧化物等，B错误；青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确；青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红色，D错误；故选C。 7.（2025·广东·三模）下边是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是 A．a是最简单的有机化合物 B．b在高温下被氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力比强 D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到m 【答案】B 【解析】化合价为-4价的碳元素氢化物为CH4，是最简单的有机化合物，A正确；b是单质C，e是CO2，C在高温下被SiO2氧化成CO，不是CO2，B错误；d为CO，CO与血红蛋白结合的能力比O2强，C正确；e是CO2，将氨气和CO2通入饱和食盐水反应生成NH4Cl和NaHCO3，则可得到碳元素化合价为+4价的盐m：NaHCO3，D正确；故选B。 8.（24-25高三上·云南丽江·一模）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如下，下列说法正确的是 已知电负性：H—2.1、Si—1.8、Cl—3.0，NA为阿伏加德罗常数的值。 A．由生成粗硅的反应可推知还原性：C>Si B．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 C．上述工艺生产中循环使用的物质除H2外，还有HCl D．还原炉中生成1 mol Si时，相应反应转移电子数为2NA 【答案】C 【分析】工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅，在流化床反应器中粗硅与HCl反应生成SiHCl3等，还原炉中氢气还原SiHCl3得到高纯硅。 【解析】生成粗硅的反应为SiO2+2CSi+2CO↑，CO气体逸出促进反应发生，并不能说明碳的还原性强于硅，而根据元素周期律可知，第ⅣA族元素从上到下金属性逐渐增强，则Si的还原性强于C，A错误；SiO2与HF的反应为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O，四氟化硅不属于盐，该反应不能说明二氧化硅为碱性氧化物，SiO2能和NaOH等碱反应生成硅酸盐和水，属于酸性氧化物，B错误；流化床反应器中发生反应Si+3HClSiHCl3+H2，还原炉中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl，所以该工艺生产中循环使用的物质除H2外，还有HCl，C正确；由电负性数据可知SiHCl3中H为-1价，Si为+4价，结合C项分析可知，还原炉中生成1 mol Si转移电子数为4NA，D错误；故选C。 9.（2025·浙江·三模）已知甲硅烷能与高锰酸钾溶液发生反应：。下列说法正确的是 A．该反应是在强酸性环境中进行的 B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色 C．沸点比低 D．该反应中被还原 【答案】C 【解析】若是强酸性，则硅酸根离子会变成硅酸沉淀，A错误；溶液紫红色褪去，B错误；和都是非极性分子，前者相对分子质量小，分子间作用力小，沸点低，C正确；中H化合价升高，做还原剂，被氧化，D错误；故选C。 10.（2025高三·吉林长春·一模）中华文明源远流长，下列古文物主要由硅酸盐材料制成的是 A．九霄环佩木古 B．河姆渡出土陶灶 C．云龙纹丝绸 D．曾侯乙青铜编钟 【答案】B 【解析】九霄环佩木古琴主要构成是木材，为植物纤维，A错误；陶灶属于陶器，由硅酸盐制成，B正确；丝绸为动物蛋白，C错误；曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误；故选B。 11.（2025·湖北武汉·一模）半导体设备是现代军事装备和国防安全的基础设施，工业制备高纯硅涉及的主要反应为：①；②；③。设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是 A．2.8g硅晶体中含单键数为0.2NA B．反应②中每生成1molH2转移电子数为2NA C．1molSiHCl3中Si原子的价层电子对数为4NA D．3.0gC18O中含中子数为1.6NA 【答案】B 【解析】硅晶体中每个Si原子形成4个Si-Si键，每个键被2个Si 原子共用，2.8g 硅的物质的量为0.1mol，含单键数为 0.2NA，A正确；在反应中，Si的化合价由0升高到+4价，转移4个电子，生成一个H2分子，故每生成1molH2转移电子数为4NA，B错误；SiHCl3中Si原子的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），1mol含4NA，C正确；C18O的摩尔质量为 30g/mol，3.0g为0.1mol；中子数=(12-6)+(18-8)=16，故含中子数 1.6NA)，D正确；故选B。 12.（2025·江西·一模）唐代诗人陆龟蒙的《秘色越器》中“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”赞誉了越窑秘色青瓷。陶瓷品的制作过程包括练泥、拉胚、成型、干燥和烧成等。下列说法正确的是 A．诗句里的“翠色”来自氧化铜 B．制陶瓷的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C．陶瓷烧制的过程仅发生了物理变化 D．新型陶瓷碳化硅不仅可用作耐高温结构材料，还可用作耐高温半导体材料 【答案】D 【解析】青瓷的“翠色”主要来源于釉料中的铁元素，在高温还原气氛下，Fe3+被还原为Fe2+，形成氧化亚铁（FeO）或含铁硅酸盐，呈现青色；氧化铜（CuO）在高温氧化环境中呈黑色，并非青瓷颜色的来源，故A错误；陶瓷的主要原料是黏土（含铝硅酸盐），而纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，故B错误；陶瓷烧制过程中，黏土中的矿物质（如高岭石）在高温下发生脱水、分解及重结晶等化学变化，形成硅酸盐结构，并非仅发生了物理变化，故C错误；碳化硅（SiC）属于新型陶瓷，具有高熔点、高硬度及半导体性质，可同时作为耐高温结构材料和耐高温半导体材料，故D正确；故选D。 13.（24-25高三上·山东临沂·期末）材料是人类社会物质文明进步的重要标志之一。下列说法正确的是 A．碳纤维和玻璃纤维均属于有机高分子材料 B．塑料航天面窗属于新型无机非金属材料 C．铁磁流体机器人中，驱动机器人的磁铁为 D．二氧化硅是人工智能领域中重要的半导体材料 【答案】C 【解析】碳纤维不属于有机物，故A错误；塑料属于有机高分子材料，故B错误；磁铁主要成分为，故C正确；硅单质是人工智能领域中重要的半导体材料，故D错误；故选C。 14.（2025·河南·一模）1月22号，河南博物院、郑州博物馆推出了“太平。如意——河南博物院藏明清珍宝展”，希望大家在欣赏珍宝的同时，了解中国吉祥文化，感悟中国古代工匠精神，下列描述错误的是 A．“瑞瓷纳福”所用瓷器属于硅酸盐材料 B．“金银同辉”属于合金材料 C．“吉象雅珍”所用象牙的主要成分羟基磷灰石属于有机物 D．“玉意嘉祥”属于硅酸盐材料 【答案】C 【解析】瓷器主要成分为硅酸盐，属于硅酸盐材料，A正确；金银属于金属单质，熔融后变成合金，B正确；羟基磷灰石的化学式为Ca5(PO4)3(OH)，属于无机盐，C错误；玉器主要成分为硅酸盐，属于硅酸盐材料，D正确；故选C。 15.（2025高三·山东淄博·一模）硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。晶体硅中的杂质会影响其导电性能。工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98％左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅，其原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．步骤①中得到粗硅的化学方程式： B．已知中H元素化合价为-1，则电负性： C．以上流程中含硅元素的物质均属于共价晶体，熔点： D．由粗硅制备高纯硅的过程中，可循环使用的物质主要有HCl和H2 【答案】D 【分析】石英砂加焦炭在高温条件下反应得到粗硅，粗硅与HCl在573K以上加热生成粗SiHCl3，精馏得到纯的SiHCl3，在1357K与氢气反应生成高纯硅； 【解析】步骤①中得到粗硅生成CO，反应的化学方程式：，A错误；已知SiHCl3中H元素化合价为-1，H的电负性大于Si，B错误；SiHCl3为分子晶体，C错误；粗硅与HCl反应得到H2和SiHCl3，SiHCl3再与H2反应得到HCl和Si，可循环使用的物质主要有HCl和H2，D正确；故选D。 16.（2025高三·河北邯郸·一模）化学材料在科技创新中起支撑作用。下列涉及的材料不属于新型无机非金属材料的是 物品 选项 A．力箭一号T700的碳纤维材料壳体 B．宇航服使用的聚酯纤维 物品 选项 C．星地量子通信使用的光纤材料 D．华为自主研发的麒麟芯片 【答案】B 【解析】力箭一号T700的碳纤维材料壳体主要成分是碳的一种单质，属于新型无机非金属材料，A不合题意；宇航服使用的聚酯纤维属于有机高分子材料，不是新型无机非金属材料，B符合题意；星地量子通信使用的光纤材料主要成分是SiO2，属于新型无机非金属材料，C不合题意；华为自主研发的麒麟芯片主要成分是晶体硅，属于新型无机非金属材料，D不合题意；故选B。 17.（2025·浙江绍兴·二模）三氯硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，是强还原剂且易水解。实验室通过反应Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g)制备SiHCl3，已知电负性：Cl>H>Si．下列说法正确的是 A．生成1mol H2，转移的电子数为2mol B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1 C．SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl和H2O D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，则该反应需在高温条件下自发进行 【答案】B 【解析】电负性：Cl>H>Si，Si-H中，电子对偏向于H，则SiHCl3中Si为+4价，根据方程式：Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2，转移了4个电子，故生成1molH2，转移的电子数为4mol，A错误；在该反应中HCl是氧化剂，在参加反应的3个H中，1个化合价降低到-1价，2个化合价降低到0价；Si化合价由0升高到+4价，做还原剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1，B正确；SiHCl3水解的化学方程式为：，SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl、H2和H2O，C错误；上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，，正向是熵减反应，，则该反应自发进行需，可知需要在低温条件下，D错误；故选B。 18.（2025·广西·三模）高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备： 已知：电负性 设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．反应②中，每消耗1 mol Si，转移的电子数为 B．反应①中，每生成1 mol Si，得到个 C．1 mol晶体硅中含共价键数为 D．反应③中，每消耗，生成1 mol Si 【答案】A 【解析】电负性，可知SiHCl3中Si显+4价，反应②中每消耗1 mol Si转移电子的物质的量为4mol，转移电子数为，故A正确；反应①中二氧化硅和焦炭反应生成的是粗Si和CO，故B错误；晶体Si中，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，所以1 mol晶体硅中含共价键数为，故C错误；未标注标准状况下，的物质的量不一定是1mol，故D错误；故选A。 19.（2024·安徽滁州·一模）部分含Al或含Si物质的价类二维图如下，下列推断正确的是（其中为阿伏加德罗常数的数值） A．将木材浸入到g的水溶液可以防火 B．1mol晶体e中含有共价键的数目为 C．肯定存在a→b→c和a→e→f的直接转化 D．d→c和g→f的转化均可通过向溶液中加入足量盐酸来实现 【答案】A 【分析】分析含Al或含Si物质可知，a为Al或Si，b为，c为，d为，e为，f为H2SiO3，g为，据此作答。 【解析】g的水溶液为的水溶液，的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂，故A正确；晶体e为晶体，晶体中每个Si原子与4个O原子形成共价键，含有，故B错误；不能一步反应生成，也不能一步反应生成，故C错误；d为，向溶液中加入足量盐酸生成的是AlCl3溶液，g为，向溶液中加入足量盐酸生成的是H2SiO3，故D错误；故选A。 20.（2025·山西·二模）《黑神话·悟空》作为国产第一部3A游戏，以中国经典文学著作《西游记》为蓝本，对山西多处名胜古迹进行实景扫描，游戏中形态各异的佛像，反映了古代匠人高超的技艺水平。雕塑的主要成分为硅酸盐及铁合金等，下列说法错误的是 A．硅酸盐雕塑佛像历经千年依然身形完好，这是由硅酸盐材料中硅氧四面体的特殊结构决定的 B．铁佛寺雕塑主要成分为铁合金，合金的熔点一般比各成分金属低 C．雕塑彩绘颜料都是以天然的矿物质手工加工而成，历经千年仍然色彩艳丽，其中用到的红色矿物颜料成分主要是硫化汞，常温下容易被空气中的氧气氧化 D．玻璃、陶瓷、水泥等硅酸盐材料属于传统无机非金属材料 【答案】C 【解析】硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点，这是由于硅氧四面体的特殊结构决定的，故A正确；合金的熔点一般比各成分金属低，故B正确；雕塑彩绘颜料历经千年仍然色彩艳丽，红色矿物颜料成分主要是硫化汞，说明常温下不易被氧气氧化，故C错误；玻璃、陶瓷、水泥主要成分是硅酸盐，属于传统无机非金属材料，故D正确；故选C。 21.（2025·湖北·一模）如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是 A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 【答案】D 【分析】结合图示可知，a为CH4、b为C、c为CO、d为CO2、e为H2CO3，f为CO32-或HCO3-。 【解析】a为CH4，碳元素化合价可升高，氢元素化合价可降低，物质a既可被氧化，也可被还原，故A正确； 可存在a→b→d→e→f的转化关系：甲烷高温分解生成碳，碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳溶于水生成碳酸，与适量的碱生成盐，故B正确； CO能被灼热的氧化铜氧化生成二氧化碳，可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c，故C正确； f可能为正盐或酸式盐，向足量f溶液中加入少量稀盐酸，正盐转化成酸式盐，可能没有CO2产生，酸式盐和盐酸，一定有二氧化碳产生，故D错误；故选D。 22.（2025·贵州贵阳·一模）“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再制高纯硅。 Ⅰ．请回答： (1)工业制粗硅反应的化学方程式为 。 Ⅱ．某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。 已知有关信息： ①，； ②遇水剧烈水解，的熔点、沸点分别为、。 请回答下列问题： (2)装无水氯化钙的仪器名称是 。 (3)若拆去B装置，可能的后果是 (写出一个即可)。 (4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是 (写出一个即可)。 (5)已知在高温条件下易分解生成和。利用和制备新型无机非金属材料()的装置如图乙，写出该反应的化学方程式： 。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 (填序号)。 Ⅲ．请回答： (6)也是制取高纯硅的重要原料，它在浓的溶液中的反应方程式为 。 【答案】(1)SiO2+2CSi+2CO (2)干燥管 (3)HCl和Si反应牛成SiHCl3和H2，会使产品纯度降低，或Cl2和H2混合共热易发生爆炸 (4)SiCl4在收集瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入收集瓶e中，或烧碱溶液中水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解 (5) 3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl c (6)SiHCl3+5NaOH=Na2SiO3+3NaCl+3H2O 【分析】由实验装置图可知，装置A中高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的无水氯化钙用于干燥氯气，装置D中氯气与硅高温条件下反应生成四氯化硅，装置E用于冷凝收集四氯化硅，装置F中用于冷凝回流四氯化硅，提高产品的产率，装置G盛有的碱石灰用于吸收未空气中的水蒸气，防止水蒸气进入E中导致四氯化硅水解。 【解析】（1）工业制粗硅的反应为二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO； （2）由实验装置图可知，装无水氯化钙的仪器为干燥管； （3）由题给信息可知，若拆去B装置，氯气中混有的氯化氢气体进入D中会与硅高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气，导致实验制得的四氯化硅中混有杂质，且反应生成的氢气和氯气混合共热会发生爆炸； （4）若用图甲装置替代E、F、G装置，四氯化硅在收集瓶e中液化后，瓶中气体压强减小，氢氧化钠溶液会倒吸入收集瓶e中，且氢氧化钠溶液产生的水蒸气进入广口瓶e中，会导致四氯化硅发生水解，使得产品不纯； （5）由题意可知，制备氮化硅的反应为氨气与四氯化硅高温条件下反应生成氮化硅和氯化氢，反应的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl，反应生成的氯化氢极易溶于水，用水吸收氯化氢时，应防止产生倒吸，故选可以防止产生倒吸的装置c； （6）三氯硅烷在浓氢氧化钠溶液中发生的反应为三氯硅烷与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠、氯化钠和水，反应的反应方程式为SiHCl3+5NaOH=Na2SiO3+3NaCl+3H2O。 23.（2025·重庆九龙坡·一模）单晶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示意图。 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表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸点/℃ 57.7 12.8 — 315 — 熔点/℃ －70.0 －107.2 — — — 升华温度/℃ — — 180 300 162 请回答下列问题： (1)写出装置A中发生反应的化学方程式 。 (2)装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 ；装置F的作用是 。 (3)常用强碱溶液吸收尾气，反应的离子方程式为 。 (4)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是 (填写元素符号)。 (5)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是 。 【答案】(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O (2) 平衡气压，使盐酸顺利滴下 浓硫酸 防止水蒸气进入h使四氯化硅水解 (3)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O (4)Al、P、Cl (5)5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 【分析】由制备四氯化硅的实验流程可知，A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和实验水除去HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集，E为吸收装置，F可防止水蒸气进入h使四氯化硅水解，据此解答。 【解析】（1）装置A制备氯气，其中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O； （2）浓盐酸有挥发性，故分液漏斗要加盖，加盖后如没有g管，则盐酸就不易流下去，g管的作用是平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；参加反应的氯气是干燥的，则装置C中的试剂是浓硫酸；四氯化硅遇水极易水解，则装置F的作用是防止水蒸气进入h使四氯化硅水解； （3）氯气和氢氧化钠溶液反应的方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O； （4）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均高于SiCl4的沸点，所以当SiCl4蒸出后，而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里，因此精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是Al、P、Cl； （5）酸性高锰酸钾溶液氧化亚铁离子的离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。 24.（2025·安徽蚌埠·一模）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。工业上可用焦炭与石英砂(SiO2)的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO，SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备 SiCl4的装置示意图： 实验过程中，石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl4、AlCl3、FeCl3遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 沸点/℃ 57.7 — 315 熔点/℃ -70.0 — — 升华温度/℃ — 180 300 (1)装置B中的试剂是 ，装置 D 中制备SiCl4的化学方程式是 。 (2) D、E 间导管短且粗的作用是 。 (3)G中吸收尾气一段时间后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-，请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子(忽略空气中CO2的影响)。 【提出假设】假设1：只有SO32-；假设2：既无SO32-也无ClO-；假设3： 。 【设计方案进行实验】可供选择的实验试剂有：3 mol/L H2SO4、1 mol/L NaOH、0.01 mol/LKMnO4、溴水、淀粉-KI、品红等溶液。 取少量吸收液于试管中，滴加 3 mol/L H2SO4 至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中，分别进行下列实验。请完成下表： 序号 操作 可能出现的现象 结论 ① 向a试管中滴加几滴 溶液 若溶液褪色 则假设1成立 若溶液不褪色 则假设2或3成立 ② 向b试管中滴加几滴 溶液 若溶液褪色 则假设1或3成立 若溶液不褪色 假设2成立 ③ 向c试管中滴加几滴 溶液 假设3成立 【答案】饱和食盐水 SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO 防止生成物中的AlCl3，FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管 只有ClO- 0.01 mol/L KMnO4溶液(或溴水) 品红 淀粉-KI 若溶液变为蓝色 【分析】制备四氯化硅的实验流程：A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和食盐水除去Cl2中杂质HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸点低，则E装置冷却可收集四氯化硅，F可防止F右端的水蒸气进入装置E中与四氯化硅反应，造成产物不纯，最后G处理含氯气的尾气。据此解答。 【解析】(1)装置A是氯气发生装置，A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，其离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑；浓盐酸具有挥发性，所以制取得到的Cl2中含有杂质HCl及水蒸气，装置B的作用是除去杂质HCl，结合Cl2与水的反应是可逆反应的特点，装置B使用的试剂是饱和食盐水，用以除去杂质HCl；在D装置中二氧化硅、碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应为：SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO； (2)石英砂中的杂质Fe、Al会与Cl2反应产生FeCl3、AlCl3，这两种物质的熔沸点比较高，在室温下成固态，D、E间导管短且粗就可防止生成物中的AlCl3，FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管； (3)由假设1和假设2可知，要检测的为SO32-和ClO-，故假设3为只有ClO-，又因为SO32-具有还原性，会使KMnO4溶液(或溴水)褪色，而ClO-不会，所以可以用0.01 mol/L KMnO4溶液(或溴水)来检测，证明假设1成立；SO32-与硫酸反应产生H2SO3，H2SO3分解产生的SO2和ClO-具有漂白性，会使品红溶液褪色，所以可以用品红溶液来检测假设2是否成立；ClO-具有氧化性，可以氧化KI反应生成碘单质，碘单质遇到淀粉边蓝色，若溶液变为蓝色，证明含有ClO-，否则不含有ClO-，因此可以使用淀粉-KI溶液用来检测假设3是否成立。 25.（2025·湖北·一模）白炭黑(SiO2·H2O)广泛应用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如图所示： (1)蛇纹石用氧化物形式可表示为 。 (2)碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法：① ；② (任举两种)。 (3)过滤1得到的滤液的主要成分是 。 (4)滤液与盐酸反应的离子方程式为 。 (5)洗涤时，如何证明产品已洗涤干净？ 。 【答案】(1)6MgO·4SiO2·4H2O (2) 适当升高温度 连续搅拌或适当延长停留时间、选择合适的氢氧化钠浓度等 (3)硅酸钠和氢氧化钠溶液 (4)＋2H＋=H2SiO3↓ (5)取少许最后一次洗涤液，滴入2～3滴硝酸酸化的AgNO3溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤干净 【分析】蛇纹石主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8，氢氧化钠浸出后，过滤，滤渣循环浸出，滤液中含有硅酸钠，加入盐酸，生成硅酸沉淀和氯化钠，过滤，氯化钠循环使用，硅酸滤渣洗涤、干燥、得到产品。 【解析】（1）用氧化物形式表示复杂硅酸盐的化学式时，应按金属性强弱顺序书写氧化物，中间用“·”隔开，再写非金属氧化物，H2O放在最后，因此Mg6(Si4O10)(OH)8用氧化物形式表示为6MgO·4SiO2·4H2O。 （2）为提高其中硅酸盐的浸取率，还可采用的方法：适当升高温度、连续搅拌(或适当延长停留时间、选择合适的氢氧化钠浓度等)。 （3）氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和水，所以过滤1得到的滤液的主要成分是硅酸钠和氢氧化钠溶液。 （4）滤液主要成分是硅酸钠，与盐酸反应生成硅酸和氯化钠，反应的离子方程式为＋2H＋=H2SiO3↓。 （5）可以检验是否存在氯离子来检验是否洗涤干净，具体方法是：取少许最后一次洗涤液，滴入2～3滴硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，证明已经洗涤干净。 26.（2025·江苏盐城·一模）作为推行“低碳经济”的重要科技进步，太阳能光伏发电成为重要的新型能源。太阳能光伏发电最关键的材料是高纯硅，三氯甲硅烷()还原法是当前制备高纯硅()的主要方法，生产流程示意如下： (1)石英砂的主要成分是SiO2，其能与NaOH反应生成硅酸钠和水，则SiO2是 (酸性氧化物或碱性氧化物)，写出该反应化学方程式 。 (2)“精馏”也是蒸馏的一种形式，通过蒸馏可把液体混合物分离开，原理是利用混合物各成分的 (填“熔点”或“沸点”)不同。 (3)制取粗的反应为：(未配平)，该条件下，气体和足量硅充分反应生成气体和，则化学式为 。 (4)整个制备过程必须达到无水无氧，在H2还原SiHCl3过程中若混入O2，除了生成SiO2外，还可能引起的后果是 。 (5)为达到绿色化学和资源综合利用的目的，在生产过程中物质A需要循环使用，A的化学式是 。 【答案】(1) 酸性氧化物 SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O (2)沸点 (3)SiHCl3 (4)爆炸 (5)HCl 【分析】石英砂的主要成分是SiO2，与焦炭在高温下反应，制得粗硅与一氧化碳；粗硅与HCl反应，生成三氯甲硅烷(SiHCl3)；三氯甲硅烷(SiHCl3)通过精馏，得到纯的三氯甲硅烷(SiHCl3)；三氯甲硅烷(SiHCl3)与氢气反应，得到高纯硅和HCl，据此分析作答。 【解析】（1）SiO2能与碱反应生成盐和水，则SiO2是酸性氧化物；该反应化学方程式：SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O； （2）蒸馏的原理是利用混合物各成分的沸点不同，故答案为：沸点； （3）相同条件下，反应中气体的体积之比等于物质的量之比，也会等于化学计量数之比，气体和足量硅充分反应生成气体和，则化学的计量数之比：3∶1∶1，配平该方程式为：，根据质量守恒可知x=1，y=1，则化学式为：SiHCl3； （4）该反应中，用H2还原SiHCl3，若混入O2，除了生成SiO2外，还可能引起的后果是爆炸； （5）通过分析可知，A的化学式是HCl，在生产过程中HCl可以循环使用，故答案为：HCl。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $