第22讲 碳、硅、无机非金属材料-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版）

优化探究 大单元二　元素及其化合物 专题5　非金属元素及其化合物 第22讲　碳、硅、无机非金属材料 1 [导航·复习目标]　1.了解碳、硅及其化合物的组成和成键特点。 2.了解碳、硅两种元素单质及其重要化合物的性质及应用，能用化学方程式表示其主要化学性质。3.了解无机非金属材料的组成、分类及其应用价值。 2 考点一　碳族元素　碳 考点二　硅和二氧化硅 练真题 明考向 考点三　无机非金属材料 课时作业22　碳、硅、无机非金属材料 3 考点一　碳族元素　碳 4 1.碳族元素 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于ⅣA族元素，又称碳族元素，其外围电子排布式为___________。 (2)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_____________。 梳理 必备知识 ns2np2 同素异形体 5 2.金刚石、石墨、C60的物理性质   金刚石 石墨 C60 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度______，_______导电 熔点低，不导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 作电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 小 能 6 3.CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。 (2)自然界消耗CO2的主要反应： ①溶于江水、海水中：CO2＋H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2====___________。 Ca(HCO3)2 7 (1)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼。 (　　) (2)二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，说明二氧化碳具有酸性。(　　) (3)低碳环保中的“碳”是指二氧化碳。(　　) (4)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。(　　) (5)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量， 浑浊消失。(　　) √ × √ × × 8 1.(2025·河北邯郸模拟)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 提升 关键能力 D 9 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。 10 2.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 B 11 解析：NaOH溶液喷成雾状，可增大反应物接触面积，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溶液可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2，D正确。 12 考点二　硅和二氧化硅 13 1.硅单质 梳理 必备知识 硅酸盐 氧化物 2C+SiO2 Si(粗)+2CO↑ 14 2.二氧化硅 高 大 Na2SiO3+H2O CaSiO3 Na2SiO3+CO2↑　 SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O 15 3.硅酸(H2SiO3) 不 弱 Na2CO3+H2SiO3↓ H2SiO3SiO2+H2O Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓ 16 4.硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，溶液呈碱性，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 17 (1)晶体硅的熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。(　　) (2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(　　) (3)NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用玻璃瓶盛放。(　　) (4)工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO2。(　　) (5)SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃。(　　) (6)因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸 强。(　　) × × × × √ × 18 1.(2025·江苏南通模拟)硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下 列有关硅及其化合物的叙述错误的是(　　) A.高纯硅可以制成计算机、通信设备等的芯片 B.硅可以用来生产新型无机非金属材料——光导纤维 C.二氧化硅为立体网状结构，每个硅原子结合4个氧原子 D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其化学式为Si3N4 提升 关键能力 B 19 解析：A.高纯硅具有良好的半导体性能，可以制成计算机、通信设备等的芯片，故A正确；B.光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，故B错误；C.二氧化硅为共价晶体，为立体网状结构，其晶体中每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，硅原子和氧原子个数之比为1∶2，故C正确；D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构，Si原子最外层电子数为4，N原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，则二者个数比值为3∶4，其化学式为Si3N4，故D正确。 20 2.(2025·河北秦皇岛模拟)工业上以石英砂为原料制取单质硅，其工艺流程图如下： 下列有关反应分类说法不正确的是(　　) A.①~⑥均属于氧化还原反应 B.只有①②③属于置换反应 C.⑥既属于氧化还原反应又属于分解反应 D.⑤中的两个化学反应均属于复分解反应 A 21 解析：A.①中硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；②中硅元素化合价升高，属于氧化还原反应；③中硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；④中镁元素化合价升高，属于氧化还原反应；⑤中没有元素化合价改变，不属于氧化还原反应；⑥中硅元素化合价升高，属于氧化还原反应，A错误；B.①②③均为单质和化合物反应生成单质和化合物的反应，属于置换反应，B正确； C.⑥为硅烷分解为硅单质和氢单质的反应，既属于氧化还原反应又属于分解反应，C正确；D.⑤中的两个化学反应均为两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应，属于复分解反应，D正确。 22 3.(2025·湖北鄂州模拟)晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下： ①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2； ②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 100 ℃下反应制得纯硅。 回答相关问题： (1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为36.5 ℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)，提纯SiHCl3的 方法为_________。  蒸馏 23 (2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置已略 去)： ①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是____________________________。  ②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是____________。  排尽装置内的空气，以防爆炸 水浴加热 24 考点三　无机非金属材料 25 1.传统无机非金属材料，包括水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 梳理 必备知识 项目 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 ______________ _______________________ ________ 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 26 2.新型无机非金属材料 材料类型 主要特性 示例 新型陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅、氮化硼等 功能含硅材料 导磁性 含硅元素4%的硅钢 碳纳米材料 高强度和优良的电学性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 27 (1)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品。(　　) (2)工业生产水泥和玻璃均用到石灰石。(　　) (3)沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐。(　　) (4)“超轻海绵”使用的石墨烯是新型无机非金属材料。(　　) (5)压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化。(　　) × √ × √ √ 28 一、传统无机非金属材料 1.(2025·安徽合肥模拟)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺 余，择取无砂黏土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举 火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　) A.“黏土”是制砖瓦和水泥的主要原料 B.“燃薪举火”使“黏土”发生复杂的物理化学变化 C.沙子的主要成分为硅酸盐 D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 提升 关键能力 C 29 解析：A.题中“择取无砂黏土而为之”说明“黏土”是制砖瓦和水泥的主要原料，选项A正确；B.“燃薪举火”是提供高温环境，使“黏土”发生复杂的物理化学变化，选项B正确；C.沙子的主要成分为二氧化硅，选项C错误；D.“黏土”中有一定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水蒸气反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价铁，形成青瓦，选项D正确。 30 2.世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。 (1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为_____________________________________、______________________ __________(用化学方程式表示)。  解析：铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，反应的化学方程式分别为2Al＋2NaOH＋2H2O====2NaAlO2＋3H2↑、SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O。 2Al＋2NaOH＋2H2O====2NaAlO2＋3H2↑ SiO2＋4HF====SiF4↑ ＋2H2O 31 (2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是________。制 备普通玻璃主要反应的化学方程式为____________________________ _________________________________________(任写一个)。  (3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃 的主要成分是________(填化学式)。  解析：生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料为石灰石。制备普通玻璃主要反应的化学方程式有SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。 石灰石 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3 ＋CO2↑(或SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑) SiO2 32 (4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是______(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 解析：普通玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A错误；石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故B错误；氧化铝坩埚中的氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C错误；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D正确。 D 33 二、新型无机非金属材料 3.(2025·江苏南京模拟)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。下列关于碳纳米管的说法不正确的是(　　) A.碳纳米管孔径较大，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.碳纳米管是一种新型有机纳米材料 D.碳纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 C 34 解析：碳纳米管孔径较大，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C—C 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。 35 4.氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下： 其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。 36 请回答下列问题： (1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示 其原因：__________________________________。  SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O 37 (2)图示①~⑤的变化中，属于氧化还原反应的是______(填序号)。  解析：反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。 ①② 38 (3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A 气体，则氮化硅的化学式为________。  解析：氮化硅的化学式可通过题目信息结合质量守恒定律求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。 Si3N4　 39 (4)在高温下将SiCl4置于B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化 硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气 体反应的化学方程式：_____________________________________。  解析：结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。 3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 40 练真题 明考向 41 1.(2024·辽宁卷)文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列 文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是(　　) A.金代六曲葵花鎏金银盏 B.北燕鸭形玻璃注 C.汉代白玉耳杯 D.新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 解析：A.金代六曲葵花鎏金银盏是合金，属于无机金属材料；B.北燕鸭形玻璃注是玻璃制品，属于硅酸盐材料；C.汉代白玉耳杯是玉，属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料；D.新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐是陶器，属于硅酸盐材料；综上，A选项材质与其他三项材质不同，不能归为一类，故选A。 A 42 2.(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 C 43 解析：A.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；B.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；C.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；D.青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红棕色，D错误。 44 3.(2023·山东卷)下列之物具有典型的齐鲁文化特色，据其主要化学成 分不能与其他三种归为一类的是(　　) A.泰山墨玉　　　　　　　 B.龙山黑陶 C.齐国刀币 D.淄博琉璃 解析：墨玉、黑陶、琉璃均为陶瓷制品，均属于硅酸盐制品，主要成分均为硅酸盐材料，而刀币的主要成分为青铜。 C 45 4.(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下： 下列说法错误的是(　　) A.制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑ B.1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D.生成SiHCl3的反应为熵减过程 B 46 解析：A.SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO，因此，制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A说法正确；B.在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键， 1 mol Si含Si—Si键的数目约为2×6.02×1023，B说法错误；C.Si、H2与O2在加热时容易反应，生成副产物或引起爆炸，SiHCl3易水解，则原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 ，C说法正确；D.Si＋3HClSiHCl3＋H2，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成SiHCl3的反应为熵减过程，D说法正确。 47 课时作业22　 碳、硅、无机非金属材料 48 一、选择题(每小题3分) 1.“琴棋书画”被誉为中国四大古老的文化艺术，常用来表示个人的文化素养。下列“琴棋书画”实物中，主要由无机非金属材料制成的是 (　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A.蚕丝琴弦 B.釉瓷棋子 49 答案：B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C.猪鬃毛笔 D.宣纸画卷 50 解析：A.蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质是有机高分子，故A不选；B.釉瓷棋子为陶瓷制品，主要成分是硅酸盐，硅酸盐属于无机非金属材料，故B选；C.猪鬃的主要成分是蛋白质，蛋白质是有机高分子，故C不选；D.宣纸的主要成分是纤维素，纤维素是有机高分子，故D不选。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 51 2.下列对于石墨烯的推测不正确的是(　　) A.石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧 B.石墨烯与石墨都具有导电性 C.石墨烯与金刚石互为同素异形体 D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A 52 解析：A.石墨烯是只由碳元素形成的单质，能在氧气中燃烧，A错误；B.石墨烯可以导电，石墨中含有自由电子，所以石墨也可以导电，B正确；C.石墨烯与金刚石是碳元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，C正确；D.石墨、石墨烯是层状结构，每个层上都是网状结构，都具有较高的熔点，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 53 3.建盏是久负盛名的陶瓷茶器，承载着福建历史悠久的茶文化。关于建 盏，下列说法错误的是(　　) A.高温烧结过程包含复杂的化学变化 B.具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点 C.制作所用的黏土原料是人工合成的 D.属于硅酸盐产品，含有多种金属元素 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C 54 解析：A.高温烧结过程是许多物理变化和化学变化的综合过程，A正确；B.陶瓷成分是硅酸盐，经高温烧结具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点，B正确；C.黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，不是人工合成的，C错误；D.陶瓷的主要生产原料是黏土，属于硅酸盐产品，含有多种金属元素，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 55 4.下列材料的特性及用途的说法中不正确的是(　　) A.光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料 B.氧化铝陶瓷具有两性，不可以用于制耐高温设备 C.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造轴承 D.人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 56 解析：A.光导纤维传导光的能力很强，可以传输光，是非常好的通信材料，A正确；B.氧化铝陶瓷熔点很高，可以用于制耐高温设备，B错误；C.氮化硅陶瓷耐高温、耐磨损且不易传热，可用来制造轴承，C正确；D.人造刚玉成分是氧化铝，硬度高，可用来制造刚玉球磨机，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 57 5.(2025·河北石家庄模拟)如图是某元素常见物质的“价—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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 D 58 解析：结合图示可知，a为CH4、b为C、 c为CO、d为CO2、e为H2CO3，f为Na2CO3 或NaHCO3。A.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；B.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，碳酸和氢氧化钠反 应生成碳酸钠或碳酸氢钠，故B正确； C.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；D.f溶液可能是碳酸钠溶液，也可能是碳酸氢钠溶液，向足量碳酸氢钠溶液中加入少量稀盐酸，有CO2产生，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 59 6.科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关 反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4SiC＋8NaCl。下列说法不 正确的是(　　) A.SiC和SiO2中Si元素的化合价相同 B.上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物 C.SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应 D.一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 60 解析：SiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4价，A项正确；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 61 7.(2025·广东广州模拟)如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流 程，下列说法或离子方程式正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A.SiO2能与氢氧化钠及氢氟酸反应， 属于两性氧化物 B.Na2SiO3溶液中通入过量的CO2： Si＋CO2＋H2O====H2SiO3↓ ＋C C.图中所有反应均为非氧化还原反应 D.硅胶可用作食品干燥剂 D 62 解析：两性氧化物是既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应不生成盐和水，SiO2不是两性氧化物，是酸性氧化物，故A错误；Na2SiO3溶液中通入过量的CO2生成NaHCO3和硅酸，其反应的离子方程式为Si＋2CO2＋2H2O====H2SiO3↓＋2HC，故B错误；SiO2与C反应、Si与Cl2反应等为氧化还原反应，故C错误；硅胶具有吸水性，且没有毒性，可用作食品干燥剂，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 63 8.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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 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气 C 64 解析：本题制备高纯硅，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，因此在水浴中加热，故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，故B错误；硅不与盐酸反应，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，故C正确；铵盐与浓NaOH溶液加热可制备NH3，且装置Ⅰ不能加热，因此不能用于制备氨气，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 65 9.(2025·江西南昌高三月考)由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如下： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 已知：反应Ⅰ的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋X，反应Ⅱ的化学 方程式为SiHCl3＋YSi＋3HCl。下列说法不正确的是(　　) A.X和Y为同一种物质 B.SiH4的稳定性比NH3强 C.流程中的4个反应均属 于氧化还原反应 D.反应Ⅳ中SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为1∶4 B 66 解析：A项，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ的化学方程式和原子守恒可得，X和Y为同一种物质(H2)，A正确；B项，元素非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：N＞Si，故稳定性：NH3＞SiH4，B错误；C项，根据图示可知，流程中的4个反应均属于氧化还原反应，C正确；D项，由反应Ⅳ的化学方程式：Mg2Si＋4NH4Cl====SiH4↑＋4NH3↑＋2MgCl2可知，SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为1∶4，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 67 二、非选择题 10.(16分)(2023·山东卷，节选)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，利用如图装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 68 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 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 检查装置气密性 当管式 炉中没有固体剩余时 C、D之间没有干燥装置， 没有处理氢气的装置 69 解析：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，当管式炉中没有固体剩余时，即硅粉完全反应，SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 70 (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_______________________________________________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 解析：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，硅元素的化合价为＋4价，所以浓氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，生成氯化钠、硅酸钠、氢气和水，化学方程式为SiHCl3＋5NaOH====Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O。 SiHCl3＋5NaOH====Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O 71 (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到硅酸水合物后，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_______(填字母)。测得样品纯度为________________(用含m1、m2的代数式表示)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 高温灼烧 冷却　 AC ×100% 72 解析：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%。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 73 11.(16分)化合物A由三种短周期元素组成，某兴趣小组进行了如下实验： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 已知：气体甲为纯净物且只含两种元素，在标准状况下体积为672 mL；固体甲为常用的耐火材料，溶液乙为建筑行业中常用的黏合剂。请回答下列问题： 74 (1)A的组成元素为______________ (用元素符号表示)，A的化学式为________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Mg、Si、H MgSi2H4 75 解析：2.52 g A中加入20 mL 3 mol·L－1的盐酸发生反应生成气体甲为纯净物且只含两种元素，在标准状况下体积为672 mL，物质的量n＝＝0.03 mol，气体甲和120 mL 1 mol·L－1的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，溶液乙为建筑行业中常用的黏合剂，溶液乙为硅酸钠溶液，说明A中含硅元素、氢元素，溶液甲只含一种溶质，加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化物白色沉淀，加热得到的 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 76 白色固体甲为常用的耐火材料，固体甲应为氧化镁，白色沉淀为Mg(OH)2，则判断甲溶液中含Mg元素，为MgCl2溶液，计算得到镁的物质的量n(Mg)＝＝0.03 mol，则A含有的元素为Mg、Si、H元素，气体甲为纯净物且只含两种元素(Si、H)，0.03 mol气体甲和120 mL 1 mol·L－1的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成气体单质乙和溶液乙，消耗NaOH的物质的量＝0.12 L×1 mol·L－1＝0.12 mol，则气体甲和氢氧 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 77 化钠反应的物质的量之比为1∶4，生成Si和氢气，根据原子数目守恒得到甲为Si2H6，甲和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：Si2H6＋4OH－＋2H2O====2Si＋7H2↑，n(Si)＝0.06 mol，所含氢元素的物质的量n(H)＝ ＝0.12 mol，n(Mg)∶n(Si)∶n(H)＝0.03 mol∶0.06 mol∶0.12 mol＝1∶2∶4，A为MgSi2H4。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 78 (1)根据上述分析， A含有的元素为Mg、Si、H元素；A的化学式为MgSi2H4。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 79 (2)写出A溶于盐酸的化学方程式：_______________________________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 MgSi2H4＋2HCl====Si2H6↑＋MgCl2 解析：根据上述分析，A为MgSi2H4，气体甲为Si2H6，溶液甲为MgCl2，故A溶于盐酸的化学方程式为MgSi2H4＋2HCl====Si2H6↑＋MgCl2。 80 (3)写出气体甲与NaOH(aq)反应的离子方程式： _____________________________________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 解析：气体甲为Si2H6，气体甲和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，离子方程式为Si2H6＋4OH－＋2H2O====2Si＋7H2↑。 Si2H6＋4OH－＋2H2O====2Si＋7H2↑ 81 (4)往溶液乙中通入少量CO2气体发生反应的化学方程式为______________________________________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 解析：溶液乙为硅酸钠溶液，通入少量二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式为Na2SiO3 ＋CO2 ＋H2O====Na2CO3 ＋H2SiO3↓。 Na2SiO3＋CO2＋H2O====Na2CO3＋H2SiO3↓ 82 (5)高温下A与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物，试写出 相应的化学方程式：________________________________________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 MgSi2H4＋7Cl2MgCl2＋2SiCl4＋4HCl 83 解析：高温下，A与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物为氯化镁、四氯化硅和氯化氢，反应的化学方程式：MgSi2H4＋7Cl2 MgCl2＋2SiCl4＋4HCl。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 84 $$