5.3 无机非金属材料（培优竞赛训练）化学人教版必修第二册

第三节 无机非金属材料 内容概览 01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼 02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚 03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练 04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训 竞赛技巧1 碳族元素的通性 1.周期表中第Ⅳ族元素：碳（C）、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)和Fl 6种元素，统称为碳族元素。 2.特点：价层电子构型 ns2np2 常见氧化态为+2，+4。 3.C元素与其它元素相比，表现出一些特殊性： ①碳原子的配位数不能超过4，而其它元素的原子最外层还有nd轨道可参与成键，所以配位数可超过4，如GeCl62-； ②碳元素的化合物比任一元素的化合物都多，这是因为C-C键能高，而Si-Si键能低； 4.碳族元素的通性 元素名称 碳 硅 锗 锡 铅 元素符号      C Si Ge Sn Pb 原子半径 从左至右逐渐增大 单质熔沸点 从左至右逐渐降低 单质密度 从左至右逐渐增大 金属性 从左至右逐渐增强 氢化物稳定性 从左至右逐渐降低 +2氧化态化合物稳定性 从左至右逐渐增强 +4氧化态化合物稳定性 从左至右逐渐减弱 最高价氧化物的水化物酸性 从左至右逐渐减弱 竞赛技巧2 金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型 金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型取决于氢氧化物和碳酸盐溶解度相对大小。 1.若S(氢氧化物)<S(碳酸盐)，生成氢氧化物沉淀，如Al3+、Fe3+、 Cr3+、Sn2+、Sn4+等； 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 2.若S(氢氧化物)>S(碳酸盐)，生成碳酸盐沉淀，如Ca2+、Ba2+、 和Sr2+； Ca2++CO32-=2CaCO3↓ 3.若S(氢氧化物)≈S(碳酸盐)，生成碱式碳酸盐，如Cu2+、Zn2+、 Pb2+和Mg2+等； Cu2++CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓ 竞赛技巧3 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象 若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同) 溶液中的溶质为Na2CO3 涉及离子方程式Oa：CO＋H＋===HCO； ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH 涉及离子方程式Oa：OH－＋H＋===H2O、 CO＋H＋===HCO； ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 若V(Oa)<V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3 涉及离子方程式Oa：CO＋H＋===HCO； ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 若a＝0(即图像从原点开始) 溶液中的溶质为NaHCO3 涉及离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 竞赛技巧4 解读硅酸盐结构 1、硅酸盐结构的特点 （1）构成硅酸盐的基本结构是[SiO4]四面体()，Si4+位于四面体中心，O2-位于四面体角顶；Si—O平均距离0.160nm,电负性差D=1.7,说明Si—O键并非纯离子键结合，而是具有相当高的共价键成分，离子键和共价键大约各占一半。 （2）每一个氧最多只能被两个[SiO4]所共有。 （3）[SiO4]可以相互孤立地存在或通过共顶相互连接，如果以共棱或共面方式相连，将造成结构不稳定性。 （4）[SiO4]中O—Si—O的结合键不是一条直线，而是一折线(≈145°)。 （5）在硅酸盐晶体中，除了硅和氧以外，组成中还含有其他阳离子多达50多种，因此其结构十分复杂。常发生同晶取代。 （6）在硅酸盐晶体中，对于每个硅氧四面体之中的氧，又可分为桥氧和非桥氧。 ①桥氧、非活性氧：两个[SiO4]四面体之间共用的氧离子。 ②非桥氧、活性氧、自由氧：只与一个[SiO4]四面体中的Si4+配位的氧。 2.桥氧的存在使得硅氧四面体能够相互连接，形成不同的结构类型，如岛状、链状、层状和架状。 （1）岛状硅酸盐 ①单一硅氧团(孤立有限硅氧团) 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 [SiO4]4－ 镁橄榄石 Mg2SiO4 2MgO·SiO2 ②含成对的硅氧团，v=O/Si=3.5，硅钙石Ca3(Si2O7),即3CaO·2SiO2,正交晶系； 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 Si2O76－ 钙硅石 Ca3Si2O7 3CaO·2SiO2 ③含环状硅氧团（v=O/Si=3） a.三节环：(Si3O9)6- 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 Si3O96－ 蓝锥矿 BaTi[Si3O9] BaO·TiO2·3SiO2 b.四节环：(Si4O12)8- 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 Si4O128－ 斧石 Ca2Al2BO3[Si4O12](OH) 氧化物形式 4CaO·2Al2O3·B2O5·8SiO2·H2O c.六节环：(Si6O18)12- 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 Si6O1812－ 略 绿柱石 Be3Al2[Si6O18] 3BeO·Al2O3·6SiO2 （2）链状结构 ①单链状结构 a.切割重复单元为： b.共用分析： 圈定的氧原子是共用的，未圈定的Si原子和O原子是独用的，完全属于该结构单元。 c.计算数目：Si原子数为1，氧原子数=2+2×=3，Si与O原子个数比为1:3。 d.确定化学式：根据成键情况，Si为+4价，O为－2价，所以此链状硅酸盐阴离子的化学式为(SiO3)n2n－。 ②双链状结构 a.切割重复单元为： b.独用和共用的原子：左右圈定的原子都是共用的，上下圈定的原子是独用的。 c.计算数目：Si原子数=2+4×=4，氧原子数=4+14×=11，所以Si与O原子个数比为4:11 d.确定化学式：根据成键情况，Si为+4价，O为－2价，所以此链状硅酸盐阴离子的化学式为(Si4O11)n6n－。 竞赛技巧5 碳族元素的其他单质及化合物 1.锗、锡、铅单质 （1）锡有三种同素异形体： 灰锡 白锡 脆锡 灰色粉末，低温稳定 银白色带蓝光，有延展性，常温稳定 性脆，敲打时变粉末 灰锡(α-锡)白锡(β-锡)脆锡(γ-锡)液态锡 锡制品（白锡）粉末(灰锡)——锡疫或锡瘟 （2）主要化学性质 ①与氧气的反应：通常条件下，只有铅与氧气作用；高温下，锗锡铅都可与氧气反应。 ②与其它非金属反应：Ge+2X2=GeX4 Pb+S=PbS ③与水的反应（Ge、Sn常温下不与水反应）：2Pb+O2+2H2O=2Pb(OH)2 ④与酸反应 Sn Pb HCl 与稀HCl反应缓慢，与浓HCl作用生成SnCl2：Sn+2HCI(浓)=SnCl2+H2↑ 与稀HCl反应生成微溶的PbCl2，覆盖于Pb的表面，使反应终止Pb+2HCl(稀)=PbCl2+H2↑、Pb+3HCl(浓)=H(PbCl3)+H2↑ H2SO4 Sn+H2SO4(稀)=SnSO4+H2↑、Sn+4H2SO4(浓，热)=Sn(SO4)2+2SO2↑+4H2O Pb+H2SO4(稀)=PbSO4+H2↑、Pb+3H2SO4(浓，热)=Pb(HSO4)2+SO2↑+2H2O HNO3 4Sn+10HNO3(很稀)=4Sn(NO3)2+NH4NO3+ 3H2O、 Sn+4HNO3(浓，热)=SnO2+4NO2+2H2O 3Pb+8HNO3(稀)=3Pb(NO3)2+2NO+4H2O不与浓硝酸反应 ⑤与碱的反应：2Ge+2OH-+H2O=GeO32-+H2↑、2Pb+OH-+2H2O=Pb(OH)3-+H2↑ 2.铅的氧化物（PbO、PbO2、Pb3O4) （1）一氧化铅(PbO)：有两种变体：红色四方晶体和黄色正交晶体。在常温下，红色的比较稳定。 PbO易溶于醋酸或硝酸得到Pb(II)盐，难溶于碱。用于制铅蓄电池。 （2）二氧化铅(PbO2)：棕黑色固体 ①两性，酸性大于碱性。 PbO2+NaOH=Na2PbO3+H2O、PbO2+4HCl=PbCl4+H2O(PbCl4不稳定分解为PbCl2和Cl2) ②强氧化性 a.PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+H2O b.2Mn(NO3)2+5PbO2+6HNO3=2HMnO4+5Pb(NO3)2+2H2O c.PbO2+H2SO4(热浓)=PbSO4+O2↑+H2O ③加热二氧化铅分解：3PbO2Pb3O4+O2↑、2Pb3O46PbO+O2↑ （3）四氧化三铅(Pb3O4——2PbO·PbO2)：Pb3O4 +HNO3=PbO2+ Pb(NO3)2+H2O 3.锗、锡、铅的硫化物 物质 颜色 酸碱性 物质 颜色 酸碱性 GeS 红色 弱碱性 GeS2 白色 两性 SnS 棕褐色 弱碱性 SnS2 黄色 两性偏酸 PbS 黑色 弱碱性 无PbS2 不溶于碱溶液，具有还原性，可被过硫化物氧化。SnS+S22-=SnS2+S2- 能溶于浓盐酸，易溶于硫化物、多硫化物或碱液中形成硫代酸盐。GeS2+Na2S=Na2GeS3、SnS2 +6OH-=2SnS32-+SnO32-+3H2O 竞赛技巧1 考查碳族元素的通性 1．（2012高二·广东·竞赛）硅及其化合物在日常生活中有重要应用。下列说法正确的是 A．Si最外层有四个电子，不容易得也不容易失电子，所以自然界中存在大量硅单质 B．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 C．高温下SiO2能与Na2CO3反应放出CO2，但不能说明硅酸的酸性强于碳酸 D．玛瑙和红宝石的主要成分都是SiO2，SiO2和Si都是制造光导纤维的材料 2.锗(Ge)是第四周期第IVA族元素,处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线处，下列叙述正确的是（    ） A．锗是一种金属性很强的元素，极容易与空气反应 B．锗的单质具有半导体的性能 C．锗与盐酸反应，生成GeCl4 D．锗、锡和铅为同族元素，+4价氢氧化物的碱性强弱顺序：Ge(OH)4>Sn(OH)4>Pb(OH)4 竞赛技巧2 考查碳酸盐的溶解性 3．一定温度下，三种碳酸盐MCO3（M：Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋）的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知：pM＝－lgc（M），p（）＝－lgc（）。下列说法正确的是（　　） A．MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大 B．a点可表示MnCO3的饱和溶液，且c（Mn2＋） <c（） C．b点可表示CaCO3的饱和溶液，且c（Ca2＋）<c（） D．c点可表示MgCO3的不饱和溶液，且c（Mg2＋）<c（） 4．T℃时，两种碳酸盐(M表示或)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知：，，。下列说法正确的是 A．a表示的沉淀溶解平衡曲线 B． C．T℃时，向悬浊液中加入饱和溶液，可能有生成 D．T℃时，向饱和溶液中加入溶液，一定能产生沉淀 竞赛技巧3 考查硅酸盐的结构 5.天然硅酸盐组成复杂，其阴离子基本结构单元大多是SiO4四面体。在中，表示硅氧四面体，则该结构式的通式为 A．（Si2O5） B．（SiO3） C．（Si6O17） D．（Si8O24） 6.（2013·安徽·初赛）图(a)是SiO44-离子结构示意图，图(b)是一种一维无限长单链结构的多硅酸根，关于此酸根的说法正确的是 A.酸根中Si与O的原子个数比为1：4 B.Si原子的杂化形式为sp2 C.酸根的化学式可以表示为SiO32- D.此酸根对应的钠盐与醋酸反应可以得到澄清的溶液 竞赛技巧4 考查碳族元素的其他单质及化合物 7.锡在材料、医药、化工等方面有广泛的应用，锡精矿()中主要有Fe、S、As、Sb、Pb等杂质元素。下图为锡的冶炼工艺流程： 已知：性质稳定，难溶于酸。下列说法错误的是 A．焙烧产生的烟尘、烟气中主要杂质元素是S、As、Sb B．酸浸时，PbO生成，为了提高铅的浸出率，可添加适量NaCl固体 C．的反应中S元素化合价全部升高 D．电解精炼时，电源的正极与粗锡相连 8.从废旧铅蓄电池的铅膏(主要成分为、和Pb)中回收PbO的流程如下： 已知性质类似。下列说法错误的是 A．“脱硫”时发生的反应为 B．“酸浸”时将中铅元素还原成价 C．“沉铅”后的滤液中主要含 D．“沉铅”时为保证铅完全沉淀，应加入过量NaOH 1．下列关于二氧化硅和二氧化碳的说法正确的是(　　) A．常温下二氧化硅和二氧化碳都是气体 B．二氧化硅和二氧化碳都不溶于水 C．二氧化硅和二氧化碳在一定条件下都可以是固体 D．二氧化硅和二氧化碳的硬度小、熔点低 2．下列叙述正确的是 A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物 B．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以H2SiO3的酸性比H2CO3强 C．CO2和SiO2都能与C反应 D．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 3．关于二氧化硅的叙述正确的是（    ） ①二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 ②硅、碳原子最外层都有4个电子，故SiO2的物理性质与CO2类似 ③SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，是两性氧化物 ④将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强 A．②③ B．③④ C．②④ D．①④ 4．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，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 5．下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述正确的是 A．C和Si的最高价氧化物都是酸性氧化物，且都能与水反应生成相应的最高价含氧酸 B．SiC与金刚石成键方式、结构特点均相似，因此具有很高的硬度 C．CH4、SiH4中H的化合价相同都是+1价 D．碳酸钠和硅酸钠都是正盐，它们的水溶液都呈中性 6．下列说法正确的是 A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以与水反应生成硅酸 B．二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成 C．硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水 D．CO2与SiO2均具有氧化性，可作氧化剂 7．下列有关说法中正确的是 ①硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，常用作集成电路 ②二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的，它的熔点高，硬度大 ③水玻璃是硅酸钠的水溶液，可用于生产黏合剂和防火剂 ④透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2写成氧化物的形式为：5MgO·2CaO·8SiO2·H2O ⑤SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物 ⑥水晶、玛瑙、高温结构陶瓷、压电陶瓷均为硅酸盐产品 ⑦CO2与SiO2均是酸性氧化物，溶于水均得到相应的酸 ⑧因为，所以硅酸的酸性比碳酸强 A．①②⑥ B．⑤⑦⑧ C．①③ D．①③④ 8．已知钾长石(成分为)可用作陶瓷坯体配料、陶瓷釉料等。下列说法正确的是 A．SiO2为两性氧化物 B．中含键 C．固体钾长石含有金属离子，能导电 D．钾长石可制作钾肥 9．工业制备高纯硅的原理示意图如下： 下列说法错误的是 A．硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在 B．反应①为 C．反应③中的不可用焦炭代替 D．上述流程中能循环利用的物质有、HCl 10．利用炼铝厂的废料一铝灰(含、及少量和)可制备明矾，工艺流程如图，下列说法错误的是 A．明矾可用于净水 B．加入溶液的目的是将转化为 C．滤渣2的成分为 D．操作Ⅱ中为加速晶体析出可用玻璃棒进行搅拌 11．某溶液中只可能含有OH−、、、、、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶液的体积变化的图象如图所示，下列说法正确的是 A．原溶液中一定含有的阴离子是OH−、、、 B．反应后最终溶液中的溶质只有AlCl3 C．原溶液中一定含有Na2SO4 D．原溶液中含有与的物质的量之比为1∶1 12．某溶液中可能含有OH-、、、、、、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸溶液时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶液的体积变化的图象如图所示。下列说法正确的是（      ） A．反应最后形成的溶液中的溶质为NaCl B．原溶液中一定含有的阴离子是：OH-、、、 C．原溶液中一定含有Na2SO4 D．原溶液中含有与的物质的量之比为1∶2 13．港珠澳大桥建设过程中水泥的使用量约198万吨。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示。下列叙述正确的是 A．水泥、玻璃、陶瓷均为传统的硅酸盐材料，三者的原料都主要为SiO2 B．沉淀A的主要成分为SiO2，沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3 C．KMnO4法滴定时发生反应的离子方程式为2MnO+5C2O+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O D．草酸钙易溶于水 14．下列离子方程式书写错误的是 A．电解饱和食盐水：2Cl- + 2H2O Cl2↑+ H2↑+ 2OH- B．向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2：Ca2+ + ClO-+ SO2 + H2O = CaSO4↓+ Cl- + 2H+ C．向NH4HCO3溶液中加入过量澄清石灰水：NH + + Ca2+ + 2OH-= CaCO3↓+ H2O + NH3∙H2O D．不能用石英坩埚加热强碱至熔融态的原因：SiO2 + 2OH- = SiO + H2O 15．海洋封存是实现“碳中和”的途径之一，其原理是利用CO2在水等溶剂中的溶解性来吸收CO2。某小组用排水法、排食盐水法收集100mLCO2后（如图1），移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内CO2的体积，并探究植物油隔离对CO2在水中溶解情况的影响（如图2）。下列分析错误的是 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时CO2体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 排食盐水法时CO2体积/mL 100 99 93 90.5 89 88 A．可用排水法收集CO2是因为其溶于水的速度远小于逸出的速度 B．相同条件下，等体积水比等体积食盐水吸收的CO2少 C．植物油可以减缓二氧化碳在水中的溶解速率 D．大气中二氧化碳增加，会使表层海水温度升高，海水吸收二氧化碳的能力降低 16．用石英砂和原料气(含和少量)制备的操作流程如图所示(粗硅中含有少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述不正确的是 A．“还原”时，发生反应的化学方程式为 B．“高温氮化”合成反应中N2是氧化剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 17．多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3的沸点31.8℃，SiCl4的沸点57.6℃；SiHCl3遇水剧烈反应。下列说法错误的是 A．Y、Z分别为H2、Cl2 B．制取粗硅过程发生的反应为SiO2+2CSi+2CO↑ C．“提纯”步骤所用到的操作方法为蒸发结晶 D．“还原”步骤需在无水、无氧的条件下进行 18．由硫铁矿烧渣(含、、等)制备的一种工艺流程如图。 以下说法中，不正确的是 A．“酸浸”后，溶液中的金属阳离子有和 B．“沉铁”时，作氧化剂，发生反应： C．“沉铁”时，溶液中发生反应： D．若不考虑各步中的损失，煅烧生成的的质量与纯度均大于硫铁矿烧渣中的 1．（15-16高一·山东·竞赛）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是                   ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 2．（21-22高二上·吉林·竞赛）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 3．（2013高二·广东·竞赛）砖瓦是用含铁元素等杂质的粘土隔绝空气烧制而成的。当烧窑作业临近结束时，若用淋水的办法来降温，则砖呈青色，称青砖；若用捅开窑顶自然冷却的办法，则砖呈红色，称红砖。下列有关说法中，不正确的是 A．砖瓦的主要成分是二氧化硅 B．淋水的目的是在窑内产生还原性气氛 C．青砖中铁元素主要以氧化亚铁形式存在 D．红砖中铁元素主要以氧化铁形式存在 4．（2009高二·上海·竞赛）2007年10月，我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，确定对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面5cm厚的沙土就含有铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)等，下列说法或分析错误的是 A．辉石、斜长石均属于硅酸盐矿 B．从辉石的化学式来看，它可被看作为复盐 C．斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2 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 5．（2021高二上·浙江宁波·竞赛）生产绿柱石(Be3Al2Si6O18)的主要原料为花岗岩、伟晶岩，绿柱石的阴离子结构简式如图所示。下列说法正确的是 A．绿柱石不与任何酸发生反应 B．绿柱石的阴离子中所有原子处于同一平面 C．绿柱石中每一个原子或离子均满足八电子稳定结构 D．lmol Be3Al2Si6O18中含24mol Si- O键 6.（2018·河南·预赛）SiO2晶体的部分结构如图所示，关于该晶体下列说法错误的是（ ） A．Si原子杂化类型为sp3 B．Si、O的原子个数比为1：4 C．Si原子数目与Si—O键数目比为1：4 D．SiO2晶体中最小环为12元环 7.（2020高中·浙江·竞赛）天然硅酸盐组成复杂，其阴离子基本结构单元大多是SiO4四面体。在中，表示硅氧四面体，则该结构式的通式为 A．（Si2O5） B．（SiO3） C．（Si6O17） D．（Si8O24） 8.（2023高二下·广东汕尾·竞赛）对于反应方程式，下列说法错误的是 A．是氧化剂 B．每生成1.4 g 转移0.12 mol电子 C．CO是氧化产物 D．属于传统硅酸盐材料 9.（2010高一·广西·竞赛）世界上活火山中，喷发出的熔融岩浆主要成分是碳酸盐的只有一座。该岩浆的主要成分是钠盐还是钙盐？答 。你作出判断的依据是 。 10.（2007高二上·全国·竞赛）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如： （1）计算机的芯片的主要成分是 ； （2）光导纤维的主要成分是 ； （3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ； （4）用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物； （5）有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀等特性，广“泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……，己为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。 11.（2024高一下·广东佛山·竞赛）请回答下列问题： （1）德国人斯瓦恩哈德是从事玻璃加工的一名工人。1670年，他无意中将萤石(氟化钙)与浓硫酸混合在一起，结果产生了一种具有刺激性气味的烟雾，他发现这种气体能腐蚀玻璃，从而研究出一种不用金刚石或其他磨料也可以在玻璃上刻蚀图案的方法。写出上述的两个化学反应方程式 ， 。 （2）单质氟的制备是化学史上一段悲壮的历史，有多位化学家中毒，甚至付出生命，但是化学家们不畏艰难、前仆后继。终于，1886年法国化学家莫瓦桑在总结前人经验与教训的基础上，在低温下电解熔融的氟化氢钾制得单质氟，这距离氢氟酸的发现已经过去一百多年之久。写出电解制备单质氟的反应方程式 。 （3）又过了整整一百年，化学方法制取获得成功。其步骤如下：在存在下，用氧化；和反应；再用前两步的产物和反应(产物价)。写出各步化学反应方程式。 ， ， 。 12.（2020高二上·陕西渭南·竞赛）云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代，再由KⅠ平衡其电荷后形成的。而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代，再由KⅠ平衡其电荷形成的。 （1）白云母写成氧化物形式的化学式为 。 （2）研究表明，在硅酸盐中，AlⅢ很容易取代SiⅣ，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看，AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是 。 （3）黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10(OH)2，在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］。 ①写出离子反应方程式 。 ②上述反应为什么能够发生 ③风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解 13.（2015高二·全国·竞赛）I.早在19世纪初期，法国科学家Dulong和Petit测定比热时，发现金属的比热(cm)与其原子量的乘积近似为常数6cal·g-1·℃-1(1 cal = 4.18 J)。当时已知的原子量数据很少，因此，可利用比热推算原子量，进而采用其他方法分析得到更精确的原子量。 （1）将40.0g金属M块状样品加热到100 ℃，投入50.0g温度为15.2 ℃的水中，体系的温度为17.2℃。推算该金属的摩尔质量 。 （2）取金属M的粉末样品1.000 g，加热与氧气充分反应，得氧化物1.336 g。计算该金属的摩尔质量 ，推测其氧化物的化学式 (金属与氧的比例为简单整数比)。 （3）M是哪种金属 II.电解法生产铝须用纯净的氧化铝。铝矿中常含石英、硅酸盐等杂质，需预先除去。在拜耳法处理过程中，硅常以硅铝酸盐( Na6Al6Si5O22· 5H2O)“泥”的形式沉积下来。现有一种含10. 0% (质量)高岭土( Al2Si7O7·2H2O)的水铝石[ Al( OH)3]原料，计算纯化处理中铝的损失率 。 14.（2021高二上·浙江宁波·竞赛）工业上可用粗硅(含有铁、铝、硼、磷等杂质)与干燥的HCl气体反应制SiHCl3：Si+3HCl = SiHCl3+H2，SiHCl3可与过量H2在1000~1100°C反应制得纯硅。有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 SiHCl3 PCl5 沸点/°C 57.7 12.8 —— 315 33.0 —— 熔点/°C -70.0 -107.2 —— —— -126.5 —— 升华温度/°C —— —— 180 300 —— 162 请回答： （1）粗硅与HCl反应完全后的混合物冷却到标准状况，可通过 操作提纯得到SiHCl3。 （2）实验室也可以采用如右图装置(加热、夹持及尾气处理装置均略去)用SiHCl3与过量干燥H2反应制取纯硅。 ①仪器a的名称为 ， 装置 B中的试剂为 。 ②装置C为水浴加热，目的是 ， 反应一段时间后，D中可以观察到晶体硅生成，同时生成一种气体产物，写出其化学式 。 ③为保证实验安全，加热D装置前必须完成的操作是 。 15.（2017高二·湖南·竞赛）氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。某兴趣小组用四氯化硅与氮气在氢气气氛保护下，加热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，设计如图所示装置。 试回答下列问题： （1）实验室制备氢气常用锌和稀硫酸反应，制取时常在反应混合物中加入少量硫酸铜溶液，其目的是 。 （2）图中装置A的作用是 、调节通入气体速率和充分混合气体。通过观察 ，来调节通入气体的速率。 （3）加热B玻璃管之前，为防止意外发生，必须进行的操作是 (不用详述步骤)，B中发生反应的化学方程式为 。 （4）四氯化硅与水反应生成两种酸，写出用烧碱溶液吸收尾气中四氯化硅的化学方程式： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 无机非金属材料 内容概览 01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼 02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚 03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练 04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训 竞赛技巧1 碳族元素的通性 1.周期表中第Ⅳ族元素：碳（C）、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)和Fl 6种元素，统称为碳族元素。 2.特点：价层电子构型 ns2np2 常见氧化态为+2，+4。 3.C元素与其它元素相比，表现出一些特殊性： ①碳原子的配位数不能超过4，而其它元素的原子最外层还有nd轨道可参与成键，所以配位数可超过4，如GeCl62-； ②碳元素的化合物比任一元素的化合物都多，这是因为C-C键能高，而Si-Si键能低； 4.碳族元素的通性 元素名称 碳 硅 锗 锡 铅 元素符号      C Si Ge Sn Pb 原子半径 从左至右逐渐增大 单质熔沸点 从左至右逐渐降低 单质密度 从左至右逐渐增大 金属性 从左至右逐渐增强 氢化物稳定性 从左至右逐渐降低 +2氧化态化合物稳定性 从左至右逐渐增强 +4氧化态化合物稳定性 从左至右逐渐减弱 最高价氧化物的水化物酸性 从左至右逐渐减弱 竞赛技巧2 金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型 金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型取决于氢氧化物和碳酸盐溶解度相对大小。 1.若S(氢氧化物)<S(碳酸盐)，生成氢氧化物沉淀，如Al3+、Fe3+、 Cr3+、Sn2+、Sn4+等； 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 2.若S(氢氧化物)>S(碳酸盐)，生成碳酸盐沉淀，如Ca2+、Ba2+、 和Sr2+； Ca2++CO32-=2CaCO3↓ 3.若S(氢氧化物)≈S(碳酸盐)，生成碱式碳酸盐，如Cu2+、Zn2+、 Pb2+和Mg2+等； Cu2++CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓ 竞赛技巧3 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象 若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同) 溶液中的溶质为Na2CO3 涉及离子方程式Oa：CO＋H＋===HCO； ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH 涉及离子方程式Oa：OH－＋H＋===H2O、 CO＋H＋===HCO； ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 若V(Oa)<V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3 涉及离子方程式Oa：CO＋H＋===HCO； ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 若a＝0(即图像从原点开始) 溶液中的溶质为NaHCO3 涉及离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 竞赛技巧4 解读硅酸盐结构 1、硅酸盐结构的特点 （1）构成硅酸盐的基本结构是[SiO4]四面体()，Si4+位于四面体中心，O2-位于四面体角顶；Si—O平均距离0.160nm,电负性差D=1.7,说明Si—O键并非纯离子键结合，而是具有相当高的共价键成分，离子键和共价键大约各占一半。 （2）每一个氧最多只能被两个[SiO4]所共有。 （3）[SiO4]可以相互孤立地存在或通过共顶相互连接，如果以共棱或共面方式相连，将造成结构不稳定性。 （4）[SiO4]中O—Si—O的结合键不是一条直线，而是一折线(≈145°)。 （5）在硅酸盐晶体中，除了硅和氧以外，组成中还含有其他阳离子多达50多种，因此其结构十分复杂。常发生同晶取代。 （6）在硅酸盐晶体中，对于每个硅氧四面体之中的氧，又可分为桥氧和非桥氧。 ①桥氧、非活性氧：两个[SiO4]四面体之间共用的氧离子。 ②非桥氧、活性氧、自由氧：只与一个[SiO4]四面体中的Si4+配位的氧。 2.桥氧的存在使得硅氧四面体能够相互连接，形成不同的结构类型，如岛状、链状、层状和架状。 （1）岛状硅酸盐 ①单一硅氧团(孤立有限硅氧团) 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 [SiO4]4－ 镁橄榄石 Mg2SiO4 2MgO·SiO2 ②含成对的硅氧团，v=O/Si=3.5，硅钙石Ca3(Si2O7),即3CaO·2SiO2,正交晶系； 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 Si2O76－ 钙硅石 Ca3Si2O7 3CaO·2SiO2 ③含环状硅氧团（v=O/Si=3） a.三节环：(Si3O9)6- 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 Si3O96－ 蓝锥矿 BaTi[Si3O9] BaO·TiO2·3SiO2 b.四节环：(Si4O12)8- 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 Si4O128－ 斧石 Ca2Al2BO3[Si4O12](OH) 氧化物形式 4CaO·2Al2O3·B2O5·8SiO2·H2O c.六节环：(Si6O18)12- 化学式 结构简式 球棍模型 俯视图 实例 氧化物形式 Si6O1812－ 略 绿柱石 Be3Al2[Si6O18] 3BeO·Al2O3·6SiO2 （2）链状结构 ①单链状结构 a.切割重复单元为： b.共用分析： 圈定的氧原子是共用的，未圈定的Si原子和O原子是独用的，完全属于该结构单元。 c.计算数目：Si原子数为1，氧原子数=2+2×=3，Si与O原子个数比为1:3。 d.确定化学式：根据成键情况，Si为+4价，O为－2价，所以此链状硅酸盐阴离子的化学式为(SiO3)n2n－。 ②双链状结构 a.切割重复单元为： b.独用和共用的原子：左右圈定的原子都是共用的，上下圈定的原子是独用的。 c.计算数目：Si原子数=2+4×=4，氧原子数=4+14×=11，所以Si与O原子个数比为4:11 d.确定化学式：根据成键情况，Si为+4价，O为－2价，所以此链状硅酸盐阴离子的化学式为(Si4O11)n6n－。 竞赛技巧5 碳族元素的其他单质及化合物 1.锗、锡、铅单质 （1）锡有三种同素异形体： 灰锡 白锡 脆锡 灰色粉末，低温稳定 银白色带蓝光，有延展性，常温稳定 性脆，敲打时变粉末 灰锡(α-锡)白锡(β-锡)脆锡(γ-锡)液态锡 锡制品（白锡）粉末(灰锡)——锡疫或锡瘟 （2）主要化学性质 ①与氧气的反应：通常条件下，只有铅与氧气作用；高温下，锗锡铅都可与氧气反应。 ②与其它非金属反应：Ge+2X2=GeX4 Pb+S=PbS ③与水的反应（Ge、Sn常温下不与水反应）：2Pb+O2+2H2O=2Pb(OH)2 ④与酸反应 Sn Pb HCl 与稀HCl反应缓慢，与浓HCl作用生成SnCl2：Sn+2HCI(浓)=SnCl2+H2↑ 与稀HCl反应生成微溶的PbCl2，覆盖于Pb的表面，使反应终止Pb+2HCl(稀)=PbCl2+H2↑、Pb+3HCl(浓)=H(PbCl3)+H2↑ H2SO4 Sn+H2SO4(稀)=SnSO4+H2↑、Sn+4H2SO4(浓，热)=Sn(SO4)2+2SO2↑+4H2O Pb+H2SO4(稀)=PbSO4+H2↑、Pb+3H2SO4(浓，热)=Pb(HSO4)2+SO2↑+2H2O HNO3 4Sn+10HNO3(很稀)=4Sn(NO3)2+NH4NO3+3H2O、 Sn+4HNO3(浓，热)=SnO2+4NO2+2H2O 3Pb+8HNO3(稀)=3Pb(NO3)2+2NO+4H2O不与浓硝酸反应 ⑤与碱的反应：2Ge+2OH-+H2O=GeO32-+H2↑、2Pb+OH-+2H2O=Pb(OH)3-+H2↑ 2.铅的氧化物（PbO、PbO2、Pb3O4) （1）一氧化铅(PbO)：有两种变体：红色四方晶体和黄色正交晶体。在常温下，红色的比较稳定。 PbO易溶于醋酸或硝酸得到Pb(II)盐，难溶于碱。用于制铅蓄电池。 （2）二氧化铅(PbO2)：棕黑色固体 ①两性，酸性大于碱性。 PbO2+NaOH=Na2PbO3+H2O、PbO2+4HCl=PbCl4+H2O(PbCl4不稳定分解为PbCl2和Cl2) ②强氧化性 a.PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+H2O b.2Mn(NO3)2+5PbO2+6HNO3=2HMnO4+5Pb(NO3)2+2H2O c.PbO2+H2SO4(热浓)=PbSO4+O2↑+H2O ③加热二氧化铅分解：3PbO2Pb3O4+O2↑、2Pb3O46PbO+O2↑ （3）四氧化三铅(Pb3O4——2PbO·PbO2)：Pb3O4 +HNO3=PbO2+ Pb(NO3)2+H2O 3.锗、锡、铅的硫化物 物质 颜色 酸碱性 物质 颜色 酸碱性 GeS 红色 弱碱性 GeS2 白色 两性 SnS 棕褐色 弱碱性 SnS2 黄色 两性偏酸 PbS 黑色 弱碱性 无PbS2 不溶于碱溶液，具有还原性，可被过硫化物氧化。SnS+S22-=SnS2+S2- 能溶于浓盐酸，易溶于硫化物、多硫化物或碱液中形成硫代酸盐。GeS2+Na2S=Na2GeS3、SnS2 +6OH-=2SnS32-+SnO32-+3H2O 竞赛技巧1 考查碳族元素的通性 1．（2012高二·广东·竞赛）硅及其化合物在日常生活中有重要应用。下列说法正确的是 A．Si最外层有四个电子，不容易得也不容易失电子，所以自然界中存在大量硅单质 B．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 C．高温下SiO2能与Na2CO3反应放出CO2，但不能说明硅酸的酸性强于碳酸 D．玛瑙和红宝石的主要成分都是SiO2，SiO2和Si都是制造光导纤维的材料 【答案】C 【解析】A．硅具有亲氧性，容易和氧结合，自然界没有单质硅，A错误；B．SiO2能与HF反应，不能与其它酸反应，能与NaOH反应生成盐和水，属于酸性氧化物，B错误；C．常温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，不是在常温下进行，且不是在水溶液中进行，不能说明硅酸的酸性强于碳酸，C正确；D．二氧化硅是光导纤维的材料，D错误；故选C。 2.锗(Ge)是第四周期第IVA族元素,处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线处，下列叙述正确的是（    ） A．锗是一种金属性很强的元素，极容易与空气反应 B．锗的单质具有半导体的性能 C．锗与盐酸反应，生成GeCl4 D．锗、锡和铅为同族元素，+4价氢氧化物的碱性强弱顺序：Ge(OH)4>Sn(OH)4>Pb(OH)4 【答案】B 【解析】A. 锗处于金属区与非金属区的交界线上，元素金属性和非金属性都较弱，在反应中既不易得电子，也不易失去电子，A项错误；B. 锗处于金属区与非金属区的交界线上，既有金属性又有非金属性，常用于作半导体材料，B项正确；C. 锗与硅的单质都能作半导体，化学性质相似，所以与盐酸不反应，C项错误；D. 同主族从上到下金属性增强，所以锗、锡、铅的金属性依次增强，则其对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，碱性：Ge(OH)4＜Sn(OH)4＜Pb(OH)4，D项错误；答案选B。 竞赛技巧2 考查碳酸盐的溶解性 3．一定温度下，三种碳酸盐MCO3（M：Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋）的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知：pM＝－lgc（M），p（）＝－lgc（）。下列说法正确的是（　　） A．MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大 B．a点可表示MnCO3的饱和溶液，且c（Mn2＋） <c（） C．b点可表示CaCO3的饱和溶液，且c（Ca2＋）<c（） D．c点可表示MgCO3的不饱和溶液，且c（Mg2＋）<c（） 【答案】D 【解析】A.由pM、p（CO32-）的表达式可知，其值越大对应离子的浓度越小，结合沉淀溶解平衡曲线可知，当取相同的c（CO32-）时，对应饱和溶液中，Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋的浓度依次减小，则MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp应该依次减小，A错误；B.因a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上，故a点表示MnCO3的饱和溶液，且a点纵、横坐标相等，故c（Mn2＋）＝c（CO32-），B错误；C.b点表示CaCO3的饱和溶液，但是b点：p（CO32-）>p（Ca2＋），则c（CO32-）<c（Ca2＋），C错误；D.c点在MgCO3的沉淀溶解平衡曲线上方，为不饱不溶液，且由纵、横坐标关系知：c（Mg2＋）<c（CO32-），D正确。故选D。 4．T℃时，两种碳酸盐(M表示或)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知：，，。下列说法正确的是 A．a表示的沉淀溶解平衡曲线 B． C．T℃时，向悬浊液中加入饱和溶液，可能有生成 D．T℃时，向饱和溶液中加入溶液，一定能产生沉淀 【答案】C 【解析】A．Ksp(XCO3)=c(X2+)c(CO)，Ksp(YCO3)=c(Y2+)c(CO)；又因Ksp(XCO3)＜Ksp(YCO3)，所以c(CO)相同时，c(X2+)＜c(Y2+)，pc(X2+)＞pc(Y2+)，所以a为XCO3的溶解平衡曲线，b为YCO3的溶解平衡曲线，故A错误；B．Ksp(XCO3)⇌c(X2+)c(CO)=10-4mol/L×100mol/L=10-4，故B错误；C．虽然Ksp(XCO3)＜Ksp(YCO3)，溶解性小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，沉淀转化的平衡移动原理为：X2+(aq)+YCO3(s)⇌XCO3(s)+Y2+(aq)，但加入饱和Y(NO3)2溶液，增大了c(Y2+)，使平衡逆向移动，可能会有YCO3生成，故C正确；D．YCO3沉淀溶解的原理，YCO3(s)⇌CO3(aq)+Y2+(aq)，向饱和YCO3溶液中加入Na2CO3溶液，不知Na2CO3溶液的浓度，无法确定是否一定能产生YCO3沉淀，故D错误；故选：C。 竞赛技巧3 考查硅酸盐的结构 5.天然硅酸盐组成复杂，其阴离子基本结构单元大多是SiO4四面体。在中，表示硅氧四面体，则该结构式的通式为 A．（Si2O5） B．（SiO3） C．（Si6O17） D．（Si8O24） 【答案】C 【解析】如图结构所示，将左边结构补全会形成两个环，被两个环共用的氧原子左边有7个，右边有7个共14个，独立成个体的氧原子共有10个(上边有5个，下边有5个)，同时每个环都有独立的硅原子，则Si：O=(4+4×0.5)：(14×0.5+10)=6：17，这样，每个环所包含的 O 有 17个硅有6个，再根据Si+4，O-2　的化合价，其结构式的通式为(Si6O17)，C正确；答案为C。 6.（2013·安徽·初赛）图(a)是SiO44-离子结构示意图，图(b)是一种一维无限长单链结构的多硅酸根，关于此酸根的说法正确的是 A.酸根中Si与O的原子个数比为1：4 B.Si原子的杂化形式为sp2 C.酸根的化学式可以表示为SiO32- D.此酸根对应的钠盐与醋酸反应可以得到澄清的溶液 【答案】C 【解析】A.图(b)是一维无限长单链结构的多硅酸根，每个SiO4四面体通过共用顶点氧原子连接，每个四面体中，有2个氧原子完全属于该四面体，另外2个氧原子与相邻四面体共用(每个贡献1/2)，所以每个Si原子对应的O原子数为：2+2×(1/2)=3，因此Si与O的原子个数比为1:3，不是1:4，A错误；B.Si原子在SiO44-中与4个0原子形成4个σ键，没有孤电子对，价层电子对数为4，因此Si原子的杂化形式为sp3,不是sp²，B错误；C.由A的分析，每个Si对应3个0原子，且单链结构的多硅酸根可表示为[SiO3]n2n-，即酸根的化学式可写成SiO32-(链节形式，即当n=1时)，C正确；D.此酸根对应的钠盐为Na2SiO3(偏硅酸钠)，与醋酸反应生成H2SiO3(硅酸),硅酸是不溶于水的白色胶状沉淀，因此反应会产生浑浊，不会得到澄清溶液,D错误,答案选C。 竞赛技巧4 考查碳族元素的其他单质及化合物 7.锡在材料、医药、化工等方面有广泛的应用，锡精矿()中主要有Fe、S、As、Sb、Pb等杂质元素。下图为锡的冶炼工艺流程： 已知：性质稳定，难溶于酸。下列说法错误的是 A．焙烧产生的烟尘、烟气中主要杂质元素是S、As、Sb B．酸浸时，PbO生成，为了提高铅的浸出率，可添加适量NaCl固体 C．的反应中S元素化合价全部升高 D．电解精炼时，电源的正极与粗锡相连 【答案】C 【分析】锡精矿中通入空气焙烧，Fe、S、As、Sb、Pb转化为对应的氧化物；由于 SnO2性质稳定，难溶于酸，Fe和Pb的氧化物溶解转化为对应的离子，则过滤后滤渣为SnO2，SnO2中加入焦炭还原生成粗锡，粗锡电解得到精锡；滤液经过处理最终得到Pb、Fe。 【解析】A．焙烧时Fe、S、As、Sb、Pb杂质元素转化为氧化物，由题可知，加入稀盐酸后的滤液经过处理得到Fe和Pb，所以烟尘、烟气中的主要杂质元素是S、As、Sb，A正确； B．酸浸时，PbO生成，离子方程式为，浸出过程中添加氯化钠，可促使氯化铅转化成可溶性的离子，提高其浸出效果，B正确；C．PbS与熔融NaOH反应的化学方程式为，S元素化合价只有部分升高，C错误；D．电解精炼时，与电源的正极相连的是粗锡，D正确；故答案为：C。 8.从废旧铅蓄电池的铅膏(主要成分为、和Pb)中回收PbO的流程如下： 已知性质类似。下列说法错误的是 A．“脱硫”时发生的反应为 B．“酸浸”时将中铅元素还原成价 C．“沉铅”后的滤液中主要含 D．“沉铅”时为保证铅完全沉淀，应加入过量NaOH 【答案】D 【分析】脱硫：加入Na2CO3，将PbSO4转化为PbCO3，同时生成可溶性硫酸盐（如Na2SO4）， 酸浸：加入H2O2将Pb氧化为Pb2+，将PbO2发生还原为Pb2+，并结合醋酸根生成醋酸铅，同时也能使PbCO3转化为醋酸铅，沉铅：加入NaOH，将醋酸铅沉淀为Pb(OH)2，最终转化为PbO。 【解析】A．铅膏中的PbSO4在“脱硫”步骤中与Na2CO3反应，生成PbCO3沉淀和可溶性硫酸盐，由于PbCO3的溶度积（Ksp）小于PbSO4，可以发生沉淀转化，A正确；B．在“酸浸”步骤中，PbO2需要被还原为Pb2+，H2O2作为还原剂被氧化为O2，B正确；C．沉铅过程中醋酸铅与NaOH生成Pb(OH)2和CH3COONa，C正确；D．根据题目，Pb(OH)2的性质类似Al(OH)3，即它具有两性，过量NaOH会导致Pb(OH)2溶解，D错误；故选D。 1．下列关于二氧化硅和二氧化碳的说法正确的是(　　) A．常温下二氧化硅和二氧化碳都是气体 B．二氧化硅和二氧化碳都不溶于水 C．二氧化硅和二氧化碳在一定条件下都可以是固体 D．二氧化硅和二氧化碳的硬度小、熔点低 【答案】C 【解析】A．SiO2在常温下是固体，故A错误；B．SiO2不溶于水，CO2能溶于水，故B错误；C．二氧化硅在常温下是固体，在一定温度和压强下，CO2可以是固体，且固态CO2称为干冰，故C正确；D．SiO2的硬度大，熔点高，故D错误；故答案为C。 2．下列叙述正确的是 A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物 B．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以H2SiO3的酸性比H2CO3强 C．CO2和SiO2都能与C反应 D．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 【答案】C 【解析】A．SiO2能和NaOH溶液反应，只能和氢氟酸反应，SiO2属于酸性氧化物，A错误；B．反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑不是在水溶液中进行的，不能据此说明硅酸的酸性比碳酸强，故B错误；C．CO2和SiO2都能与碳反应，反应中碳是还原剂，CO2和SiO2都作氧化剂，故C正确；D．CO2和SiO2都是酸性氧化物，两者物理性质相差较大，故D错误；答案选C。 3．关于二氧化硅的叙述正确的是（    ） ①二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 ②硅、碳原子最外层都有4个电子，故SiO2的物理性质与CO2类似 ③SiO2既能和氢氧化钠溶液反应也能和氢氟酸反应，是两性氧化物 ④将CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强 A．②③ B．③④ C．②④ D．①④ 【答案】D 【解析】①二氧化硅能够使光线全反射，因此是制造光导纤维的重要原料，①正确；②SiO2属于原子晶体，原子间以共价键结合形成网状结构，因此物质的熔沸点高，硬度大；而CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体，由于分子之间的作用力比较弱，因此物质的熔沸点比较低，在室温下呈气态，故二者的物理性质差别很大，②错误；③SiO2是酸性氧化物，但却能和氢氟酸反应，产生SiF4和H2O，③错误；④将CO2通入Na2SiO3溶液中有H2SiO3胶状沉淀生成，说明碳酸比硅酸酸性强，④正确；综上所述可知，说法正确的是①④，故答案为D。 4．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，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 【答案】B 【解析】A．酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性，故A错误；B．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；C．比较强酸制取弱酸时在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能得到酸性强弱的结论，故C错误；D．HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，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，又盐酸易挥发，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，则无法确定碳酸与硅酸的酸性的强弱，故D错误；答案选B。 5．下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述正确的是 A．C和Si的最高价氧化物都是酸性氧化物，且都能与水反应生成相应的最高价含氧酸 B．SiC与金刚石成键方式、结构特点均相似，因此具有很高的硬度 C．CH4、SiH4中H的化合价相同都是+1价 D．碳酸钠和硅酸钠都是正盐，它们的水溶液都呈中性 【答案】B 【解析】A．C和Si的最高价氧化物分别是CO2、SiO2，二者都是酸性氧化物，CO2能与水反应生成相应的最高价含氧酸H2CO3，但SiO2难溶于水，不能与水反应产生相应最高价含氧酸H2SiO3，A错误；B．在SiC中每个Si原子与4个C原子形成共价键，每个C原子与4个Si原子形成共价键，这种结构向空间扩展，就形成了立体网状结构，因此其成键方式、结构与金刚石相似，具有很高的硬度，B正确；C．元素的电负性越大，该元素的非金属性就越强。元素的电负性：C＞H＞Si，所以在CH4中H为+1价，在SiH4中H的为-1价，C错误；D．碳酸钠和硅酸钠都是正盐，它们都是强碱弱酸盐，水解使溶液都呈碱性，D错误；故合理选项是B。 6．下列说法正确的是 A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以与水反应生成硅酸 B．二氧化硅分子由1个硅原子和2个氧原子构成 C．硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水 D．CO2与SiO2均具有氧化性，可作氧化剂 【答案】D 【解析】A．二氧化硅不溶于水，与水不反应，A错误；B．二氧化硅中不存在SiO2分子，B错误；C．硅酸的酸性比碳酸弱，且不溶于水，C错误；D．CO2中C的化合价为+4价，SiO2中Si的化合价为+4价，CO2与SiO2均具有氧化性，可作氧化剂，如2Mg+CO22MgO+C、2C+SiO2Si+2CO↑，D正确；答案选D。 7．下列有关说法中正确的是 ①硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，常用作集成电路 ②二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的，它的熔点高，硬度大 ③水玻璃是硅酸钠的水溶液，可用于生产黏合剂和防火剂 ④透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2写成氧化物的形式为：5MgO·2CaO·8SiO2·H2O ⑤SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物 ⑥水晶、玛瑙、高温结构陶瓷、压电陶瓷均为硅酸盐产品 ⑦CO2与SiO2均是酸性氧化物，溶于水均得到相应的酸 ⑧因为，所以硅酸的酸性比碳酸强 A．①②⑥ B．⑤⑦⑧ C．①③ D．①③④ 【答案】C 【解析】①晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属光泽的非金属固体，硅是良好的半导体材料，常用作集成电路，故①正确；②二氧化硅为原子晶体，不含有分子，故②错误；③水玻璃是是硅酸钠的水溶液，具有粘合性，同时不燃烧，可用于生产黏合剂和防火剂，故③正确；④透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2写成氧化物的形式规律为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2写成氧化物的形式为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O，故④错误；⑤二氧化硅与HF反应不生成盐，则二氧化硅不是两性氧化物，故⑤错误；⑥高温结构陶瓷、压电陶瓷等新型陶瓷属于新型无机非金属材料，主要为氮化物、碳化物以及金属氧化物等，不属于硅酸盐产品，故⑥错误；⑦CO2与SiO2均是酸性氧化物，二氧化碳溶于水得到相应的碳酸，二氧化硅不溶于水，故⑦错误；⑧比较酸性强弱，应在溶液中进行，在高温条件下反应，主要是利用盐的稳定性，故⑧错误；故选：C。 8．已知钾长石(成分为)可用作陶瓷坯体配料、陶瓷釉料等。下列说法正确的是 A．SiO2为两性氧化物 B．中含键 C．固体钾长石含有金属离子，能导电 D．钾长石可制作钾肥 【答案】D 【解析】A．SiO2与HF反应是其特性，不是通性，故SiO2为酸性氧化物，错误；B．1个原子连接4个原子，中含键，错误；C．固体钾长石中的金属离子不能自由移动，因此不能导电，错误；D．钾长石中含有钾元素，故可制作钾肥，D正确；故答案为：D。 9．工业制备高纯硅的原理示意图如下： 下列说法错误的是 A．硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在 B．反应①为 C．反应③中的不可用焦炭代替 D．上述流程中能循环利用的物质有、HCl 【答案】B 【分析】石英砂主要成分是二氧化硅，与焦炭反应生成硅和CO，粗硅和HCl在高温下反应生成SiHCl3和氢气，SiHCl3和氢气再反应生成纯硅和HCl； 【解析】A．自然界中不存在游离态硅，硅为亲氧元素，硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在，A正确；B．根据原理图，反应①为二氧化硅和焦炭在高温下反应生成硅和CO，反应方程式为(粗)，B错误；C．反应③中的用焦炭代替会产生杂质，C正确；D．流程②、③中分别会有、HCl生成，所以整个流程中能循环利用的物质有和HCl，D正确；故选B。 10．利用炼铝厂的废料一铝灰(含、及少量和)可制备明矾，工艺流程如图，下列说法错误的是 A．明矾可用于净水 B．加入溶液的目的是将转化为 C．滤渣2的成分为 D．操作Ⅱ中为加速晶体析出可用玻璃棒进行搅拌 【答案】C 【分析】铝灰(含、及少量和)，加入过量稀硫酸酸溶过滤，滤液为硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁，滤渣1为二氧化硅和不溶性杂质，滤液A中加入稍过量高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液pH使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀，加入适量硫酸锰除去过量的高锰酸钾过滤得到滤渣2为二氧化锰固体和氢氧化铁沉淀，滤液主要是硫酸铝溶液，加入硫酸钾蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到硫酸铝钾晶体，以此解答。 【解析】A．明矾溶于水后，Al3+会发生水解生成具有吸附性的氢氧化铝胶体，可用于净水，A正确；B．由分析可知，加入溶液的目的是将转化为，使Fe3+在调节pH后转化为氢氧化铁沉淀，B正确；C．由分析可知，滤液A中加入稍过量高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，高锰酸钾转化为MnO2，调节溶液pH使铁离子全部转化为沉淀，滤渣2的成分为和MnO2，C错误；D．由分析可知，操作Ⅱ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，为加速晶体析出可用玻璃棒进行搅拌，D正确；故选C。 11．某溶液中只可能含有OH−、、、、、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶液的体积变化的图象如图所示，下列说法正确的是 A．原溶液中一定含有的阴离子是OH−、、、 B．反应后最终溶液中的溶质只有AlCl3 C．原溶液中一定含有Na2SO4 D．原溶液中含有与的物质的量之比为1∶1 【答案】A 【分析】向溶液中滴入盐酸时，开始没有沉淀生成，说明溶液中有OH-，Fe3+、Mg2+、Al3+能和OH-反应生成沉淀，所以Fe3+、Mg2+、Al3+不存在，则Na+一定存在于溶液中；OH-消耗完毕后，再滴入盐酸，有沉淀生成，当加入过量盐酸时，部分沉淀溶解，说明溶液中有Al(OH)和SiO，Al(OH)和H+反应生成的Al(OH)3沉淀能溶于过量的盐酸，SiO和盐酸反应生成的H2SiO3不溶于盐酸；当加入盐酸使沉淀量达到最大时，再滴入盐酸，沉淀量不发生变化，此时发生的反应不生成沉淀，即原溶液中有CO，和盐酸反应先生成HCO，进而生成CO2和水。 【解析】A．根据上述分析可知，原溶液中一定含有的阴离子是Al(OH)、SiO、CO、OH-，故A正确；B．原溶液中含有Na+，所以反应后最终溶液中的溶质一定还有NaCl，故B错误；C．不能确定原溶液中是否有SO，所以原溶液中不一定含有Na2SO4，故C错误；D．根据图象，CO消耗的HCl和Al(OH)3消耗的HCl的物质的量之比为1:2，根据离子方程式：CO+2H+=H2O+CO2↑和Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，原溶液中含有的CO和Al(OH)的物质的量之比为3:4，故D错误；故选A。 12．某溶液中可能含有OH-、、、、、、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸溶液时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶液的体积变化的图象如图所示。下列说法正确的是（      ） A．反应最后形成的溶液中的溶质为NaCl B．原溶液中一定含有的阴离子是：OH-、、、 C．原溶液中一定含有Na2SO4 D．原溶液中含有与的物质的量之比为1∶2 【答案】B 【分析】由图象分析可知，开始无沉淀生成说明加入的盐酸和溶液中的碱反应，说明溶液中一定含OH-离子，则与氢氧根离子不能共存的Fe3+、Mg2+、Al3+在溶液中不存在；随后反应生成沉淀逐渐增大，说明是、和氢离子反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀；继续加入盐酸沉淀量不变，消耗盐酸的离子只能是离子，反应完后继续加入盐酸，沉淀逐渐减小，至不再改变，进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸沉淀，氢氧化铝沉淀溶于盐酸，最后剩余沉淀为硅酸；硫酸根离子不能确定是否存在，但根据溶液的电中性可知，溶液中一定含有Na+离子； 【解析】A. 因为溶液中硫酸根不能确定是否存在，则反应后最终溶液中的溶质除了有NaC1，还可能有硫酸钠，故A错误；B. BC段是碳酸根与盐酸反应，结合分析可知，原溶液中一定含有的阴离子是：OH-、、、，故B正确；C. 原溶液中一定含有的离子是Na+、OH-、SiO、AlO、CO，可能含有SO，故C错误；D. 依据图象可知和碳酸根离子反应的盐酸为2体积，反应的离子方程式为+2H+=CO2↑+H2O，氢氧化铝溶解消耗的盐酸体积为4体积，反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，则原溶液中含有与的物质的量之比为n()：n()=(2×)：(4×)=3：4，故D错误；答案选B。 13．港珠澳大桥建设过程中水泥的使用量约198万吨。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示。下列叙述正确的是 A．水泥、玻璃、陶瓷均为传统的硅酸盐材料，三者的原料都主要为SiO2 B．沉淀A的主要成分为SiO2，沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3 C．KMnO4法滴定时发生反应的离子方程式为2MnO+5C2O+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O D．草酸钙易溶于水 【答案】B 【分析】根据流程：水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物，加入氯化铵、盐酸、硝酸溶解，SiO2不溶，沉淀A的主要成分为SiO2，滤液含有Ca2+、Fe3+、Al3+、Mg2+，加入氨水调节pH，沉淀Fe3+、Al3+，沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液主要含有Ca2+、Mg2+，加入草酸铵溶液，得到草酸钙沉淀，将草酸钙用硫酸溶解后，用酸性高锰酸钾滴定可得水泥样品中钙含量，据此分析作答。 【解析】A．水泥的原料是粘土和石灰石、玻璃的原料是石英砂、纯碱、石灰石、陶瓷的原料是黏土，A错误；B．根据分析可知，沉淀A的主要成分为SiO2，沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3，B正确；C．草酸钙经硫酸处理得草酸，草酸与KMnO4发生氧化还原反应，草酸为弱酸，不可拆写，因此离子方程式为：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，C错误；D．草酸钙是难溶于水的白色固体，D错误；答案选B。 14．下列离子方程式书写错误的是 A．电解饱和食盐水：2Cl- + 2H2O Cl2↑+ H2↑+ 2OH- B．向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2：Ca2+ + ClO-+ SO2 + H2O = CaSO4↓+ Cl- + 2H+ C．向NH4HCO3溶液中加入过量澄清石灰水：NH + + Ca2+ + 2OH-= CaCO3↓+ H2O + NH3∙H2O D．不能用石英坩埚加热强碱至熔融态的原因：SiO2 + 2OH- = SiO + H2O 【答案】B 【解析】A．电解饱和食盐水，产生黄绿色气体，反应的化学方程式为：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，A正确；B．Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2气体，发生氧化还原反应生成硫酸钙、次氯酸和氯离子，反应的离子方程式为：Ca2++3ClO-+H2O+SO2=CaSO4↓+2HClO+Cl-，B错误；C．向NH4HCO3溶液中加入过量澄清石灰水，NH4HCO3为少量系数定为1，完全反应，离子方程式为：NH++Ca2+ +2OH-=CaCO3↓+H2O+NH3∙H2O，C正确；D．石英成分为二氧化硅和氢氧化钠发生反应，离子方程式SiO2+2OH-=SiO+H2O，D正确；故选B。 15．海洋封存是实现“碳中和”的途径之一，其原理是利用CO2在水等溶剂中的溶解性来吸收CO2。某小组用排水法、排食盐水法收集100mLCO2后（如图1），移出导管，每隔一段时间观察并记录量筒内CO2的体积，并探究植物油隔离对CO2在水中溶解情况的影响（如图2）。下列分析错误的是 时间/h 0 0.5 6 12 24 48 排水法时CO2体积/mL 100 98.5 85.5 77 66 59 排食盐水法时CO2体积/mL 100 99 93 90.5 89 88 A．可用排水法收集CO2是因为其溶于水的速度远小于逸出的速度 B．相同条件下，等体积水比等体积食盐水吸收的CO2少 C．植物油可以减缓二氧化碳在水中的溶解速率 D．大气中二氧化碳增加，会使表层海水温度升高，海水吸收二氧化碳的能力降低 【答案】B 【解析】A．由表中数据可知，二氧化碳溶于水的速率较慢，48h才溶解了41mL，故能用排水法收集的理由是溶于水的速率远小于逸出的速率，A正确；B．48h时，水中剩余59mL，食盐水中剩余二氧化碳88mL，说明相同条件下，等体积水和食盐水吸收更多的是水，B错误；C．不溶于植物油，则植物油可以减缓二氧化碳在水中的溶解速率，C正确；D．大气中增加，会引起温室效应，会使表层海水温度升高，的溶解度随温度的升高而减小，则海水吸收的能力降低，D正确；故选B。 16．用石英砂和原料气(含和少量)制备的操作流程如图所示(粗硅中含有少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述不正确的是 A．“还原”时，发生反应的化学方程式为 B．“高温氮化”合成反应中N2是氧化剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 【答案】D 【分析】用石英砂和原料气(含和少量)制备的操作流程 (粗硅中含有少量Fe、Cu的单质及化合物)，石英砂为，与焦炭在高温下发生反应，粗硅与氮气反应生成，再用稀酸Y进行酸洗，除去铁、铜，得到纯净的产物，据此分析。 【解析】A．石英砂主要成分为，“还原”时焦炭将还原为Si，反应为，方程式正确，A正确；B．“高温氮化”中Si与反应生成，Si元素化合价从0升高到+4（被氧化），N元素从0降低到-3（被还原），为氧化剂，B正确；C．原料气含少量，“操作X”需除去，灼热铜粉与反应生成CuO，可有效除，C正确；D．粗硅中含Fe、Cu单质及化合物，酸洗需除去这些杂质。Fe单质与稀硫酸反应，但Cu单质与稀硫酸不反应（Cu活动性弱于H），无法除去Cu杂质，稀硫酸不适用，D错误；故答案选D。 17．多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3的沸点31.8℃，SiCl4的沸点57.6℃；SiHCl3遇水剧烈反应。下列说法错误的是 A．Y、Z分别为H2、Cl2 B．制取粗硅过程发生的反应为SiO2+2CSi+2CO↑ C．“提纯”步骤所用到的操作方法为蒸发结晶 D．“还原”步骤需在无水、无氧的条件下进行 【答案】C 【分析】电解饱和NaCl溶液，反应产生NaOH、H2、Cl2。X是NaOH，H2、Cl2反应产生HCl，焦炭与石英在高温下反应产生粗Si，HCl与粗硅反应生成SiHCl3和少量SiCl4。SiHCl3和SiCl4是沸点不同的混合物，经分馏分离提纯得到SiHCl3，SiHCl3和H2在高温条件下反应生成多晶硅和HCl，所以Y是H2，Z是Cl2，据此作答。 【解析】A．根据上述分析可知X是NaOH，Y是H2，Z是Cl2，A正确；B．焦炭与SiO2在高温条件下发生反应高温制取粗Si，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，B正确；C．SiHCl3和SiCl4是沸点不同的互溶的液体混合物，可以采用分馏方法进行分离，而不是采用蒸发结晶的方法，C错误；D．已知：SiHCl3遇水剧烈水解，且H2是可燃性气体，与O2混合可能会发生爆炸，因此为防止SiHCl3水解而损失及氢气爆炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行，D正确；故选C。 18．由硫铁矿烧渣(含、、等)制备的一种工艺流程如图。 以下说法中，不正确的是 A．“酸浸”后，溶液中的金属阳离子有和 B．“沉铁”时，作氧化剂，发生反应： C．“沉铁”时，溶液中发生反应： D．若不考虑各步中的损失，煅烧生成的的质量与纯度均大于硫铁矿烧渣中的 【答案】B 【分析】硫铁矿烧渣用稀硫酸酸浸，溶液中含有、，不与稀硫酸反应存在于酸浸渣中，向滤液中加入和氨水，过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子、并与氨水反应得到氢氧化铁沉淀[氨水将、转化为、，双氧水将氧化为]，煅烧得到。 【解析】A．“酸浸”中和与稀硫酸反应生成、，因此溶液中的金属阳离子有和，A正确；B．所给离子方程式电荷不守恒，“沉铁”时，作氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子、氧化为，发生反应方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，，B错误；C．“沉铁”时，溶液中与氨水反应，转化为，发生反应，C正确；D．该工艺流程目的是提纯并制备，原氧化亚铁中的铁元素最终转化为氧化铁中的铁元素，1molFeO的质量小于0.5molFe2O3，故若不考虑各步中的损失，煅烧生成的的质量与纯度均大于硫铁矿烧渣中的，D正确；故答案为B。 1．（15-16高一·山东·竞赛）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是                   ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】C 【解析】①硅元素是地壳中大量存在的元素，是许多种岩石和矿物的基本构成元素之一，故①正确；②水晶主要成分是二氧化硅，不是硅酸盐，故②错误；③光导纤维的主要成分是二氧化硅，故③错误；④陶瓷的主要成分是硅酸盐且陶瓷应用极早，故④正确。综上所述，本题正确答案为C。 2．（21-22高二上·吉林·竞赛）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 【分析】陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。 【解析】A项、氧化铁为棕红色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A错误；B项、秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，故B正确；C项、陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C正确；D项、陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，故D正确。故选A。 3．（2013高二·广东·竞赛）砖瓦是用含铁元素等杂质的粘土隔绝空气烧制而成的。当烧窑作业临近结束时，若用淋水的办法来降温，则砖呈青色，称青砖；若用捅开窑顶自然冷却的办法，则砖呈红色，称红砖。下列有关说法中，不正确的是 A．砖瓦的主要成分是二氧化硅 B．淋水的目的是在窑内产生还原性气氛 C．青砖中铁元素主要以氧化亚铁形式存在 D．红砖中铁元素主要以氧化铁形式存在 【答案】A 【解析】A．砖瓦的主要成分是硅酸盐，A选项错误；B．淋水可以产生还原性气氛，使得铁元素以氧化亚铁的形式存在，B选项正确；C．由上述分析可知，青砖中铁元素主要以氧化亚铁形式存在，C选项正确；D．氧化铁呈红褐色，故红砖中铁元素主要以氧化铁形式存在，D选项正确；故选A。    4．（2009高二·上海·竞赛）2007年10月，我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，确定对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面5cm厚的沙土就含有铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)等，下列说法或分析错误的是 A．辉石、斜长石均属于硅酸盐矿 B．从辉石的化学式来看，它可被看作为复盐 C．斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2 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 【解析】A．根据组成元素和物质分类可知，辉石、斜长石均属于硅酸盐矿，A正确；B．辉石化学式为CaMgSi2O6，能电离出钙离子和镁离子两种金属阳离子，所以它可看作复盐，B正确；C．根据硅酸盐的氧化物的表示方法：活泼金属氧化物写在前面，则斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2，C正确；D．月球上有游离态铁是因为月球上的空气成分与地球的不同，月球上几乎不含氧气，铁不易被氧化，D错误；答案选D。 5．（2021高二上·浙江宁波·竞赛）生产绿柱石(Be3Al2Si6O18)的主要原料为花岗岩、伟晶岩，绿柱石的阴离子结构简式如图所示。下列说法正确的是 A．绿柱石不与任何酸发生反应 B．绿柱石的阴离子中所有原子处于同一平面 C．绿柱石中每一个原子或离子均满足八电子稳定结构 D．lmol Be3Al2Si6O18中含24mol Si- O键 【答案】D 【解析】A．绿柱石(Be3Al2Si6O18)含有硅、氧、金属元素，属于硅酸盐；绿柱石与HF会反应，故A错误；B．绿柱石的阴离子中硅原子形成4个化学键，为sp3杂化，所有原子不会处于同一平面，故B错误；C．绿柱石中铍离子为2电子结构，故C错误；D．阴离子中硅原子形成4个化学键，则1mol Be3Al2Si6O18中含24molSi—O键，故D正确。故选D。 6.（2018·河南·预赛）SiO2晶体的部分结构如图所示，关于该晶体下列说法错误的是（ ） A．Si原子杂化类型为sp3 B．Si、O的原子个数比为1：4 C．Si原子数目与Si—O键数目比为1：4 D．SiO2晶体中最小环为12元环 【答案】B 【解析】A．由二氧化硅晶体结构图可知，每个Si原子形成4个Si-O价，则Si原子杂化类型为sp3，故A正确；B．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子周围连有四个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，Si、O原子个数比为1：2，故B错误；C．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子周围连有四个氧原子，则Si原子数目与Si—O键数目比为1:4，故C正确；D．由二氧化硅晶体结构图可知，晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，所以最小环上的原子数为12，故D正确；故答案为B。 7.（2020高中·浙江·竞赛）天然硅酸盐组成复杂，其阴离子基本结构单元大多是SiO4四面体。在中，表示硅氧四面体，则该结构式的通式为 A．（Si2O5） B．（SiO3） C．（Si6O17） D．（Si8O24） 【答案】C 【解析】如图结构所示，将左边结构补全会形成两个环，被两个环共用的氧原子左边有7个，右边有7个共14个，独立成个体的氧原子共有10个(上边有5个，下边有5个)，同时每个环都有独立的硅原子，则Si：O=(4+4×0.5)：(14×0.5+10)=6：17，这样，每个环所包含的 O 有 17个硅有6个，再根据Si+4，O-2　的化合价，其结构式的通式为(Si6O17)，C正确；答案为C。 8.（2023高二下·广东汕尾·竞赛）对于反应方程式，下列说法错误的是 A．是氧化剂 B．每生成1.4 g 转移0.12 mol电子 C．CO是氧化产物 D．属于传统硅酸盐材料 【答案】AD 【解析】A．该反应中，C的化合价升高为+2价，N的化合价降为-3价，故氮气为氧化剂，碳为还原剂，故A错误；B．1.4g氮化硅为0.01mol氮化硅，则每生成0.01mol氮化硅转移12×0.01=0.12mol电子，故B正确；C．碳被氧化为一氧化碳，故一氧化碳为氧化产物，C正确；D．氮化硅属于新型无机非金属材料，不是传统硅酸盐材料，故D错误；故选AD。   9.（2010高一·广西·竞赛）世界上活火山中，喷发出的熔融岩浆主要成分是碳酸盐的只有一座。该岩浆的主要成分是钠盐还是钙盐？答 。你作出判断的依据是 。 【答案】钠盐 CaCO3在熔融之前已经分解，钠盐的分解温度高，可在熔融状态下存在(答碱金属的碳酸盐比CaCO3稳定也可以) 【解析】喷发出的熔融岩浆主要成分是碳酸盐，因为碳酸钙高温条件下不稳定，生成氧化钙和二氧化碳，故该岩浆的主要成分是钠盐，钠盐的分解温度高，可在熔融状态下存在。 10.（2007高二上·全国·竞赛）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如： （1）计算机的芯片的主要成分是 ； （2）光导纤维的主要成分是 ； （3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ； （4）用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物； （5）有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀等特性，广“泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……，己为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。 【答案】（1）硅(或Si或单晶硅) （2）二氧化硅(或SiO2) （3）硅(或Si) （4）铝硅酸盐或硅铝酸盐 （5）具有Si-O键 硅相连的烃基 【解析】（1）计算机芯片需要高纯度、高导电性的半导体材料，主要成分为硅(Si,或单晶硅)。 （2）光导纤维利用光的全反射传输信号，主要成分为二氧化硅(SiO2)。 （3）目前应用最广的太阳能电池材料是硅(Si,或晶体硅),它是良好的半导体，能将光能转化为电能。 （4）用作吸附剂、干燥剂的人造分子筛，大多是铝硅酸盐(或沸石分子筛),这类化合物有规则的孔道结构，可筛选不同大小的分子。 （5）这类材料是有机硅聚合物(或聚硅氧烷),其分子结构特点是：含有“硅氧键(Si—O键)”构成的无机骨架，连接有有机基团(如甲基、苯基等)。 11.（2024高一下·广东佛山·竞赛）请回答下列问题： （1）德国人斯瓦恩哈德是从事玻璃加工的一名工人。1670年，他无意中将萤石(氟化钙)与浓硫酸混合在一起，结果产生了一种具有刺激性气味的烟雾，他发现这种气体能腐蚀玻璃，从而研究出一种不用金刚石或其他磨料也可以在玻璃上刻蚀图案的方法。写出上述的两个化学反应方程式 ， 。 （2）单质氟的制备是化学史上一段悲壮的历史，有多位化学家中毒，甚至付出生命，但是化学家们不畏艰难、前仆后继。终于，1886年法国化学家莫瓦桑在总结前人经验与教训的基础上，在低温下电解熔融的氟化氢钾制得单质氟，这距离氢氟酸的发现已经过去一百多年之久。写出电解制备单质氟的反应方程式 。 （3）又过了整整一百年，化学方法制取获得成功。其步骤如下：在存在下，用氧化；和反应；再用前两步的产物和反应(产物价)。写出各步化学反应方程式。 ， ， 。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）氟化钙与浓硫酸混合在一起，反应生成HF气体，化学方程式为；玻璃中含有SiO2，能与氢氟酸反应生成四氟化硅气体和水，导致玻璃被腐蚀，反应的化学方程式为SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O； （2）电解熔融的氟化氢钾(KHF2)制得单质氟，电解过程中两极均有气体产生，即阳极生成F2，阴极上得电子生成H2，电解制备单质氟的反应方程式为； （3）在存在下，用氧化，生成氧气、、H2O，反应的化学方程式为；和反应生成和HCl，化学方程式为；和反应生成F2、MnF3，化学方程式为。 12.（2020高二上·陕西渭南·竞赛）云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代，再由KⅠ平衡其电荷后形成的。而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代，再由KⅠ平衡其电荷形成的。 （1）白云母写成氧化物形式的化学式为 。 （2）研究表明，在硅酸盐中，AlⅢ很容易取代SiⅣ，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看，AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是 。 （3）黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10(OH)2，在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］。 ①写出离子反应方程式 。 ②上述反应为什么能够发生 ③风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解 【答案】（1）K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O （2）AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变 （3）①2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4 ②碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸 ③中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在 【解析】（1）由复杂硅酸盐改写成氧化物形式的一般原则是先写一系列金属氧化物，并按金属活动性顺序排列，较活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写，氧化物之间加黑点隔开，各氧化物的系数均为整数，并写在相应氧化物前面，写成氧化物后，原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变，因此白云母写成氧化物形式的化学式为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，故答案为：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O； （2）从立体几何的知识来看，由于AlⅢ与SiⅣ的半径相近，在硅酸盐中，AlⅢ插入后很容易取代SiⅣ，不会引起原硅酸盐结构大的变化，故答案为：AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变； （3）①由题干信息可知，黑云母在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］，反应的离子方程式为2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4，故答案为：2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4；②上述反应中碳酸与黑云母反应生成了硅酸，因为碳酸的酸性比硅酸强，可以强酸制弱酸，所以上述反应可以发生，故答案为：碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸；③由于中性条件下Al3＋完全水解，主要以Al(OH)3的沉淀形式存在，因此风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解，故答案为：中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在。 13.（2015高二·全国·竞赛）I.早在19世纪初期，法国科学家Dulong和Petit测定比热时，发现金属的比热(cm)与其原子量的乘积近似为常数6cal·g-1·℃-1(1 cal = 4.18 J)。当时已知的原子量数据很少，因此，可利用比热推算原子量，进而采用其他方法分析得到更精确的原子量。 （1）将40.0g金属M块状样品加热到100 ℃，投入50.0g温度为15.2 ℃的水中，体系的温度为17.2℃。推算该金属的摩尔质量 。 （2）取金属M的粉末样品1.000 g，加热与氧气充分反应，得氧化物1.336 g。计算该金属的摩尔质量 ，推测其氧化物的化学式 (金属与氧的比例为简单整数比)。 （3）M是哪种金属 II.电解法生产铝须用纯净的氧化铝。铝矿中常含石英、硅酸盐等杂质，需预先除去。在拜耳法处理过程中，硅常以硅铝酸盐( Na6Al6Si5O22· 5H2O)“泥”的形式沉积下来。现有一种含10. 0% (质量)高岭土( Al2Si7O7·2H2O)的水铝石[ Al( OH)3]原料，计算纯化处理中铝的损失率 。 【答案】I.（1）199g·mol-1 （2）190 g·mol-1 MO4 （3）锇(Os) II.7.54% 【解析】I.（1）水吸收的热量：Q水=m水·C水·△T水=50.0g×1 cal·g-1.℃-1×(17.2-15.2)℃=100 cal，金属放出的热量等于水吸收的热量：Q金属=Q水=100 cal，金属的比热：c金属=Q金属/m金属·△T金属=100cal/[40.0g(100-17.2)℃]≈0.0302cal·g-1·℃-1，根据Dulong-Petit定律：M·C金腐≈6cal·g-1·℃-1，M≈6/0.0302≈199g·mol-1，答案为199g·mol-1。 （2）先设计出模型MnOm。由题给出的条件：“金属M的粉末样品1.000g”，得金属M的物质的量为：1.000 g/199g·mol-1= 5.03×10-3mol，反应后多出的质量即为氧元素的质量，所以可以算出氧的物质的量为：0.336g/16.00g·mol-1= 0.0210 mol，因此，n：m =5.03×10-3：0.0210 = 1：4.17≈1：4，所以化学式应为MO4.由此再倒推金属的摩尔质量，即可得到精确值： M-MO4 △m M 64 1.000g 1.336g-1.000g=0.336g M=1.000g×4×16.00g·mol-1/0.336g=190g·mol-1。查元素周期表，即可得知此元素是锇(Os)。 II.先根据题目中的质量分数求出各个元素在各组分中的物质的量。 设有100g原料样品，那么高岭土的质量为100g×10.0% =10.0g。则高岭土的物质的量为： 10.0g/258.0g·mo-1=0.0387 mol，所以高岭土中的铝有0. 0774 mol，高岭土中的硅有0.0774 mol。用同样的计算方法可得水铝石的质量为90.0 g，其物质的量为1. 154 mol，其中的铝有1.154 mol。所以铝的总物质的量为：0.0774 mol+1.154mol=1.231 mol，而高岭土变为“泥”需要的铝为：0.0774 mol×6/5=0.0929 mol，所以两者之比即为铝的损失率： 0.0929 mol/1.231 mol=7.54%。 14.（2021高二上·浙江宁波·竞赛）工业上可用粗硅(含有铁、铝、硼、磷等杂质)与干燥的HCl气体反应制SiHCl3：Si+3HCl = SiHCl3+H2，SiHCl3可与过量H2在1000~1100°C反应制得纯硅。有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 SiHCl3 PCl5 沸点/°C 57.7 12.8 —— 315 33.0 —— 熔点/°C -70.0 -107.2 —— —— -126.5 —— 升华温度/°C —— —— 180 300 —— 162 请回答： （1）粗硅与HCl反应完全后的混合物冷却到标准状况，可通过 操作提纯得到SiHCl3。 （2）实验室也可以采用如右图装置(加热、夹持及尾气处理装置均略去)用SiHCl3与过量干燥H2反应制取纯硅。 ①仪器a的名称为 ， 装置 B中的试剂为 。 ②装置C为水浴加热，目的是 ， 反应一段时间后，D中可以观察到晶体硅生成，同时生成一种气体产物，写出其化学式 。 ③为保证实验安全，加热D装置前必须完成的操作是 。 【答案】（1）蒸馏 （2）①分液漏斗 浓硫酸 ②使SiHCl3气化，与氢气在石英管中反应 HCl ③检查装置气密性并检验D右端氢气的纯度 【分析】工业上用粗硅(含有铁、铝、硼、磷等杂质)与干燥的HCl气体反应制SiHCl3，根据各物质熔沸点的不同，可通过蒸馏提纯SiHCl3，SiHCl3可与H2在1000~1100°C反应制得纯硅，实验通过锌与稀硫酸反应制得氢气，经浓硫酸干燥后，与SiHCl3在石英管中1000~1100°C反应生成硅和氯化氢气体，装置C需要水浴加热，目的是使SiHCl3气化，据此解答。 【解析】（1）由题目表格信息提供各物质熔沸点可知，提纯SiHCl3可采用蒸馏的方法；故答案为：蒸馏。 （2）①仪器a的名称为：分液漏斗；装置 B进行干燥，所选试剂为：浓硫酸；②装置C需要水浴加热，目的是使SiHCl3气化，与氢气在石英管中反应；SiHCl3与H2在1000~1100°C反应生成硅和氯化氢；③为保证实验安全，加热D装置前应检查装置气密性并检验D右端氢气的纯度，防止发生爆炸；故答案为：分液漏斗；浓硫酸；使SiHCl3气化，与氢气在石英管中反应；HCl；检查装置气密性并检验D右端氢气的纯度。 15.（2017高二·湖南·竞赛）氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。某兴趣小组用四氯化硅与氮气在氢气气氛保护下，加热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，设计如图所示装置。 试回答下列问题： （1）实验室制备氢气常用锌和稀硫酸反应，制取时常在反应混合物中加入少量硫酸铜溶液，其目的是 。 （2）图中装置A的作用是 、调节通入气体速率和充分混合气体。通过观察 ，来调节通入气体的速率。 （3）加热B玻璃管之前，为防止意外发生，必须进行的操作是 (不用详述步骤)，B中发生反应的化学方程式为 。 （4）四氯化硅与水反应生成两种酸，写出用烧碱溶液吸收尾气中四氯化硅的化学方程式： 。 【答案】（1）锌与硫酸铜反应置换出铜，铜覆盖在锌表面在稀硫酸中构成原电池加快锌与稀硫酸的反应速率 （2）干燥气体 单位时间内气泡的数目 （3）先通入一段时间气体 3SiCl4 +2N2 +6H2Si3N4+ 12HCl （4）SiC14 + 6NaOH= Na2SiO3 + 4NaCl+3H2O 【分析】由装置图可知，用四氯化硅与氮气在氢气气氛保护下，加热发生反应制备氮化硅，该反应在装置B中发生，反应的化学方程式为3SiCl4 +2N2 +6H2Si3N4+ 12HCl，反应需要在干燥条件下进行，并且参加反应的气体需要按一定比例混合，装置A的作用是干燥气体，同时调节通入气体速率和充分混合气体，装置C用烧碱吸收尾气。 【解析】（1）实验室制备氢气常用锌和稀硫酸反应，制取时常在反应混合物中加入少量硫酸铜溶液，其目的是锌与硫酸铜反应置换出铜，铜覆盖在锌表面在稀硫酸中构成原电池加快锌与稀硫酸的反应速率。 （2）由分析可知，装置A的作用是干燥气体、调节通入气体速率和充分混合气体。通过观察单位时间内气泡的数目，来调节通入气体的速率。 （3）反应需要在氢气气氛保护下进行，所以加热B玻璃管之前，为防止意外发生，必须进行的操作是先通入一段时间气体，排出装置内的空气，B中四氯化硅与氮气、氢气反应生成氮化硅和氯化氢，根据得失电子守恒和原子守恒，可得反应的化学方程式为3SiCl4 +2N2 +6H2Si3N4+ 12HCl。 （4）四氯化硅与水反应生成两种酸为硅酸和盐酸，与碱反应生成相对应的盐，则用烧碱溶液吸收四氯化硅的化学方程式为SiC14 + 6NaOH= Na2SiO3 + 4NaCl+3H2O。 / 学科网（北京）股份有限公司 $