5.3 无机非金属材料【考试必过】化学人教版必修第二册

5.3 无机非金属材料 一、选择题（每题只有一个正确答案，每题3分，共42分） 1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　) A．“燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理化学变化 B．沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 2．2018世界光纤光缆大会于11月5日至11月7日在杭州召开。光缆的主要成分为SiO2。碳和硅均为第IVA族的元素，二者性质既有一定的相似性又有一定的递变性。下列关于SiO2和CO2的说法中，正确的是 A．与都能跟反应生成相应的酸 B．与都不能与酸反应 C．与(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应 D．水晶的主要成分是SiC 3．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)。下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是 A．易溶解于强酸和强碱 B．性质稳定，不易脱色 C．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 D．x等于6 4．下列说法正确的是 A．CO2和SiO2都能跟水反应生成相应的酸 B．CO2和SiO2都不能与任何酸反应 C．CO2和SiO2都能与NaOH溶液反应 D．石英的主要成分都是SiO2，SiO2可作制太阳能电池的材料 5．下列说法正确的是 A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 B．下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4 Si C．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 D．Si和SiO2都用于制造光导纤维 6．下列生活、生产中用到的材料属于新型无机非金属材料的是 A．玻璃钢 B．纯碱 C．压电陶瓷 D．钢化玻璃 7．随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是 A．水泥 B．普通玻璃 C．石墨烯 D．陶瓷 8．下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是 ①氢氟酸    ②NaHSO4    ③KNO3    ④石灰水    ⑤CuSO4    ⑥NaOH    ⑦Na2CO3 A．④⑥⑦ B．①④⑥⑦ C．①③⑤ D．①④⑥ 9．工业制备高纯硅的流程如下，下列说法正确的是 A．石英砂与过量焦炭发生的主要反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ B．盛装NaOH溶液的玻璃瓶要使用磨口玻璃塞 C．粗硅与HCl反应时，需要在富氧的环境中进行 D．高纯硅常用于制备光导纤维 10．在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列说法正确的是 A．碳化硅(俗称石英砂)可用作变压器铁芯 B．SiO2属于两性氧化物，可以与HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D．高温下，能发生SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑，可以证明H2SiO3的酸性大于碳酸 11．现今手机等电子产品产业蓬勃发展，推动了高纯硅的生产与应用。工业上用“西门子法”。以硅石(SiO2) 为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如下图所示。下列说法不正确的是 已知：SiHCl3室温下为易挥发、易水解的无色液体。 A．“还原”过程需要在高温条件下，该反应的主要还原产物为Si B．为最大程度节约成本，上述 生产工艺中能循环使用的物质只有H2 C．为防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸，“氧化”、“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行 D．“氧化”过程反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2 12．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．依据，推测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，所以二氧化硅属于两性氧化物 13．根据下列实验操作、现象和所得到的结论均正确的是 选项 实验操作和现象 实验结论 A 向Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀 H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强 B 将稀盐酸滴入硅酸钠溶液中，充分振荡，有白色沉淀产生 非金属性：Cl＞Si C 将二氧化硅分别与氢氟酸溶液和氢氧化钠溶液反应，前者生成气体，后者二氧化硅溶解 二氧化硅为两性氧化物 D 向溶有SO2的BaCl2溶液中通入气体X，出现白色沉淀 气体X一定具有强氧化性 14．大理石是一种重要的化工原料，其主要成分可以反应生成一系列物质，如下图所示。下列说法正确的是 A．Cl2和SO2均可以漂白有色物质，且漂白的原理相同 B．由SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑可知，H2CO3的酸性强于H2SiO3 C．向饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2，溶液变浑浊 D．制取玻璃、纯碱和漂白粉所涉及的反应都是非氧化还原反应 二、非选择题（共4小题，共58分） 15．（14分）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 （1）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ，工艺师常用 (填物质名称)来雕刻玻璃。 （2）工业上常利用反应制备硅单质，该反应中氧化剂是 。 （3）根据如图所示装置回答以下问题。 若要用此装置证明酸性：，从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀   ②稀盐酸   ③碳酸钙   ④溶液   ⑤SiO2。试剂A与C分别为 、 (填序号)；试管中发生反应的离子方程式为 。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是 。 16．（14分）某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 （1）实验时要通入足够长时间的N2，其原因是 。 （2）装置B的作用是 。 （3）装置C、D中所盛试剂分别为 、 ，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为 。 （4）该装置的缺点是 。 （5）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC．取36gSiO2和16.8g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体26.88L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为 。 17．（14分）硅是信息高速公路的基石，通常以硅石(，还有少量的、等)为主要原料制备，主要流程如图所示。 （1）从硅石中得到粗硅的化学方程式是 ，粗硅含有的杂质有铝、 等。 （2）二氧化硅与焦炭在高温下也能得到一种硬度仅次于金刚石的物质金刚砂(化学式为，为价)，原理是，该反应中的氧化剂是 。 （3）若A是氯气，B是四氯化硅，精馏得到纯净，温度应控制的范围是 (填序号)。 物质 熔点 306 — 沸点 315 181升华 A．    B．    C． 则精馏分离出的杂质成分是 。 （4）若A是，B是，生产过程中可循环利用的物质是 。 18．（16分）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℃。实验室根据反应来制备SiHCI3粗品，装置如图。 已知：①； ②SiHCl3中H的化合价为-1； ③SiHCl3遇H2O剧烈反应：。 （1）画出硅的原子结构示意图： ，硅元素在元素周期表的位置是 。 （2）装置B内盛装的试剂是 ，导管a的作用是 。 （3）仪器b的名称是 ，碱石灰的作用是吸收过量的氯化氢气体和 。 （4）实验中使用的粗硅可在高温下用焦炭与石英砂反应制得，写出该过程的化学方程式： 。 （5）采用图示方法测定溶有少量HCl的SiHCl3的纯度。 首先调节储液瓶与量气管液面相平，读数为40.0mL，向样品中加入足量水，反应结束恢复至初始温度，调整量气管液面与储液瓶液面相平，记录读数为17.6mL。若该条件下气体的摩尔体积为22.4L·mol-1，则产品的纯度为 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3 无机非金属材料 一、选择题（每题只有一个正确答案，每题3分，共42分） 1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　) A．“燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理化学变化 B．沙子和黏土的主要成分为硅酸盐 C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 【答案】B 【解析】A．黏土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理化学变化，故A正确。B．沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，故B错误。C．由“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”可知，故C正确。D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，故D正确。故选B。 2．2018世界光纤光缆大会于11月5日至11月7日在杭州召开。光缆的主要成分为SiO2。碳和硅均为第IVA族的元素，二者性质既有一定的相似性又有一定的递变性。下列关于SiO2和CO2的说法中，正确的是 A．与都能跟反应生成相应的酸 B．与都不能与酸反应 C．与(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应 D．水晶的主要成分是SiC 【答案】C 【解析】A．+H2OH2CO3，但跟不反应，A错误；B．+4HF=SiF4↑+2H2O，不能与酸反应，B错误；C．与(干冰)都是酸性氧化物，都能够与氢氧化钠溶液反应，方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，CiO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，C正确；D．水晶的主要成分是SiO2，SiC是金刚砂的主要成分，D错误；故答案为：C。 3．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)。下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是 A．易溶解于强酸和强碱 B．性质稳定，不易脱色 C．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 D．x等于6 【答案】A 【解析】据化合物中化合价代数和为0的规则，钡为+2价，铜为+2价，硅为+4价，氧为-2价，所以有2+2+4×2=x×2，x=6，所以硅酸铜钡的化学式为BaCuSi2O6。A．硅酸铜钡(BaCuSi2O6)是硅酸盐，所以能和强酸反应，但和强碱不反应，故A错误；B．硅酸盐化学性质稳定，铜离子性质稳定不易被还原，不易脱色，故B正确；C．硅酸盐可以用氧化物形式表示，书写顺序：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水；所以硅酸铜钡(BaCuSi2O6)用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，故C正确；D．结合以上分析可知，x=6，故D正确。故选A。 4．下列说法正确的是 A．CO2和SiO2都能跟水反应生成相应的酸 B．CO2和SiO2都不能与任何酸反应 C．CO2和SiO2都能与NaOH溶液反应 D．石英的主要成分都是SiO2，SiO2可作制太阳能电池的材料 【答案】C 【解析】A．CO2与水反应生成碳酸，SiO2不能与水反应，故A错误；B．CO2不能与任何酸反应，SiO2与氢氟酸反应，故B错误；C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应，故C正确；D．可作制太阳能电池的材料是Si，故D错误。综上所述，答案为C。 5．下列说法正确的是 A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 B．下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4 Si C．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 D．Si和SiO2都用于制造光导纤维 【答案】A 【解析】A．HF与SiO2反应，SiO2+4HF=SiF4+2H2O，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，故A正确；B．SiO2只溶于HF，不溶于盐酸，SiO2SiCl4的转化过程不能实现，故B错误；C．HF与SiO2反应体现的是HF的特性，SiO2与其他的酸不反应，不是两性氧化物，故C错误；D．Si单质是良好的半导体材料，用于制造晶体管，SiO2用于制造光导纤维，故D错误；答案选A。 6．下列生活、生产中用到的材料属于新型无机非金属材料的是 A．玻璃钢 B．纯碱 C．压电陶瓷 D．钢化玻璃 【答案】C 【解析】A．玻璃钢属于复合材料，故A错误；B．纯碱是碳酸钠，不属于新型无机非金属材料，故B错误；C．压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于新型无机非金属材料，故C正确；D．钢化玻璃属于传统无机非金属材料，故D错误。答案选C。 7．随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是 A．水泥 B．普通玻璃 C．石墨烯 D．陶瓷 【答案】C 【解析】A．水泥是以石灰石和黏土为原料，再与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，经过复杂的变化得到的，属于传统的硅酸盐材料，故A不符合题意；B．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经过复杂的物理和化学变化得到的以硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅为主要成分的传统的硅酸盐材料，故B不符合题意；C．石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，属于新型无机非金属材料，故C符合题意；D．陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成的，属于传统的硅酸盐材料，故D不符合题意；答案选C。 8．下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是 ①氢氟酸    ②NaHSO4    ③KNO3    ④石灰水    ⑤CuSO4    ⑥NaOH    ⑦Na2CO3 A．④⑥⑦ B．①④⑥⑦ C．①③⑤ D．①④⑥ 【答案】B 【解析】①氢氟酸与二氧化硅反应四氟化硅和水，所以HF不能盛放在玻璃瓶中，①符合题意；②NaHSO4与二氧化硅不反应，可以防止该试剂瓶中，②不符合题意；③KNO3与二氧化硅不反应，可以防止该试剂瓶中，③不符合题意；④石灰水中的氢氧化钙溶液显碱性，能和二氧化硅反应，不能盛放在玻璃瓶中，④符合题意；⑤CuSO4与二氧化硅不反应，可以防止该试剂瓶中，⑤不符合题意；⑥NaOH与二氧化硅反应生成粘性的硅酸钠，导致玻璃塞和试剂瓶粘结在一起而打不开，所以氢氧化钠溶液不能盛放在带有玻璃塞是玻璃瓶中，⑥符合题意；⑦Na2CO3水解显碱性，与二氧化硅反应硅酸钠和水，所以Na2CO3不能盛放在玻璃瓶中，⑦符合题意；故选B。 9．工业制备高纯硅的流程如下，下列说法正确的是 A．石英砂与过量焦炭发生的主要反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ B．盛装NaOH溶液的玻璃瓶要使用磨口玻璃塞 C．粗硅与HCl反应时，需要在富氧的环境中进行 D．高纯硅常用于制备光导纤维 【答案】A 【解析】A．石英砂与过量焦炭发生的主要反应制备粗硅是主要反应，其化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，A正确；B．玻璃塞和试剂瓶磨口处的SiO2会与NaOH溶液反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液具有黏性，则盛装NaOH溶液的玻璃瓶要不能使用磨口玻璃塞，B错误；C．粗硅与HCl反应时，会产生H2，若在富氧的环境中，易发生爆炸且会生成SiO2，C错误；D．SiO2用于制作光导纤维，D错误；故选A。 10．在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。下列说法正确的是 A．碳化硅(俗称石英砂)可用作变压器铁芯 B．SiO2属于两性氧化物，可以与HF反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D．高温下，能发生SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑，可以证明H2SiO3的酸性大于碳酸 【答案】C 【解析】A．变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的，硅钢是一种含硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0.8～4.8%，并不是碳化硅，A错误；B．两性氧化物是指遇强酸呈碱性，遇强碱呈酸性的氧化物，既能与酸作用，又能与碱作用，SiO2不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，B错误；C．CO2和碳在高温下能反应生成CO，CO2中C的化合价由+4价降低到+2价，作氧化剂，SiO2和碳高温下能反应生成Si和CO，SiO2中Si的化合价由+4价降低到0价，作氧化剂，C正确；D．高温下能反应不是利用强酸制备弱酸原理，是因为生成了气体CO2，并且碳酸的酸性大于硅酸，D错误；故答案为：C。 11．现今手机等电子产品产业蓬勃发展，推动了高纯硅的生产与应用。工业上用“西门子法”。以硅石(SiO2) 为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如下图所示。下列说法不正确的是 已知：SiHCl3室温下为易挥发、易水解的无色液体。 A．“还原”过程需要在高温条件下，该反应的主要还原产物为Si B．为最大程度节约成本，上述 生产工艺中能循环使用的物质只有H2 C．为防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸，“氧化”、“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行 D．“氧化”过程反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2 【答案】B 【解析】二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅，加入稀硫酸除去氧化镁，过滤得到硅，通入氯化氢在200～300℃下反应生成SiHCl3，与最后与氢气反应生成Si。A．二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅，还原产物为硅，镁和硅反应可生成Mg2Si，故A正确；B．流程中H2、HCl 既是反应物也是生成物，则可循环使用，故B错误；C．“氧化”、“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行，可防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸，故C正确；D．由流程可知，通入氯化氢在200～300℃下反应生成SiHCl3，反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2，故D正确；故选B。 12．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．依据，推测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，所以二氧化硅属于两性氧化物 【答案】C 【解析】A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，化学性质相似，但物理性质差别很大，A错误；B．硅酸的酸性比碳酸弱，这个反应之所以发生，是因为CO2为气体，可以脱离反应体系，B错误；C．CO2和SiO2与碳反应时，CO2和SiO2中C、Si的化合价均下降，故都作氧化剂，C正确；D．SiO2与碱反应生成盐和水，与HF反应不能生成盐，所以SiO2没有两性，它属于酸性氧化物，D错误；故答案选C。 13．根据下列实验操作、现象和所得到的结论均正确的是 选项 实验操作和现象 实验结论 A 向Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀 H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强 B 将稀盐酸滴入硅酸钠溶液中，充分振荡，有白色沉淀产生 非金属性：Cl＞Si C 将二氧化硅分别与氢氟酸溶液和氢氧化钠溶液反应，前者生成气体，后者二氧化硅溶解 二氧化硅为两性氧化物 D 向溶有SO2的BaCl2溶液中通入气体X，出现白色沉淀 气体X一定具有强氧化性 【答案】A 【解析】A．向Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，发生反应Na2SiO3+CO2+2H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，反应原理为强酸制弱酸，则H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强，A正确；B．将稀盐酸滴入硅酸钠溶液中，充分振荡，有白色沉淀产生，则酸性HCl＞H2SiO3，HCl为无氧酸，无氧酸的酸性与非金属性不成正比关系，则不能得出结论：非金属性Cl＞Si，B不正确；C．将二氧化硅分别与氢氟酸溶液和氢氧化钠溶液反应，前者发生反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，没有盐生成，SiO2不表现出碱性，后者二氧化硅溶解表现出酸性，所以不能说明二氧化硅为两性氧化物，C不正确；D．向溶有SO2的BaCl2溶液中通入气体X，出现白色沉淀，此沉淀可能为BaSO3，可能为BaSO4，则气体X可能具有强氧化性，也可能具有碱性(NH3)，D不正确；故选A。 14．大理石是一种重要的化工原料，其主要成分可以反应生成一系列物质，如下图所示。下列说法正确的是 A．Cl2和SO2均可以漂白有色物质，且漂白的原理相同 B．由SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑可知，H2CO3的酸性强于H2SiO3 C．向饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2，溶液变浑浊 D．制取玻璃、纯碱和漂白粉所涉及的反应都是非氧化还原反应 【答案】C 【解析】A．二氧化硫与有机色质化合为无色物质，具有漂白性，而Cl2没有漂白性，其与水反应生成的HClO，具有强氧化性，可以使有色物质褪色，具有漂白性，选项A错误；B．反应在高温条件下进行，不是利用强酸制备弱酸原理，不能说明酸性强弱，选项B错误；C．向饱和碳酸钠溶液中通入CO2会析出碳酸氢钠晶体而是溶液变浑浊，发生反应的化学方程式为Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3↓，选项C正确；D．二氧化硅与碳酸钠反应制取玻璃、加热分解碳酸氢钠制取纯碱，两反应中元素化合价不变化，属于非氧化还原反应，但制备漂白粉的反应中氯元素的化合价由0价变化为-1、+1价，属于氧化还原反应，选项D错误；答案选C。 二、非选择题（共4小题，共58分） 15．（14分）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 （1）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ，工艺师常用 (填物质名称)来雕刻玻璃。 （2）工业上常利用反应制备硅单质，该反应中氧化剂是 。 （3）根据如图所示装置回答以下问题。 若要用此装置证明酸性：，从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：①稀   ②稀盐酸   ③碳酸钙   ④溶液   ⑤SiO2。试剂A与C分别为 、 (填序号)；试管中发生反应的离子方程式为 。有同学认为此实验不能说明酸性强弱，你认为原因是 。 【答案】（1） （2分） 氢氟酸（2分） （2）（2分） （3） ① （2分） ④ （2分） （2分） 有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸（2分） 【解析】（1）SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，化学方程式为，SiO2能与HF反应，工业上常用氢氟酸来雕刻玻璃。 （2），该反应中C失电子化合价从0价升高到+2价，Si得电子化合价从+4价降低到0价，因此氧化剂为SiO2。 （3）稀硝酸可与碳酸钙反应生成二氧化碳气体，该反应可证明硝酸酸性强于碳酸，则试剂A为①稀HNO3，试剂B为③碳酸钙，生成的二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，可证明碳酸的酸性强于硅酸，则试剂C为④Na2SiO3。试管中二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸，离子方程式为。因为硝酸具有挥发性，可能是挥发出来的硝酸进入试管C与Na2SiO3反应生成了硅酸，故不能证明碳酸酸性强于硅酸。 16．（14分）某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 （1）实验时要通入足够长时间的N2，其原因是 。 （2）装置B的作用是 。 （3）装置C、D中所盛试剂分别为 、 ，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为 。 （4）该装置的缺点是 。 （5）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC．取36gSiO2和16.8g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体26.88L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为 。 【答案】（1）排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰（2分） （2）作安全瓶，防止倒吸（2分） （3） 澄清石灰水（2分） PdCl2溶液（2分） 3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si（2分） （4）无尾气吸收装置（2分） （5）2:1（2分） 【解析】A中焦炭和二氧化硅反应，B装置作安全瓶，C中澄清石灰水检验二氧化碳，D中PdCl2溶液用于检验CO。 （1）实验时要通入足够长时间的N2，排尽装置内的空气，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰； （2）装置B的作用是作安全瓶，防止倒吸； （3）反应前后原子守恒，可推知气体产物可能是CO2或CO，C中为澄清石灰水用于检验CO2，D中为PdCl2溶液可用于检验CO，且经检测CO和CO2的物质的量相等，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si； （4）CO有毒，不能直接排到空气中，该装置没有尾气吸收装置，易造成空气污染； （5）已知焦炭过量时会生成副产物SiC，题中假设SiO2和C反应生成CO、Si和SiC，由题意知生成CO为＝1.2 mol，反应物SiO2为＝0.6 mol，C为＝1.4 mol，反应前后碳原子守恒，n(SiC)＝1.4 mol－1.2 mol＝0.2 mol，根据硅原子守恒，n(Si)＝0.6 mol-0.2 mol＝0.4 mol，则Si和SiC的物质的量之比为2∶1。 17．（14分）硅是信息高速公路的基石，通常以硅石(，还有少量的、等)为主要原料制备，主要流程如图所示。 （1）从硅石中得到粗硅的化学方程式是 ，粗硅含有的杂质有铝、 等。 （2）二氧化硅与焦炭在高温下也能得到一种硬度仅次于金刚石的物质金刚砂(化学式为，为价)，原理是，该反应中的氧化剂是 。 （3）若A是氯气，B是四氯化硅，精馏得到纯净，温度应控制的范围是 (填序号)。 物质 熔点 306 — 沸点 315 181升华 A．    B．    C． 则精馏分离出的杂质成分是 。 （4）若A是，B是，生产过程中可循环利用的物质是 。 【答案】（1） （3分） 铁（2分） （2）碳（2分） （3） A （2分） 、（3分） （4）（2分） 【解析】这个流程是工业制备高纯硅的典型过程：硅石（主要成分为二氧化硅）与焦炭在高温下反应生成粗硅和一氧化碳；粗硅与氯化氢在一定温度下反应生成三氯硅烷和氢气，再通过精馏去除杂质得到高纯度的三氯硅烷；最后，高纯度的三氯硅烷与氢气在高温下发生反应，即可得到高纯硅。 （1）从硅石中得到粗硅的化学方程式是，同时焦炭将、还原为单质铝和铁。 （2）反应，C的化合价有由0价升高到中的价，也有由0价降低到中的价，说明C既作氧化剂也作还原剂。 （3）若A是氯气，B是四氯化硅，精馏得到纯净，从表中数据可知，控制温度时，与、分离。 （4）若A是，B是，向B中通入发生反应：，可循环利用。 18．（16分）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℃。实验室根据反应来制备SiHCI3粗品，装置如图。 已知：①； ②SiHCl3中H的化合价为-1； ③SiHCl3遇H2O剧烈反应：。 （1）画出硅的原子结构示意图： ，硅元素在元素周期表的位置是 。 （2）装置B内盛装的试剂是 ，导管a的作用是 。 （3）仪器b的名称是 ，碱石灰的作用是吸收过量的氯化氢气体和 。 （4）实验中使用的粗硅可在高温下用焦炭与石英砂反应制得，写出该过程的化学方程式： 。 （5）采用图示方法测定溶有少量HCl的SiHCl3的纯度。 首先调节储液瓶与量气管液面相平，读数为40.0mL，向样品中加入足量水，反应结束恢复至初始温度，调整量气管液面与储液瓶液面相平，记录读数为17.6mL。若该条件下气体的摩尔体积为22.4L·mol-1，则产品的纯度为 。 【答案】（1） （2分） 第三周期第IVA族（2分） （2） 浓硫酸 （2分） 平衡气压，使浓硫酸顺利流下（2分） （3） 球形干燥管 （2分） 防止空气中水蒸气进入装置D中（2分） （4）（2分） （5）50%（2分） 【解析】实验室根据反应来制备粗品，根据实验装置可知，装置A是氯化氢气体的发生装置，B是除杂装置，C是制备的发生装置，D是收集装置，E是干燥和尾气处理装置。 （1）硅元素在元素周期表的位置是：第三周期第IVA族，硅的原子结构示意图：，故答案为：；第三周期第IVA族； （2）装置B用来除去HCl中的水蒸气，所以装置B中放的是浓硫酸，导管a的作用是：平衡气压，使浓硫酸顺利流下，故答案为：浓硫酸；平衡气压，使浓硫酸顺利流下； （3）仪器b的名称是：球形干燥管，里面放的碱石灰，碱石灰的作用是吸收过量的氯化氢气体和防止空气中水蒸气进入装置D中，故答案为：球形干燥管；防止空气中水蒸气进入装置D中； （4）焦炭与石英砂反应的化学方程式为； （5）向样品中加入水之前，读数为40.0mL，向样品中加入足量水之后，其中的与水反应产生氢气，且参与反应的与生成的氢气的化学计量数之比为1：1，量气管液面上升，待反应结束恢复至初始温度，调整量气管液面与储液瓶液面相平，记录读数为17.6mL，该条件下气体的摩尔体积为，则产生的氢气的物质的量为，故样品中的物质的量为，则样品中的质量为，则产品纯度为，故答案为：50%； 学科网（北京）股份有限公司 $