5.3 无机非金属材料【能力必到】化学人教版必修第二册

5.3 无机非金属材料 考向01 硅单质 · 准确记忆硅的基本物理性质（如颜色、状态、光泽）及其与金刚石的结构相似性与差异（硬度、熔点的比较）。 · 系统掌握硅的化学性质，能够区分其在常温与加热条件下的反应差异，尤其是与氢氟酸（HF）、强碱（如NaOH）反应的特殊性。 · 理解同主族元素性质的递变规律，能够基于元素周期律（同主族自上而下还原性增强）比较硅与碳的还原性强弱。 · 能够书写并配平相关的化学方程式，并能根据方程式进行简单的定量计算（如物质的量、质量比）。 · 培养辨析“绝对化”表述的能力，如“常温下不与任何物质反应”这类易错点。 · 审题时优先排查“绝对化”词语：看到“任何”、“都不”等字眼时，立即回忆硅的特殊反应（与HF、与NaOH），这往往是判断正误的关键。 · 结合周期律进行性质比较：比较不同元素的还原性、氧化性时，优先从它们在周期表中的位置（同主族、同周期）入手分析。 · 利用化学方程式进行定量推导：对于涉及混合物（如粗硅与酸/碱反应生成等量氢气）的计算题，设未知数、列方程式，利用生成氢气的量相等建立等量关系，求出物质的量之比或质量之比。 · 关注反应中元素化合价的变化：在氧化还原反应中，准确标出变价元素的化合价，以判断氧化剂、还原剂及其被氧化、被还原的产物。 1．（25-26高一下·山东·课后作业）关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是A．在常温下，不与任何酸反应 B．在常温下，可与强碱溶液反应 C．在加热条件下，能与氧气反应 D．单质硅的还原性比碳的还原性强 2．（25-26高一下·全国·课前预习）下列关于硅的说法中，错误的是 A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 3．（21-22高一上·内蒙古包头·期末）有一粗硅，含铁和硅两种成分，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示：) ①物质的量之比为  ②物质的量之比为  ③质量之比为  ④质量之比为 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 4．（2025·湖北·一模）“龙芯一号”的问世填补了我国电脑芯片制造史上的一项空白。用硝酸与氢氟酸的混合液制作芯片的刻蚀液，发生的反应为。下列有关叙述正确的是 A．电脑芯片的主要成分为，具有良好的光学性能 B．实验室中可用玻璃仪器密封保存氢氟酸 C．该反应转移电子时，生成 D．在该反应中，作还原剂，被氧化为 硅的化学性质 ①常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应。 Si＋2F2===SiF4 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ ②加热时能与氧气、氯气、碳等反应。 Si＋O2SiO2　Si＋2Cl2SiCl4　Si＋CSiC 解题规律 考向02 高纯硅的制备 · 掌握工业制备高纯硅的完整工艺流程：包括石英砂（SiO₂）与焦炭在电弧炉中的反应（生成粗硅）、粗硅与HCl反应生成SiHCl₃、SiHCl₃与H₂反应生成高纯硅的核心步骤。 · 理解各步反应的化学方程式及反应类型（置换反应、化合反应、氧化还原反应）。 · 识别工艺流程中可循环利用的物质，培养绿色化学和资源节约的意识（如H₂、HCl的循环）。 · 熟悉实验室模拟制备的装置与操作：包括气体发生装置、干燥装置、反应装置、收集装置和尾气处理装置的连接顺序与作用。 · 掌握实验中涉及的安全与防干扰措施：如先通气体排尽空气防爆炸、防SiHCl₃水解（需无水、无氧环境）。 · 流程图“三步分析法”：第一步看原料与产物，第二步看反应条件与方程式，第三步看物质流向，找出可循环使用的物质。 · 实验操作排序题：牢记“制气 → 除杂干燥 → 主反应 → 收集/尾气处理”的逻辑顺序。对于涉及易水解物质（如SiHCl₃）的实验，注意在尾气处理端加干燥管防止空气中水蒸气进入。 · 物质检验题：鉴定微量杂质（如铁）时，需设计合理的检验流程（如溶解 → 氧化 → 显色），并注意排除干扰离子。 · 明确反应条件的重要性：如“高温”、“隔绝空气”、“冰盐浴”等条件，均对应物质的特定性质（如SiHCl₃沸点低，需冷凝收集）。 5．（2025高一下·浙江宁波·学业考试）由制备高纯硅的工业流程如图所示： 下列说法错误的是 A．与纯硅都是硬度大，熔、沸点高的物质 B．X为气体 C．反应②产生的与反应③产生的HCl可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应 6．（22-23高一下·安徽马鞍山·期中）实验室用还原(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中依次盛装的是浓硫酸、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有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液 D．该实验中制备氢气的装置也可用于实验室制 7．（23-24高一下·湖南·期中）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”。可以按下列两种方法制备： 下列说法错误的是 A．流程中HCl、H2和Cl2均可以循环利用 B．反应①、②、③、④、⑤均为氧化还原反应 C．反应①中还原剂和氧化剂的物质的量之比为 D．③中发生反应的化学方程式为 高纯硅的制备原理 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 解题规律 考向03 二氧化硅和硅酸 · 明确二氧化硅（SiO₂）的结构与分类：属于酸性氧化物（虽不溶于水，但能与碱反应），区别于两性氧化物。 · 掌握SiO₂的特性反应：尤其是与氢氟酸（HF）的反应（用于刻蚀玻璃），以及与强碱（如NaOH）反应生成硅酸盐。 · 理解硅酸（H₂SiO₃）的制备原理：基于“强酸制弱酸”的复分解反应规律，通常用可溶性硅酸盐（如Na₂SiO₃）与酸（如盐酸、碳酸）反应制得。 · 熟练书写离子方程式，并能判断其正误，尤其注意氧化物、弱酸、气体等在离子方程式中应保留化学式。 · 辨析“酸性强弱比较”的常见误区：高温下的反应（如SiO₂与Na₂CO₃）不能直接用于比较H₂SiO₃和H₂CO₃的酸性强弱，因其驱动力是生成气体CO₂。 · 辨析“两性”概念：SiO₂能与HF反应，但不能因此归类为两性氧化物（两性是指既与酸反应生成盐和水，又与碱反应生成盐和水，且产物中水是必须的；HF与SiO₂反应不生成水，属于特性）。 · 离子方程式正误判断：牢记“氧化物、弱电解质、沉淀、气体”保留化学式。看到SiO₂、H₂SiO₃、HF等，在离子方程式中一律不能拆。 · “强酸制弱酸”规律的应用：在溶液中，由一种盐制取其对应的弱酸，必须用更强的酸。例如，向硅酸钠溶液中通入CO₂（碳酸酸性强于硅酸），可生成硅酸沉淀。 · 实验设计思路：若要用SiO₂制取H₂SiO₃，必须经过“碱溶”步骤（先与NaOH反应生成可溶性硅酸钠），然后再加酸。 8．（25-26高一下·山东·期中）下列说法正确的是 A．在粗硅的制取中发生反应，硅被还原，所以碳的还原性强于硅 B．光导纤维的主要成分是单晶硅 C．用制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入 D．由可知，硅酸的酸性强于碳酸 9．（25-26高一上·辽宁鞍山·期中）已知：①，②玻璃的物质组成含。下列说法正确的是 A．①的离子方程式为： B．为两性氧化物 C．和溶液反应的离子方程式为： D．可用玻璃材质的容量瓶配制一定物质的量浓度的氢氟酸 10．（24-25高一下·浙江杭州·期中）工业上以石英砂（）为原料制取单质硅，其中一种工艺流程如图所示。下列说法正确的是 A．①②③均属于置换反应 B．副反应，其中氧化产物和还原产物的物质的量之比为 C．二氧化硅为良好的半导体材料，可用于制造芯片 D．是酸性氧化物，可以与反应生成 二氧化硅的化学性质 z 解题规律 考向04 传统的无机非金属材料 · 认识常见的硅酸盐材料：如陶瓷、水泥、玻璃，以及矿石（辉石、斜长石、橄榄石等）的组成。 · 掌握硅酸盐的氧化物表示法：能够将复杂的硅酸盐化学式改写成“金属氧化物·二氧化硅·水”的形式。 · 能够根据化合价代数和为零的原则，计算硅酸盐中变价金属（如橄榄石中的铁）的化合价。 · 理解材料制备过程中的物理与化学变化：如黏土的淘洗是物理除杂，烧制是复杂的化学变化；玉器的雕琢是物理变化。 · 了解水泥生产中的添加剂作用：如石膏作为缓凝剂，用于调节水泥的凝固速率。 · 硅酸盐改写技巧：改写氧化物形式时，顺序一般为：活泼金属氧化物（K₂O、Na₂O）→ 较活泼金属氧化物（CaO、MgO）→ 两性氧化物（Al₂O₃）→ 非金属氧化物（SiO₂）→ 水（H₂O）。各原子个数按比例分配，系数一般为整数。 · 化合价计算题：设未知元素化合价为x，根据化合物中所有元素化合价代数和为零列方程求解。注意氧通常为-2价，硅为+4价。 · 区分“同位素”与“同素异形体”：考古中常用的¹⁴C是碳的同位素（原子概念），而同素异形体（如金刚石、石墨）是单质结构概念。 · 联系生活实际：将材料知识与文物、建筑材料等实际应用场景结合，理解其性质（如Fe₂O₃为红棕色，黑色物质可能是Fe₃O₄或炭黑）。 11．（25-26高一下·全国·课后作业）月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石()、斜长石()和橄榄石[(或]等，下列说法或分析不正确的是 A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿物 B．橄榄石中铁为价 C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气 D．斜长石的氧化物形式可表示为 12．（2024高一下·浙江·学业考试）下列关于无机非金属材料说法正确的是 A．用含铝的原料可以制作透光性好，折射率高的光学玻璃 B．硅酸盐中Si和O构成了硅氧平面三角形结构 C．使用石膏可以有效调节水泥的凝固速率，再磨成细粉就是普通水泥 D．硅元素在自然界大多以硅离子的形态存在，造就了许多物品 13．（24-25高一下·湖北襄阳·期末）凤凰咀遗址的发现将襄阳的建城史前推了两千多年。关于该遗址文物涉及的化学知识，下列说法正确的是 A．考古学家利用发现的植物种子中碳的同素异形体的含量推测其年代 B．屈家岭文化陶器表面的黑色斑点主要成分是Fe2O3 C．石家河文化的玉器主要成分是硅酸盐或SiO2，雕琢时发生化学变化 D．煤山文化陶器使用的黏土经淘洗除杂后烧制，故成品的质量和美观度提高 硅酸盐氧化物形式的书写 硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为： ①顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 ②原则：各元素的化合价不能改变，各元素原子总个数比符合原来的构成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。 解题规律 考向05 新型无机非金属材料 · 了解新型无机非金属材料的种类与特性：如氮化硅（Si₃N₄，耐高温、抗腐蚀）、碳化硅（SiC，硬度大、抗氧化）、碳纳米管（电学性能优异）、半导体材料（硅）等。 · 掌握材料的“构-性-用”关系：能够根据材料的特性（如耐高温、导电性、半导体性）推断其可能的用途（如火箭发动机、电池、太阳能电池）。 · 区分不同材料的功能：明确硅（Si）用于芯片、太阳能电池，二氧化硅（SiO₂）用于光导纤维、光学玻璃，避免混淆。 · 了解元素在周期表中的位置：如铷（Rb）位于IA族，属于碱金属。 · 关注科技前沿与材料发展的联系：将航天航空、北斗导航等国家重大科技成果与材料学知识相结合。 · “性质决定用途”逆向推理：看到某种新型材料的应用场景，反向思考它必须具备哪些性质。例如，用于火箭发动机的材料必须耐高温、抗腐蚀。 · 排除法辨析易混淆材料：题干中若出现“光能电池”，应立刻联想到“硅”；若出现“光导纤维”，应立刻联想到“二氧化硅”。这是高频易错点。 · 关注题干中的元素信息：对于涉及元素位置的题（如铷原子钟），根据原子序数或周期表位置判断其族序数和金属性。 · 结合物理常识理解材料性能：如“导电性”对应电子迁移，“半导体性”对应能带结构，有助于理解为何硅能用于光伏电池。 14．（24-25高一下·广东汕尾·期末）我国航空航天的成就举世瞩目。下列说法不正确的是 A．氮化硅()陶瓷耐高温、抗腐蚀，可用于制作火箭的发动机 B．导电性好，可用于制作空间站中的光能电池 C．空间站核心舱的离子推进器以氙气和氩气作为推进剂，氙气和氩气属于稀有气体 D．北斗卫星搭载了精密计时的铷原子钟，铷(Rb)位于元素周期表的lA族 15．（24-25高一下·四川泸州·期中）近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列说法错误的是 A．氮化硅熔点高、硬度大，可用于制作耐高温轴承 B．碳化硅具有高温抗氧化性能，可作耐高温结构材料 C．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产电池和传感器 D．利用二氧化硅的半导体性能，可以制成光伏电站的太阳能电池 16．（24-25高一下·湖北武汉·期末）下列我国航空航天事业成果所涉及材料为无机非金属材料的是 A．歼35A战斗机的聚碳酸酯舱盖 B．“C919”飞机外壳所用的铝锂合金 C．北斗卫星电子封装材料所用的氮化铝 D．“神舟”飞船航天员穿的航天服中的防静电棉布 1．新型陶瓷 （1）新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 （2）碳化硅(SiC) 碳化硅俗称，它是由碳原子和硅原子通过连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度，可用作砂纸和砂轮的磨料；具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。 （3）新型陶瓷种类：陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。 2．碳纳米材料 （1）富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其代表物是。 （2）碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物，具有尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的强度和优良的电学性能。 （3）石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 解题规律 考向06 硅及其化合物综合 · 整合硅单质及其化合物的知识体系：能够将硅、二氧化硅、硅酸盐、硅烷（如SiHCl₃）的性质串联起来，形成知识网络。 · 掌握综合实验的设计与分析能力：包括实验目的、原理、装置连接、试剂选择、条件控制、现象解释和产物分析。 · 深入理解物质特性对实验条件的制约：如SiHCl₃易水解（需无水环境）、沸点低（需冷凝收集）、H₂易燃（需排尽空气）。 · 能够书写陌生情境下的化学方程式：基于已知信息（如“生成可燃性气体氢气”）和元素守恒、电子守恒，推断并配平反应。 · 具备工艺流程图的全局观：能够识别原料、中间产物、最终产品和可循环物质，并理解每一步操作的目的。 · 实验题“三步走”： · 读题干：提取物质的关键性质（沸点、是否水解、毒性等）。 · 看装置图：从左到右分析每个装置的作用（发生、除杂、干燥、主反应、收集、尾气吸收）。 · 连顺序：按照气流方向，确保气体经过“制取 → 净化 → 干燥 → 反应 → 收集/处理”的合理路径。 · 防水解/防氧化策略：对于SiHCl₃这类物质，装置末端必须连接装有碱石灰或无水氯化钙的干燥管，防止空气中的水蒸气进入；反应前需通惰性气体或反应气体排尽装置内空气。 · 陌生方程式书写技巧： · 根据题目信息找出反应物和生成物（如SiHCl₃ + H₂O → H₂↑ + H₂SiO₃ + HCl）。 · 配平原子（通常先配金属或非金属，再配O和H）。 · 检查是否符合客观事实（如硅酸是沉淀，需标“↓”）。 · 计算题关注“状态”：涉及气体体积时，若未指明标准状况，不能直接用22.4 L/mol进行计算，需判断是否缺少条件。 17．（25-26高二上·河南信阳·月考）三氯甲硅烷()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℃，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品。回答下列问题： 已知：①(浓) ②，中H化合价为 （1）Ⅰ装置中橡胶管的作用是 。制备粗硅原理是 (用化学方程式表示)。 （2）上述装置依次连接的合理顺序为 ，a→____，____→_____，____→____(按气流方向，用小写字母表示)。实验过程中，应先点燃装置 (填“Ⅰ”或“Ⅳ”)的酒精灯。 （3）装置Ⅲ中盛放的试剂是 ，(填序号，下同)c中盛放的试剂可以是 。 ①碱石灰 ②无水 ③ ④氧化钙 ⑤浓硫酸 ⑥NaOH溶液 （4）装置Ⅱ中冰盐浴的作用为 。 （5）遇水会产生和两种酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为 。 18．（24-25高一下·广东汕头·阶段练习）高纯硅用于制作光伏电池，如图是一种生产高纯硅的工艺流程图： 已知：①流化床反应器的主反应：；②还原炉的主反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl；③SiHCl3极易水解。回答下列问题： （1）Si在元素周期表中的位置为 。石英砂的主要成分为SiO2，能溶于HF的水溶液，写出其化学方程式 。 （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）SiHCl3极易发生水解反应，其生成物之一是一种可燃性气体氢气，则SiHCl3水解（跟水反应）的化学方程式为 。 （4）整个操作流程都需隔绝空气，原因是 。 （5）上述操作流程中可以循环利用的物质是 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3 无机非金属材料 考向01 硅单质 · 准确记忆硅的基本物理性质（如颜色、状态、光泽）及其与金刚石的结构相似性与差异（硬度、熔点的比较）。 · 系统掌握硅的化学性质，能够区分其在常温与加热条件下的反应差异，尤其是与氢氟酸（HF）、强碱（如NaOH）反应的特殊性。 · 理解同主族元素性质的递变规律，能够基于元素周期律（同主族自上而下还原性增强）比较硅与碳的还原性强弱。 · 能够书写并配平相关的化学方程式，并能根据方程式进行简单的定量计算（如物质的量、质量比）。 · 培养辨析“绝对化”表述的能力，如“常温下不与任何物质反应”这类易错点。 · 审题时优先排查“绝对化”词语：看到“任何”、“都不”等字眼时，立即回忆硅的特殊反应（与HF、与NaOH），这往往是判断正误的关键。 · 结合周期律进行性质比较：比较不同元素的还原性、氧化性时，优先从它们在周期表中的位置（同主族、同周期）入手分析。 · 利用化学方程式进行定量推导：对于涉及混合物（如粗硅与酸/碱反应生成等量氢气）的计算题，设未知数、列方程式，利用生成氢气的量相等建立等量关系，求出物质的量之比或质量之比。 · 关注反应中元素化合价的变化：在氧化还原反应中，准确标出变价元素的化合价，以判断氧化剂、还原剂及其被氧化、被还原的产物。 1．（25-26高一下·山东·课后作业）关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是 A．在常温下，不与任何酸反应 B．在常温下，可与强碱溶液反应 C．在加热条件下，能与氧气反应 D．单质硅的还原性比碳的还原性强 【答案】A 【解析】A．硅在常温下可与氢氟酸（HF）反应生成SiF4和H2，A错误；B．硅常温下与强碱（如NaOH）反应，反应方程式为：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑，B正确；C．加热时硅与氧气反应生成二氧化硅，反应方程式为：Si＋O2SiO2，C正确；D．硅位于元素周期表第三周期ⅣA族，碳位于第二周期ⅣA族，同主族元素自上而下还原性增强，故硅还原性比碳强，D正确；故答案为：A。 2．（25-26高一下·全国·课前预习）下列关于硅的说法中，错误的是 A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 【答案】C 【解析】A．硅是非金属元素，其晶体单质呈灰黑色，具有金属光泽，描述正确，A不符合题意。B．单质硅与金刚石均为原子晶体，结构相似，但因硅原子半径更大、键能较弱，故硬度、熔点低于金刚石，描述正确，B不符合题意。C．硅常温下化学性质较稳定，但并非与任何物质都不反应。例如，硅可与氢氟酸（HF）反应生成SiF4和H2，也可与强碱（如NaOH）反应，故该说法错误，C符合题意。D．硅在高温下能与氯气、氧气等非金属发生反应，如生成SiCl4或SiO2，描述正确，D不符合题意。故选C。 3．（21-22高一上·内蒙古包头·期末）有一粗硅，含铁和硅两种成分，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示：) ①物质的量之比为  ②物质的量之比为  ③质量之比为  ④质量之比为 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【答案】C 【解析】等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液中，充分反应后都放出等量的氢气，则反应Fe+2HCl═FeCl2+H2↑、Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑中生成的氢气相同，若都生成2molH2，则n（Fe）=2mol，n（Si）=1mol，故粗铝中铁和硅的物质的量比为2mol：1mol=2：1，铁和硅的质量之比为2mol×56g/mol：1mol×28g/mol=4：1，故选C。 4．（2025·湖北·一模）“龙芯一号”的问世填补了我国电脑芯片制造史上的一项空白。用硝酸与氢氟酸的混合液制作芯片的刻蚀液，发生的反应为。下列有关叙述正确的是 A．电脑芯片的主要成分为，具有良好的光学性能 B．实验室中可用玻璃仪器密封保存氢氟酸 C．该反应转移电子时，生成 D．在该反应中，作还原剂，被氧化为 【答案】D 【解析】A．电脑芯片的主要成分为硅（），而非二氧化硅（），用于光导纤维，A错误；B．氢氟酸会腐蚀玻璃（反应：），不能用玻璃容器保存，应使用塑料瓶，B错误；C．反应中每转移电子生成，则转移电子时生成，但未说明标准状况，体积无法确定，C错误；D．的化合价从0升至+4（中），被氧化，作还原剂，D正确；故答案选D。 硅的化学性质 ①常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应。 Si＋2F2===SiF4 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ ②加热时能与氧气、氯气、碳等反应。 Si＋O2SiO2　Si＋2Cl2SiCl4　Si＋CSiC 解题规律 考向02 高纯硅的制备 · 掌握工业制备高纯硅的完整工艺流程：包括石英砂（SiO₂）与焦炭在电弧炉中的反应（生成粗硅）、粗硅与HCl反应生成SiHCl₃、SiHCl₃与H₂反应生成高纯硅的核心步骤。 · 理解各步反应的化学方程式及反应类型（置换反应、化合反应、氧化还原反应）。 · 识别工艺流程中可循环利用的物质，培养绿色化学和资源节约的意识（如H₂、HCl的循环）。 · 熟悉实验室模拟制备的装置与操作：包括气体发生装置、干燥装置、反应装置、收集装置和尾气处理装置的连接顺序与作用。 · 掌握实验中涉及的安全与防干扰措施：如先通气体排尽空气防爆炸、防SiHCl₃水解（需无水、无氧环境）。 · 流程图“三步分析法”：第一步看原料与产物，第二步看反应条件与方程式，第三步看物质流向，找出可循环使用的物质。 · 实验操作排序题：牢记“制气 → 除杂干燥 → 主反应 → 收集/尾气处理”的逻辑顺序。对于涉及易水解物质（如SiHCl₃）的实验，注意在尾气处理端加干燥管防止空气中水蒸气进入。 · 物质检验题：鉴定微量杂质（如铁）时，需设计合理的检验流程（如溶解 → 氧化 → 显色），并注意排除干扰离子。 · 明确反应条件的重要性：如“高温”、“隔绝空气”、“冰盐浴”等条件，均对应物质的特定性质（如SiHCl₃沸点低，需冷凝收集）。 5．（2025高一下·浙江宁波·学业考试）由制备高纯硅的工业流程如图所示： 下列说法错误的是 A．与纯硅都是硬度大，熔、沸点高的物质 B．X为气体 C．反应②产生的与反应③产生的HCl可以循环使用 D．反应①②③均为在高温或较高温度下进行的氧化还原反应 【答案】B 【解析】该流程以为原料制备高纯硅：首先在高温下，与焦炭反应生成粗硅和；接着粗硅与在下反应生成和；最后与在左右反应生成纯硅和，其中和可循环使用。A．（石英晶体）和纯硅（晶体硅）均为原子晶体，都具有硬度大、熔点高和沸点高的特点，A 正确；B．在高温下，与焦炭反应生成的是气体，而非（因过量焦炭会与进一步反应生成），所以 X 为，B 错误；C．反应②产生的可作为反应③的反应物，反应③产生的可作为反应②的反应物，二者均可循环使用，C 正确；D．反应①（）、反应②（）、反应③（）均有元素化合价发生变化，且都在高温或较高温度下进行，属于氧化还原反应，D 正确；故答案选B。 6．（22-23高一下·安徽马鞍山·期中）实验室用还原(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中依次盛装的是浓硫酸、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有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液 D．该实验中制备氢气的装置也可用于实验室制 【答案】C 【解析】Ⅰ为氢气的发生装置，Ⅱ为干燥装置，浓硫酸是常用的干燥剂，装置Ⅲ需水浴加热，目的是使SiHCl3汽化，与氢气充分混合；装置Ⅳ不能采用普通玻璃管的原因是温度太高，普通玻璃管易熔化；保证实验成功的关键是：装置要严密；控制好温度等，以此解答该题；A．本题制备高纯硅，反应应在装置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，不能使用冰水，A错误；B．实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止氢气不纯，在加热时爆炸，B错误；C．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；D．实验室制备SO2，用亚硫酸钠与浓硫酸反应，亚硫酸钠易溶于水，不能用启普发生器发生反应，因此不能用于浓硫酸与亚硫酸钠反应制备SO2，D错误；故选C。 7．（23-24高一下·湖南·期中）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”。可以按下列两种方法制备： 下列说法错误的是 A．流程中HCl、H2和Cl2均可以循环利用 B．反应①、②、③、④、⑤均为氧化还原反应 C．反应①中还原剂和氧化剂的物质的量之比为 D．③中发生反应的化学方程式为 【答案】A 【解析】由图知，SiO2与C在1800~2000℃下发生反应①，化学反应方程式为，粗硅和Cl2发生反应②，化学反应方程式为，四氯化硅和氢气发生反应④，化学反应方程式为；粗硅和HCl在300℃下发生反应③，化学反应方程式为，在1100℃下与氢气发生反应⑤，化学反应方程式为，据此回答。A．流程中HCl和H2可以循环利用，Cl2只有消耗，没有生成，不可以循环利用，故A错误；B．反应①、②、③、④、⑤中元素的化合价均发生改变，故反应①、②、③、④、⑤均为氧化还原反应，故B正确；C．反应①化学反应方程式为，还原剂为C，氧化剂为SiO2，还原剂和氧化剂的物质的量之比为2：1，故C正确；D．粗硅和HCl在300℃下发生反应③，化学反应方程式为，故D正确；故选A。 高纯硅的制备原理 其中涉及的主要化学反应为： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 解题规律 考向03 二氧化硅和硅酸 · 明确二氧化硅（SiO₂）的结构与分类：属于酸性氧化物（虽不溶于水，但能与碱反应），区别于两性氧化物。 · 掌握SiO₂的特性反应：尤其是与氢氟酸（HF）的反应（用于刻蚀玻璃），以及与强碱（如NaOH）反应生成硅酸盐。 · 理解硅酸（H₂SiO₃）的制备原理：基于“强酸制弱酸”的复分解反应规律，通常用可溶性硅酸盐（如Na₂SiO₃）与酸（如盐酸、碳酸）反应制得。 · 熟练书写离子方程式，并能判断其正误，尤其注意氧化物、弱酸、气体等在离子方程式中应保留化学式。 · 辨析“酸性强弱比较”的常见误区：高温下的反应（如SiO₂与Na₂CO₃）不能直接用于比较H₂SiO₃和H₂CO₃的酸性强弱，因其驱动力是生成气体CO₂。 · 辨析“两性”概念：SiO₂能与HF反应，但不能因此归类为两性氧化物（两性是指既与酸反应生成盐和水，又与碱反应生成盐和水，且产物中水是必须的；HF与SiO₂反应不生成水，属于特性）。 · 离子方程式正误判断：牢记“氧化物、弱电解质、沉淀、气体”保留化学式。看到SiO₂、H₂SiO₃、HF等，在离子方程式中一律不能拆。 · “强酸制弱酸”规律的应用：在溶液中，由一种盐制取其对应的弱酸，必须用更强的酸。例如，向硅酸钠溶液中通入CO₂（碳酸酸性强于硅酸），可生成硅酸沉淀。 · 实验设计思路：若要用SiO₂制取H₂SiO₃，必须经过“碱溶”步骤（先与NaOH反应生成可溶性硅酸钠），然后再加酸。 8．（25-26高一下·山东·期中）下列说法正确的是 A．在粗硅的制取中发生反应，硅被还原，所以碳的还原性强于硅 B．光导纤维的主要成分是单晶硅 C．用制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入 D．由可知，硅酸的酸性强于碳酸 【答案】C 【解析】A．在反应中，硅元素从+4价降至0价被还原，碳元素从0价升至+2价被氧化，碳作为还原剂还原SiO2，该反应在高温条件下进行，生成CO气体，促进反应向正方向进行，不能说明碳的还原性强于硅，A错误；B．光导纤维的主要成分是二氧化硅（SiO2），而非单晶硅，单晶硅主要用于半导体材料，B错误；C．和水不反应，但能溶于强碱，碳酸的酸性强于硅酸，所以用制取硅酸，先使与氢氧化钠溶液反应生成可溶性硅酸钠（Na2SiO3），再通入CO2，可生成硅酸沉淀，C正确；D．高温下，二氧化硅能和碳酸钠反应，是因为生成CO2气体，促进反应向正方向进行，不能说明碳酸的酸性弱于硅酸，D错误；故答案选C。 9．（25-26高一上·辽宁鞍山·期中）已知：①，②玻璃的物质组成含。下列说法正确的是 A．①的离子方程式为： B．为两性氧化物 C．和溶液反应的离子方程式为： D．可用玻璃材质的容量瓶配制一定物质的量浓度的氢氟酸 【答案】C 【解析】A．是弱酸，在离子方程式中应以分子形式存在，不能拆分为和，因此该离子方程式错误，A错误；B．虽能与和反应，但与的反应生成和，该反应是熵增驱动的（是气体），并非典型碱性氧化物的性质，且主要显酸性氧化物性质(与碱反应)，不属于两性氧化物，B错误；C．与溶液反应生成和，为固体，在离子方程式中保留分子形式，离子方程式书写正确，C正确；D．氢氟酸能与玻璃中的反应，腐蚀玻璃，因此不能用玻璃容量瓶配制，D错误；故答案选C。 10．（24-25高一下·浙江杭州·期中）工业上以石英砂（）为原料制取单质硅，其中一种工艺流程如图所示。下列说法正确的是 A．①②③均属于置换反应 B．副反应，其中氧化产物和还原产物的物质的量之比为 C．二氧化硅为良好的半导体材料，可用于制造芯片 D．是酸性氧化物，可以与反应生成 【答案】B 【解析】石英砂与碳在高温条件下反应生成粗硅和CO，粗硅与氯气在加热条件下反应生成四氯化硅，四氯化硅与氢气在高温条件下反应生成纯硅和氯化氢。据此分析。A．①③反应属于置换反应，②属于化合反应，A错误；B．副反应中氧化产物是CO，SiC是还原产物，氧化产物和还原产物的物质的量之比为2:1，B正确；C．硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，所以晶体硅可以用于制造芯片，而不是二氧化硅，SiO2具有良好的导光性，可用于生产光导纤维，C错误；D．SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应生成H2SiO3，D错误；答案选B。 二氧化硅的化学性质 z 解题规律 考向04 传统的无机非金属材料 · 认识常见的硅酸盐材料：如陶瓷、水泥、玻璃，以及矿石（辉石、斜长石、橄榄石等）的组成。 · 掌握硅酸盐的氧化物表示法：能够将复杂的硅酸盐化学式改写成“金属氧化物·二氧化硅·水”的形式。 · 能够根据化合价代数和为零的原则，计算硅酸盐中变价金属（如橄榄石中的铁）的化合价。 · 理解材料制备过程中的物理与化学变化：如黏土的淘洗是物理除杂，烧制是复杂的化学变化；玉器的雕琢是物理变化。 · 了解水泥生产中的添加剂作用：如石膏作为缓凝剂，用于调节水泥的凝固速率。 · 硅酸盐改写技巧：改写氧化物形式时，顺序一般为：活泼金属氧化物（K₂O、Na₂O）→ 较活泼金属氧化物（CaO、MgO）→ 两性氧化物（Al₂O₃）→ 非金属氧化物（SiO₂）→ 水（H₂O）。各原子个数按比例分配，系数一般为整数。 · 化合价计算题：设未知元素化合价为x，根据化合物中所有元素化合价代数和为零列方程求解。注意氧通常为-2价，硅为+4价。 · 区分“同位素”与“同素异形体”：考古中常用的¹⁴C是碳的同位素（原子概念），而同素异形体（如金刚石、石墨）是单质结构概念。 · 联系生活实际：将材料知识与文物、建筑材料等实际应用场景结合，理解其性质（如Fe₂O₃为红棕色，黑色物质可能是Fe₃O₄或炭黑）。 11．（25-26高一下·全国·课后作业）月球的矿产资源极为丰富，仅月面表层厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石()、斜长石()和橄榄石[(或]等，下列说法或分析不正确的是 A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿物 B．橄榄石中铁为价 C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气 D．斜长石的氧化物形式可表示为 【答案】D 【解析】A． 辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]均含有硅氧四面体结构，属于硅酸盐矿物类别，A正确；B．橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]中，硅为+4价，氧为-2价，根据化合价代数和为零，Fe或Mg为+2价，B正确；C． 游离态铁（单质铁）在月球表层沙土中存在，是因为月球缺乏氧气，铁无法被氧化，而地球上氧气丰富导致铁易氧化，C正确；D． 硅酸盐的氧化物表示方法：先写活泼金属氧化物，然后是不活泼金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水，斜长石(KAlSi3O8)的氧化物形式应表示为K2O·Al2O3·6SiO2，D错误；故选D。 12．（2024高一下·浙江·学业考试）下列关于无机非金属材料说法正确的是 A．用含铝的原料可以制作透光性好，折射率高的光学玻璃 B．硅酸盐中Si和O构成了硅氧平面三角形结构 C．使用石膏可以有效调节水泥的凝固速率，再磨成细粉就是普通水泥 D．硅元素在自然界大多以硅离子的形态存在，造就了许多物品 【答案】C 【解析】A．含铝原料可用于制作光学玻璃，但铝硅酸盐玻璃的折射率通常不高（约1.5-1.6），而高折射率光学玻璃多含铅、钡等元素，并非主要依赖铝，因此“折射率高”的说法不准确，A错误；B．硅酸盐中Si和O形成硅氧四面体结构，而非平面三角形；平面三角形结构常见于硼酸盐，B错误；C．在水泥熟料中加入适量石膏共同磨细，可以制成普通水泥并调节其凝固速率，C正确；D．硅元素在自然界主要以二氧化硅（SiO2）和硅酸盐形式存在，硅离子（Si4+）不稳定且不存在于自然界，D错误；故选C。 13．（24-25高一下·湖北襄阳·期末）凤凰咀遗址的发现将襄阳的建城史前推了两千多年。关于该遗址文物涉及的化学知识，下列说法正确的是 A．考古学家利用发现的植物种子中碳的同素异形体的含量推测其年代 B．屈家岭文化陶器表面的黑色斑点主要成分是Fe2O3 C．石家河文化的玉器主要成分是硅酸盐或SiO2，雕琢时发生化学变化 D．煤山文化陶器使用的黏土经淘洗除杂后烧制，故成品的质量和美观度提高 【答案】D 【解析】A． 14C是碳的同位素，而非同素异形体，碳的同素异形体如金刚石、石墨，A错误；B．Fe2O3为红棕色，黑色斑点应为Fe3O4或含其他黑色物质，B错误；C．玉器雕琢是物理加工过程（如切割、打磨），未改变化学组成，未发生化学变化，C错误；D．黏土淘洗除杂可提升纯度，烧制后结构更致密，成品质量与美观度提高，D正确；故答案选D。 硅酸盐氧化物形式的书写 硅酸盐由于组成比较复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为： ①顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。 ②原则：各元素的化合价不能改变，各元素原子总个数比符合原来的构成，若出现分数应化为整数。 例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。 解题规律 考向05 新型无机非金属材料 · 了解新型无机非金属材料的种类与特性：如氮化硅（Si₃N₄，耐高温、抗腐蚀）、碳化硅（SiC，硬度大、抗氧化）、碳纳米管（电学性能优异）、半导体材料（硅）等。 · 掌握材料的“构-性-用”关系：能够根据材料的特性（如耐高温、导电性、半导体性）推断其可能的用途（如火箭发动机、电池、太阳能电池）。 · 区分不同材料的功能：明确硅（Si）用于芯片、太阳能电池，二氧化硅（SiO₂）用于光导纤维、光学玻璃，避免混淆。 · 了解元素在周期表中的位置：如铷（Rb）位于IA族，属于碱金属。 · 关注科技前沿与材料发展的联系：将航天航空、北斗导航等国家重大科技成果与材料学知识相结合。 · “性质决定用途”逆向推理：看到某种新型材料的应用场景，反向思考它必须具备哪些性质。例如，用于火箭发动机的材料必须耐高温、抗腐蚀。 · 排除法辨析易混淆材料：题干中若出现“光能电池”，应立刻联想到“硅”；若出现“光导纤维”，应立刻联想到“二氧化硅”。这是高频易错点。 · 关注题干中的元素信息：对于涉及元素位置的题（如铷原子钟），根据原子序数或周期表位置判断其族序数和金属性。 · 结合物理常识理解材料性能：如“导电性”对应电子迁移，“半导体性”对应能带结构，有助于理解为何硅能用于光伏电池。 14．（24-25高一下·广东汕尾·期末）我国航空航天的成就举世瞩目。下列说法不正确的是 A．氮化硅()陶瓷耐高温、抗腐蚀，可用于制作火箭的发动机 B．导电性好，可用于制作空间站中的光能电池 C．空间站核心舱的离子推进器以氙气和氩气作为推进剂，氙气和氩气属于稀有气体 D．北斗卫星搭载了精密计时的铷原子钟，铷(Rb)位于元素周期表的lA族 【答案】B 【解析】A．氮化硅陶瓷具有耐高温、抗腐蚀的特性，常用于火箭发动机等高温环境，A正确；B．SiO2是绝缘体，导电性差，光能电池使用半导体材料（如单质硅），而非SiO2，B错误；C．氙和氩均为稀有气体，符合离子推进剂的应用，C正确；D．铷最外层有1个电子，属于IA族（碱金属），D正确；故选B。 15．（24-25高一下·四川泸州·期中）近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列说法错误的是 A．氮化硅熔点高、硬度大，可用于制作耐高温轴承 B．碳化硅具有高温抗氧化性能，可作耐高温结构材料 C．碳纳米管有优良的电学性能，可用于生产电池和传感器 D．利用二氧化硅的半导体性能，可以制成光伏电站的太阳能电池 【答案】D 【解析】A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，耐高温、硬度大，可用于制造发动机部件，A正确；B．碳化硅具有高温抗氧化性能，且硬度大、熔点高，可作耐高温结构材料，B正确；C．碳纳米管比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生成复合材料、电池和传感器等，C正确；D．利用硅的半导体性能，可以制成太阳能电池，D错误；故选D。 16．（24-25高一下·湖北武汉·期末）下列我国航空航天事业成果所涉及材料为无机非金属材料的是 A．歼35A战斗机的聚碳酸酯舱盖 B．“C919”飞机外壳所用的铝锂合金 C．北斗卫星电子封装材料所用的氮化铝 D．“神舟”飞船航天员穿的航天服中的防静电棉布 【答案】C 【解析】A．聚碳酸酯是高分子聚合物，属于合成有机高分子材料，A项不符合题意；B．铝锂合金是金属铝和锂熔合而成的具有金属特性的物质，属于金属材料，B项不符合题意；C．氮化铝（AlN）是新型陶瓷，具有耐高温、绝缘等特性，属于无机非金属材料，C项符合题意；D．防静电棉布主要成分为纤维素，属于有机物，D项不符合题意；故答案选C。 1．新型陶瓷 （1）新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组成上有很大的变化，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 （2）碳化硅(SiC) 碳化硅俗称金刚砂，它是由碳原子和硅原子通过共价键连接而形成，与金刚石的结构类似，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料；具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。 （3）新型陶瓷种类：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。 2．碳纳米材料 （1）富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其代表物是C60。 （2）碳纳米管是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，具有相当高的强度和优良的电学性能。 （3）石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。 解题规律 考向06 硅及其化合物综合 · 整合硅单质及其化合物的知识体系：能够将硅、二氧化硅、硅酸盐、硅烷（如SiHCl₃）的性质串联起来，形成知识网络。 · 掌握综合实验的设计与分析能力：包括实验目的、原理、装置连接、试剂选择、条件控制、现象解释和产物分析。 · 深入理解物质特性对实验条件的制约：如SiHCl₃易水解（需无水环境）、沸点低（需冷凝收集）、H₂易燃（需排尽空气）。 · 能够书写陌生情境下的化学方程式：基于已知信息（如“生成可燃性气体氢气”）和元素守恒、电子守恒，推断并配平反应。 · 具备工艺流程图的全局观：能够识别原料、中间产物、最终产品和可循环物质，并理解每一步操作的目的。 · 实验题“三步走”： · 读题干：提取物质的关键性质（沸点、是否水解、毒性等）。 · 看装置图：从左到右分析每个装置的作用（发生、除杂、干燥、主反应、收集、尾气吸收）。 · 连顺序：按照气流方向，确保气体经过“制取 → 净化 → 干燥 → 反应 → 收集/处理”的合理路径。 · 防水解/防氧化策略：对于SiHCl₃这类物质，装置末端必须连接装有碱石灰或无水氯化钙的干燥管，防止空气中的水蒸气进入；反应前需通惰性气体或反应气体排尽装置内空气。 · 陌生方程式书写技巧： · 根据题目信息找出反应物和生成物（如SiHCl₃ + H₂O → H₂↑ + H₂SiO₃ + HCl）。 · 配平原子（通常先配金属或非金属，再配O和H）。 · 检查是否符合客观事实（如硅酸是沉淀，需标“↓”）。 · 计算题关注“状态”：涉及气体体积时，若未指明标准状况，不能直接用22.4 L/mol进行计算，需判断是否缺少条件。 17．（25-26高二上·河南信阳·月考）三氯甲硅烷()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℃，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品。回答下列问题： 已知：①(浓) ②，中H化合价为 （1）Ⅰ装置中橡胶管的作用是 。制备粗硅原理是 (用化学方程式表示)。 （2）上述装置依次连接的合理顺序为 ，a→____，____→_____，____→____(按气流方向，用小写字母表示)。实验过程中，应先点燃装置 (填“Ⅰ”或“Ⅳ”)的酒精灯。 （3）装置Ⅲ中盛放的试剂是 ，(填序号，下同)c中盛放的试剂可以是 。 ①碱石灰 ②无水 ③ ④氧化钙 ⑤浓硫酸 ⑥NaOH溶液 （4）装置Ⅱ中冰盐浴的作用为 。 （5）遇水会产生和两种酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为 。 【答案】（1） 平衡气压，便于液体顺利流下 （2） d，e，f，g(或g，f)b Ⅰ （3） ⑤ ①④ （4）冷凝三氯硅烷 （5） 【解析】实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3+H2来制备SiHCl3粗品，根据实验装置可知，装置Ⅰ是氯化氢气体的发生装置，Ⅲ是干燥装置，Ⅳ是制备SiHCl3的发生装置，Ⅱ是收集、干燥和尾气处理装置。 （1）装置Ⅰ中橡胶管的作用是平衡气压，使液体顺利滴下。二氧化硅与C高温下反应生成粗硅和一氧化碳，用化学方程式表示粗硅制备原理是。 （2）装置Ⅰ是氯化氢气体的发生装置，生成的氯化氢气体经过装置Ⅲ中的浓硫酸干燥除去水分，再通入装置Ⅳ与粗硅制备SiHCl3，由于SiHCl3的熔沸点较低，装置Ⅱ中冰盐浴有助于其收集，最后通过碱石灰尾气处理装置和干燥大气（由于三氯甲硅烷易水解，需防止空气中的水蒸气进入Ⅱ），因此上述装置依次连接的合理顺序为a→d，e→f，g(或g，f)→b；故答案为：d，e，f，g(或g，f)b。硅单质与氧气在加热条件下能发生反应，因此实验过程中，应先点燃装置Ⅰ的酒精灯，将装置Ⅳ中的空气排尽，使装置Ⅳ中充满HCl气体。 （3）装置Ⅲ的作用是干燥氯化氢气体，因此应盛放浓硫酸，故选⑤，c的作用是进行氯化氢的尾气处理装置和干燥大气防止水蒸气进入（防止三氯甲硅烷水解），且干燥管应盛放固体试剂，因此可以是碱石灰和氧化钙，故选①④。 （4）由题目信息可知，SiHCl3的熔沸点较低，因此装置Ⅱ中冰盐浴的作用为冷凝三氯硅烷。 （5）遇水会产生和两种酸，结合信息②，可知生成的两种酸分别为盐酸和硅酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为。 18．（24-25高一下·广东汕头·阶段练习）高纯硅用于制作光伏电池，如图是一种生产高纯硅的工艺流程图： 已知：①流化床反应器的主反应：；②还原炉的主反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl；③SiHCl3极易水解。回答下列问题： （1）Si在元素周期表中的位置为 。石英砂的主要成分为SiO2，能溶于HF的水溶液，写出其化学方程式 。 （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）SiHCl3极易发生水解反应，其生成物之一是一种可燃性气体氢气，则SiHCl3水解（跟水反应）的化学方程式为 。 （4）整个操作流程都需隔绝空气，原因是 。 （5）上述操作流程中可以循环利用的物质是 。 【答案】（1） 第三周期第ⅣA族 SiO2 +4HF =SiF4 ↑+2H2O （2） SiO2+2CSi+2CO↑ 1：2 （3）SiHCl3+3H2O=H2↑+H2SiO3↓+3HCl （4）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（写一点即可） （5）H2、HCl 【解析】石英砂与焦炭在电弧炉中发生反应产生粗硅，Si与HCl在流化床反应器中发生反应产生，在还原炉中用H2还原产生高纯硅，回答下列问题； （1）Si是14号元素，原子核外电子排布是2、8、4，根据原子结构与元素位置关系可知Si在元素周期表中位于第三周期第ⅣA族；石英砂的主要成分为SiO2，其能溶于HF的水溶液，反应产生SiF4气体和H2O，化学方程式为：；故答案为：第三周期第ⅣA族；。 （2）在电弧炉中石英砂与焦炭在高温下发生反应产生粗硅，该反应的化学方程式为：；在该反应中焦炭既作氧化剂，也作还原剂，在参加反应的3molC中，1molC作氧化剂，2molC作还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2；故答案为：；1:2。 （3）根据上述流程以及电负性相关信息可知SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气、硅酸、氯化氢，反应的化学方程式为；故答案为：。 （4）因为SiHCl3易发生水解、硅易被氧气氧化、氢气与氧气混合容易发生爆炸，所以整个操作流程都需隔绝空气；故答案为：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(写出一点即可) （5）根据流程转化分析可知上述操作流程中可以循环利用的物质是H2、HCl；故答案为：H2、HCl。 学科网（北京）股份有限公司 $