第五章 第三节 无机非金属材料 测试卷-2025-2026学年高一化学下学期章末测试卷（人教版2019必修第二册）

第五章 第三节 无机非金属材料 测试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4．测试范围：第五章 第三节 无机非金属材料（人教版2019）。 5．难度系数：0.65 6．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H 1 N 14 O 16 Na 23 Si 28 Cl 35.5 一、选择题：本题共15个小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．非物质文化遗产是中华优秀传统文化的瑰宝，其作品的制作材质蕴含着独特的工艺智慧。下列贵州非物质文化遗产作品的制作材质，属于金属材料的是 A．大方漆器 B．玉屏箫笛 C．思州石砚 D．苗族银饰 A．A B．B C．C D．D 2．下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．硅在自然界主要以游离态形式存在 B．工业上用焦炭还原石英砂可制得粗硅 C．水泥、玻璃、氮化硅陶瓷都是传统无机非金属材料 D．水玻璃，均能通过一步反应实现 3．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 4．近年来，我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是 A．“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢 B．“C919”飞机机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂 C．“天宫二号“航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金 D．中国自主研发的首个5G微基站射频芯片的主要材料——硅 5．下列说法正确的是 A．石英是制造光导纤维的原料，也是常用的半导体材料 B．工艺师利用氢氟酸刻蚀玻璃制作艺术品 C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．二氧化硅是酸性氧化物，溶于水可得到硅酸 6．下列陈述I、陈述Ⅱ均正确且有因果关系的是 选项 陈述I 陈述Ⅱ A SO2具有漂白性 SO2的大量排放会形成酸雨 B 浓硝酸见光或受热会发生分解 常温下，可用铁质容器盛装浓硝酸 C 氨的水溶液显弱碱性 氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 D 硅在自然界主要以单质的形式存在 硅单质可作半导体材料 A．A B．B C．C D．D 7．下列各组微粒在溶液中既可以大量共存，且加入试剂M后发生反应的离子方程式书写也正确的是 选项 微粒组 试剂M 发生反应的离子方程式 A 、、、 通入少量 B ，，， 少量硫酸 C 、、、 过量醋酸溶液 D 、，、 适量溶液 A．A B．B C．C D．D 8．下列几种类推结论符合事实的是 A．碳酸钠溶于水放热，则碳酸氢钠溶于水也放热 B．可改写为，则也可改写为 C．是氧化还原反应，则也是氧化还原反应 D．溶于生成，则也能溶于生成 9．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 10．在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能一步实现的是 A． B． C． D． 11．信息技术离不开芯片，芯片离不开高纯度的硅，工业上生产高纯硅的工艺流程如下： 则下列说法正确的是 A．上述流程②③需在无氧条件下进行 B．光导纤维的成分为高纯硅 C．上述流程中能循环利用的物质只有 D．工业上用焦炭还原石英砂制硅的反应为 12．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 13．下列说法正确的是 A．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料{主要成分为}，孔雀石颜料主要成分的物质类别为碱 B．2023年诺贝尔化学奖授予研究量子点的科学家，直径为2～20 nm的硅量子点不是胶体 C．从石墨中剥离出的石墨烯薄片能导电，因此石墨是电解质 D．歼-20飞机上采用的氮化镓涂层，属于新型合金材料 14．工业上制备相关物质，涉及的反应原理及部分流程较为合理的是 A．制纯碱：饱和食盐水 B．制取镁：海水溶液 C．制溴：浓缩海水含的空气HBr溶液 D．制碘：干海带浸出液碘水 15．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 二、非选择题：本题共5个小题，共55分。 16．（11分）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___________。 (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___________。 17．（11分）氮化硅(Si3N4)是一种性能优异的无机非金属材料，其熔点高，硬度大，化学性质稳定。一种制备氮化硅的实验装置如图所示。 已知：SiCl4沸点为57.6℃，极易与水反应，在高温条件下可以与H2、N2反应生成Si3N4和HCl。请回答下列问题： (1)N、Si、Cl的原子半径由小到大的顺序为_______(用元素符号表示)。 (2)装置甲中盛放稀硫酸的仪器名称为_______；为了加快装置甲中生成H2的速率，某同学建议将稀硫酸换成浓硫酸，你认为是否合理并说明理由：_______。 (3)写出装置丙中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式：_______。 (4)装置丁的作用是_______。 (5)实验结束时，停止对装置丙进行加热，并继续通入一段时间的氮气，其目的是_______。 (6)实验结束后，装置丙中硬质玻璃管增重4.2g，装置戊增重16.0g，忽略SiCl4在装置乙和丁中的损耗，该实验SiCl4的转化率为_______%(计算结果保留三位有效数字)。 18．（11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_______。 19．（11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)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_______。 (2)氮化硅是一种新型陶瓷材料，可通过如下反应制得，请用单线桥表示该反应电子转移的方向与数目_______。 (3)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： 电弧炉中高温生成粗硅，反应的化学方程式为_______。若电弧炉中焦炭过量，还会有生成，石英砂和焦炭生成的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。 (4)用溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现的用途是可作_______剂的原料。 (5)许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，硅酸盐可以写成氧化物的形式，和田玉可表示为_______。 (6)硅与碳位于同一主族，下列事实能说明碳的非金属性强于硅的是_______。 a.焦炭与二氧化硅高温反应制取粗硅： b.通入溶液中产生硅酸沉淀： c.石灰石和石英高温制玻璃： 20．（11分）信息时代，万物互联，芯片不可或缺。工业上以普通石英砂为原料制备高纯硅的工艺流程如下： 已知：SiHCl3的沸点为31.8℃，SiCl4的沸点为57.6℃。 (1)提纯石英砂：普通石英砂含有少量CaCO3、Al2O3、Fe2O3，需先后用X溶液和高纯水洗，然后再烘干。则X溶液为___________(选填下列编号)；判断高纯水是否洗净石英砂的操作是___________。 a．硫酸溶液     b．氢氧化钠溶液    c．盐酸 (2)制取粗硅：高温下制粗硅的化学方程式为___________。 (3)合成SiHCl3：300℃、0.1MPa条件下，发生的主要反应有：Si 3HCl = SiHCl3 H2；Si 4HCl = SiCl4 2H2.HCl在这两个反应中体现了___________(填“氧化性”或“还原性”)。 (4)提纯SiHCl3：将合成气先降至室温，得到的液体进行___________(填操作名称)，可得到高纯度的SiHCl3；得到的气体再进一步分离，循环利用。 (5)还原SiHCl3：高纯SiHCl3与H2在高温硅棒表面还原沉积得到高纯硅，反应方程式为 SiHCl3(g) + H2(g) = Si(s) + 3HCl(g)，此步骤需要大量电能，调控反应条件以降低耗电量有重大意义。从下表中选择直接耗电量最低的反应条件___________。 1050~1100 ℃/ 0.1 Mpa 1050~1100 ℃/ 0.6 Mpa 1050~1100 ℃/ 0.1 Mpa 1100~1150 ℃/ 0.1 Mpa 硅棒直径/mm 130 130 90 90 直接耗电量/ kWh·(kgSi) 140 73 208.5 182.2 a．1050~1100 ℃、0.6 Mpa、90 mm             b．1100~1150 ℃、0.6 Mpa、90 mm c．1100~1150 ℃、0.1 Mpa、130 mm            d．1100~1150 ℃、0.6 Mpa、130 mm (6)尾气处理：提纯SiHCl3步骤中分离出来的SiCl4可转化为SiHCl3后再利用，实现闭环生产，方法如下：2SiCl4(g) + H2(g) + Si(s) + HCl(g)3SiHCl3(g)。该方案的优点为___________(写一条即可)。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 第三节 无机非金属材料 测试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4．测试范围：第五章 第三节 无机非金属材料（人教版2019）。 5．难度系数：0.65 6．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H 1 N 14 O 16 Na 23 Si 28 Cl 35.5 一、选择题：本题共15个小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．非物质文化遗产是中华优秀传统文化的瑰宝，其作品的制作材质蕴含着独特的工艺智慧。下列贵州非物质文化遗产作品的制作材质，属于金属材料的是 A．大方漆器 B．玉屏箫笛 C．思州石砚 D．苗族银饰 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．大方漆器的胎体多采用牛、羊皮革，棉、麻、绸织物或木材等为原料，再辅以当地优质生漆进行修饰，其核心材质均不属于金属材料，A不符合题意； B．玉屏箫笛以贵州玉屏侗族自治县特有的竹子为主要制作原料，竹子的主要成分为纤维素，不属于金属材料，B不符合题意； C．思州石砚的砚材取自岑巩县“星石潭”中的天然石材，石材的主要成分为硅酸盐等，不属于金属材料，C不符合题意； D．苗族银饰的核心制作原料为白银，银是金属单质，属于金属材料，D符合题意； 故选D。 2．下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．硅在自然界主要以游离态形式存在 B．工业上用焦炭还原石英砂可制得粗硅 C．水泥、玻璃、氮化硅陶瓷都是传统无机非金属材料 D．水玻璃，均能通过一步反应实现 【答案】B 【详解】A．硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐形式存在，而非游离态，A错误； B．工业上以焦炭为还原剂，在高温下还原石英砂制取粗硅，反应为，B正确； C．水泥、玻璃是传统无机非金属材料，但氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，C错误； D．不能直接与水反应生成，需先与强碱反应生成硅酸盐，再与酸反应，因此第二步无法一步实现，D错误； 故答案为：B。 3．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 【详解】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。 4．近年来，我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是 A．“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢 B．“C919”飞机机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂 C．“天宫二号“航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金 D．中国自主研发的首个5G微基站射频芯片的主要材料——硅 【答案】C 【详解】A．液氢是液态氢气，氢气是非金属单质，不属于金属材料，A不符合题意； B．碳纤维是非金属单质，环氧树脂是有机合成高分子化合物，都不属于金属材料，B不符合题意； C．钛合金是性能优良的金属材料，C符合题意； D．硅是非金属单质，不属于金属材料，D不符合题意； 故选C。 5．下列说法正确的是 A．石英是制造光导纤维的原料，也是常用的半导体材料 B．工艺师利用氢氟酸刻蚀玻璃制作艺术品 C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．二氧化硅是酸性氧化物，溶于水可得到硅酸 【答案】B 【详解】A．石英（主要成分SiO2）是制造光导纤维的原料，但制造半导体的材料为高纯度单质硅，而非二氧化硅，A错误； B．氢氟酸（HF）能与玻璃中的SiO2反应：，该性质被用于玻璃雕刻，B正确； C．水晶项链主要成分为二氧化硅，属于氧化物，不是硅酸盐制品，C错误； D．SiO2是酸性氧化物，但不溶于水，需先与NaOH反应生成Na2SiO3，再酸化制取硅酸，D错误； 故答案选B。 6．下列陈述I、陈述Ⅱ均正确且有因果关系的是 选项 陈述I 陈述Ⅱ A SO2具有漂白性 SO2的大量排放会形成酸雨 B 浓硝酸见光或受热会发生分解 常温下，可用铁质容器盛装浓硝酸 C 氨的水溶液显弱碱性 氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 D 硅在自然界主要以单质的形式存在 硅单质可作半导体材料 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．大量排放会形成酸雨是因为水溶液显酸性，且为有毒气体，与的漂白性无直接因果关系，陈述I和Ⅱ均正确但无因果关联，A项错误； B．常温下，可用铁质容器盛装浓硝酸是因为浓硝酸的强氧化性使铁钝化，与浓硝酸能发生分解无因果关系，陈述I和Ⅱ均正确但无因果关联，B项错误； C．氨的水溶液显弱碱性（陈述I）直接导致氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝（陈述Ⅱ），因果关系成立，C项正确； D．硅在自然界以化合物形式存在（陈述I错误），陈述Ⅱ正确，但二者也无因果关系，D项错误； 故选C。 7．下列各组微粒在溶液中既可以大量共存，且加入试剂M后发生反应的离子方程式书写也正确的是 选项 微粒组 试剂M 发生反应的离子方程式 A 、、、 通入少量 B ，，， 少量硫酸 C 、、、 过量醋酸溶液 D 、，、 适量溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．在酸性条件下，的氧化性强于，优先与SO2反应，反应的离子方程式为 ，故A错误； B．微粒组中和在无H⁺时可共存，加入少量硫酸引入H+，酸性条件下把氧化为Fe3+，自身被还原为NO，反应的离子方程式为，故B正确； C．在酸性条件下会与H+反应生成H2SiO3沉淀，醋酸为弱酸，正确的离子方程式应为2CH3COOH+= H2SiO3↓+2CH3COO-，故C错误； D．微粒组中与会发生反应生成Al(OH)3和，与不能共存，故D错误； 答案选B。 8．下列几种类推结论符合事实的是 A．碳酸钠溶于水放热，则碳酸氢钠溶于水也放热 B．可改写为，则也可改写为 C．是氧化还原反应，则也是氧化还原反应 D．溶于生成，则也能溶于生成 【答案】B 【详解】A．碳酸钠溶于水放热，但碳酸氢钠溶于水吸热，类推结论不符合事实，A不合题意； B．中Fe的化合价既有+2价也有+3价，故可改写为，中Fe的化合价既有+2价也有+3价，故也可改写为，类推结论符合事实，B符合题意； C．反应中Cl的化合价发生改变，故是氧化还原反应，但反应中没有元素的化合价发生改变，故是非氧化还原反应，类推结论不符合事实，C不合题意； D．溶于生成，但不能溶于生成，类推结论不符合事实，D不合题意； 故答案为：B。 9．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 【详解】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。 10．在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能一步实现的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，二氧化硫和氯化钡不反应，转化不能一步实现，A不符合题意； B．FeS2在氧气中煅烧生成二氧化硫，而不是三氧化硫，转化不能一步实现，B不符合题意； C．氮气和氧气放电生成NO ，NO和氧气反应生成NO2，NO2和水反应生成硝酸，转化能一步实现，C符合题意； D．二氧化硅不溶于水，也不与水反应，所以不能实现，D不符合题意； 故选C。 11．信息技术离不开芯片，芯片离不开高纯度的硅，工业上生产高纯硅的工艺流程如下： 则下列说法正确的是 A．上述流程②③需在无氧条件下进行 B．光导纤维的成分为高纯硅 C．上述流程中能循环利用的物质只有 D．工业上用焦炭还原石英砂制硅的反应为 【答案】A 【详解】由题给流程可知，焦炭与石英砂高温条件下反应得到粗硅和一氧化碳，粗硅与氯化氢在300℃条件下发生置换反应生成三氯硅烷和氢气，三氯硅烷与氢气在1100℃条件下反应得到高纯硅和氯化氢，制备过程中氢气和氯化氢可以循环使用。 A．流程②生成的氢气和流程③消耗的氢气，以及硅和三氯硅烷都能与氧气反应，所以流程②③需在无氧条件下进行，故A正确； B．光导纤维的主要成分为二氧化硅，故B错误； C．由分析可知，制备过程中氢气和氯化氢可以循环使用，故C错误； D．由分析可知，制备粗硅的反应为焦炭与石英砂高温条件下反应得到粗硅和一氧化碳，反应的化学方程式为，故D错误； 故选A。 12．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 【详解】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。 13．下列说法正确的是 A．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料{主要成分为}，孔雀石颜料主要成分的物质类别为碱 B．2023年诺贝尔化学奖授予研究量子点的科学家，直径为2～20 nm的硅量子点不是胶体 C．从石墨中剥离出的石墨烯薄片能导电，因此石墨是电解质 D．歼-20飞机上采用的氮化镓涂层，属于新型合金材料 【答案】B 【详解】A．孔雀石颜料主要成分为碱式碳酸铜，其化学组成含，属于盐类，A错误； B．胶体是分散质粒子直径在1~100 nm的分散系，硅量子点粒径虽在2~20 nm范围内，但作为单一纳米颗粒属于纯净物，未形成分散系，B正确； C．电解质指在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，石墨是碳单质，不属于化合物，C错误； D．氮化镓是镓和氮的化合物，属于共价化合物，合金需由金属与金属或非金属熔合而成，氮化镓归类为新型无机非金属材料，D错误； 故答案选B。 14．工业上制备相关物质，涉及的反应原理及部分流程较为合理的是 A．制纯碱：饱和食盐水 B．制取镁：海水溶液 C．制溴：浓缩海水含的空气HBr溶液 D．制碘：干海带浸出液碘水 【答案】C 【详解】A．制纯碱时应先通NH3再通CO2，以增大CO2吸收率，A中顺序错误，A错误； B．电解MgCl2溶液无法得到金属镁，需电解熔融MgCl2，B错误； C．浓缩海水通Cl2置换Br2，吹出后用SO2吸收，再氧化，流程合理，C正确； D．干海带需先灼烧后再溶解处理，直接浸泡无法有效释放碘离子，D错误； 故选C。 15．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 【详解】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。 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。 二、非选择题：本题共5个小题，共55分。 16．（11分）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___________。 (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) 【详解】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； （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，因此上述装置依次连接的合理顺序为adefg(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，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，经分析，两种酸应为硅酸和盐酸，则在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为。 17．（11分）氮化硅(Si3N4)是一种性能优异的无机非金属材料，其熔点高，硬度大，化学性质稳定。一种制备氮化硅的实验装置如图所示。 已知：SiCl4沸点为57.6℃，极易与水反应，在高温条件下可以与H2、N2反应生成Si3N4和HCl。请回答下列问题： (1)N、Si、Cl的原子半径由小到大的顺序为_______(用元素符号表示)。 (2)装置甲中盛放稀硫酸的仪器名称为_______；为了加快装置甲中生成H2的速率，某同学建议将稀硫酸换成浓硫酸，你认为是否合理并说明理由：_______。 (3)写出装置丙中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式：_______。 (4)装置丁的作用是_______。 (5)实验结束时，停止对装置丙进行加热，并继续通入一段时间的氮气，其目的是_______。 (6)实验结束后，装置丙中硬质玻璃管增重4.2g，装置戊增重16.0g，忽略SiCl4在装置乙和丁中的损耗，该实验SiCl4的转化率为_______%(计算结果保留三位有效数字)。 【答案】 (1)N<Cl<Si (2)分液漏斗 不合理，浓硫酸与锌粒反应不生成氢气 (3) (4)吸收水蒸气，防止水蒸气进入装置丙使SiCl4水解 (5)将装置丙中残留的SiCl4、HCl等气体排出 (6)84.3% 【详解】甲装置为制取氢气的装置，锌粒和稀硫酸反应生成氢气，装置乙中，用浓硫酸干燥SiCl4、N2、H2，干燥后的气体在装置丙中反应制取氮化硅，丁装置的目的是防止水蒸气进入丙装置，戊装置用于吸收过量的SiCl4气体和反应生成的HCl气体，以防止污染环境。 （1）同一周期从左到右原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大。N位于第二周期 ⅤA 族，Si位于第三周期 ⅣA 族，Cl位于第三周期 ⅦA 族，所以原子半径由小到大的顺序为：N<Cl<Si，故答案为：N<Cl<Si； （2）根据仪器构造可知，装置甲中盛放稀硫酸的仪器名称为分液漏斗；浓硫酸具有强氧化性，与锌粒反应不生成氢气，所以将稀硫酸换成浓硫酸不合理，故答案为：分液漏斗；不合理，浓硫酸与锌粒反应不生成氢气； （3）装置丙中硬质玻璃管内SiCl4与N2、H2在高温条件下反应生成Si3N4和HCl，反应的化学方程式为：，故答案为：； （4）SiCl4极易与水反应，装置丁中浓硫酸的作用是吸收水蒸气，防止水蒸气进入装置丙使SiCl4水解，故答案为：吸收水蒸气，防止水蒸气进入装置丙使SiCl4水解； （5）实验结束时，停止对装置丙进行加热，并继续通入一段时间的氮气，其目的是将装置丙中残留的SiCl4、HCl等气体排出，使其被NaOH溶液充分吸收，故答案为：将装置丙中残留的SiCl4、HCl等气体排出； （6）装置丙中硬质玻璃管增重4.2g，增重的质量是Si3N4的质量，其物质的量为，生成0.03molSi3N4需要的SiCl4为0.09mol，质量为15.3g，戊增重的质量是HCl和SiCl4，生成0.03molSi3N4的同时，生成0.36molHCl，质量为13.14g，则SiCl4的质量为，则该实验SiCl4的转化率为，故答案为：84.3%。 18．（11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) 铁 (2)碳 (3)A 、 (4) 【详解】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。 19．（11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)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_______。 (2)氮化硅是一种新型陶瓷材料，可通过如下反应制得，请用单线桥表示该反应电子转移的方向与数目_______。 (3)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： 电弧炉中高温生成粗硅，反应的化学方程式为_______。若电弧炉中焦炭过量，还会有生成，石英砂和焦炭生成的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。 (4)用溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现的用途是可作_______剂的原料。 (5)许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，硅酸盐可以写成氧化物的形式，和田玉可表示为_______。 (6)硅与碳位于同一主族，下列事实能说明碳的非金属性强于硅的是_______。 a.焦炭与二氧化硅高温反应制取粗硅： b.通入溶液中产生硅酸沉淀： c.石灰石和石英高温制玻璃： 【答案】 (1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (2) (3)SiO2+2CSi+2CO↑ 1：2 (4)防火剂 (5)2CaO·5MgO·8SiO2·H2O (6)b 【详解】（1）SiO2与HF反应生成SiF4和H2O，方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O； （2）反应中，碳元素从0价升高到+2价、氮元素从0价降低到-3价，则按得失电子数守恒，用单线桥表示该反应电子转移的方向与数目为：； （3）石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑；氧化剂（SiO2）和还原剂（C）的物质的量之比为1：2； （4）Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，可用作防火剂； （5）和田玉(Ca2Mg5H2Si8O24)可用CaO、MgO、SiO2、H2O来表示，硅酸盐写成氧化物形式时，低价金属氧化物在前，高价金属氧化物在后，若化合价相同，活泼金属氧化物在前，不活泼金属氧化物在后，最后写SiO2·H2O，故为：2CaO·5MgO·8SiO2·H2O； （6）a．焦炭与二氧化硅高温反应制取粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑，该反应中C元素化合价上升作还原剂，不能说明碳的非金属性强于硅，a错误； b．非金属性越强，元素最高价氧化物水化物的酸性越强，CO2通入Na2SiO3溶液中产生硅酸沉淀Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓，说明碳酸的酸性强于硅酸，说明碳的非金属性强于硅，b正确； c．石灰石和石英高温制玻璃：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，该反应与元素的非金属性无关，c错误； 故选b。 20．（11分）信息时代，万物互联，芯片不可或缺。工业上以普通石英砂为原料制备高纯硅的工艺流程如下： 已知：SiHCl3的沸点为31.8℃，SiCl4的沸点为57.6℃。 (1)提纯石英砂：普通石英砂含有少量CaCO3、Al2O3、Fe2O3，需先后用X溶液和高纯水洗，然后再烘干。则X溶液为___________(选填下列编号)；判断高纯水是否洗净石英砂的操作是___________。 a．硫酸溶液     b．氢氧化钠溶液    c．盐酸 (2)制取粗硅：高温下制粗硅的化学方程式为___________。 (3)合成SiHCl3：300℃、0.1MPa条件下，发生的主要反应有：Si 3HCl = SiHCl3 H2；Si 4HCl = SiCl4 2H2.HCl在这两个反应中体现了___________(填“氧化性”或“还原性”)。 (4)提纯SiHCl3：将合成气先降至室温，得到的液体进行___________(填操作名称)，可得到高纯度的SiHCl3；得到的气体再进一步分离，循环利用。 (5)还原SiHCl3：高纯SiHCl3与H2在高温硅棒表面还原沉积得到高纯硅，反应方程式为 SiHCl3(g) + H2(g) = Si(s) + 3HCl(g)，此步骤需要大量电能，调控反应条件以降低耗电量有重大意义。从下表中选择直接耗电量最低的反应条件___________。 1050~1100 ℃/ 0.1 Mpa 1050~1100 ℃/ 0.6 Mpa 1050~1100 ℃/ 0.1 Mpa 1100~1150 ℃/ 0.1 Mpa 硅棒直径/mm 130 130 90 90 直接耗电量/ kWh·(kgSi) 140 73 208.5 182.2 a．1050~1100 ℃、0.6 Mpa、90 mm             b．1100~1150 ℃、0.6 Mpa、90 mm c．1100~1150 ℃、0.1 Mpa、130 mm            d．1100~1150 ℃、0.6 Mpa、130 mm (6)尾气处理：提纯SiHCl3步骤中分离出来的SiCl4可转化为SiHCl3后再利用，实现闭环生产，方法如下：2SiCl4(g) + H2(g) + Si(s) + HCl(g)3SiHCl3(g)。该方案的优点为___________(写一条即可)。 【答案】 (1)c 取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀现象，则表明石英砂已洗净，否则，表明石英砂未洗净 (2)SiO2 + 2CSi + 2CO↑ (3)氧化性 (4)蒸馏(或分馏) (5)d (6)SiCl4、HCl和H2均循环利用，除了补充硅粉，几乎可以不用补充H2和HCl；完全闭环生产，SiCl4、HCl和H2不排放，对环境友好 【详解】普通石英砂含有少量CaCO3、Al2O3、Fe2O3，先后用盐酸和高纯水洗，然后再烘干得到较纯石英砂，较纯石英砂中加入焦炭得到粗硅和CO，粗硅制得工业级硅粉，再通入HCl合成SiHCl3，将合成气先降至室温，得到的液体进行蒸馏(或分馏)，得到高纯度的SiHCl3，高纯SiHCl3与H2在高温硅棒表面还原沉积得到高纯硅，提纯SiHCl3步骤中分离出来的SiCl4可转化为SiHCl3后再利用，实现闭环生产，据此分析回答。 （1）硫酸钙微溶，故硫酸不能很好溶解碳酸钙；氢氧化钠会同时溶解SiO2和Al2O3，盐酸可以溶解Fe2O3和Al2O3，不能溶解SiO2，故X选盐酸最合适，选c；高纯水洗后检验滤液中是否有氯离子最为合适，取少量最后的洗涤液于试管中，向其中滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀现象，则表明残留物已洗净，否则，表明残留物未洗净； （2）较纯石英砂中加入焦炭得到粗硅和CO (可燃性气体)，化学方程式为：； （3）Si + 3HCl = SiHCl3 + H2；Si + 4HCl = SiCl4 + 2H2.HCl中氯元素化合价没变化，氢元素化合价降低，体现氧化性； （4）根据SiHCl3的沸点为31.8℃，SiCl4的沸点为57.6℃可知，可以通过蒸馏(或分馏)方法，得到高纯度的SiHCl3； （5）从表中我们可以得知，其它条件相同时，升高温度，耗电量减少，选择较高温度范围；压强和温度相同时，硅棒直径越大，耗电量越低，故选最大直径硅棒；温度和硅棒直径相同时，压强大，耗电量低，故选高压，故答案为：d； （6）从物料平衡看，SiCl4、HCl和H2均循环利用；如果没有不考虑其它损耗，只需补充硅粉，几乎可以不用补充H2和HCl；从环境保护角度看，完全闭环生产，不用排放氯硅烷、H2和HCl等有毒或易燃易爆易水解产生酸性腐蚀液体的物质，对环境相对友好。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $