1.3 元素周期表的应用 第3课时（同步讲义）化学鲁科版必修第二册

第一章 原子结构 元素周期律 第三节 元素周期表的应用 第3课时 预测元素及其化合物的性质 教学目标 1.运用元素“位-构-性”模型及“化合价-物质类别-元素周期律”三维视角，预测硅元素的性质，多角度认识二氧化硅、硅酸的化学性质。 2.结合生活的实际，体会元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。 重点和难点 重点：预测硅元素的性质，多角度认识二氧化硅、硅酸的化学性质 难点：建立起“位-构-性“模型，形成“化合价-物质类别-元素周期律”三维视角。 ◆知识点一 预测硅元素的性质 1、从同主族和同周期相邻元素的性质预测硅的性质 (1)碳和硅都属于ⅣA族元素，按照同主族元素性质变化规律，硅和碳的最外层电子数都是4，都是非金属元素，硅的原子半径比碳的原子半径大，得电子能力比碳弱，非金属性比碳弱。 (2)硅和磷都是第3周期元素，电子层数相同，硅的最外层电子数比磷少，原子半径比磷大，得电子能力比磷弱，非金属性比磷弱。 2、硅的化学性质 原子结构示意图 元素位置 最高正价 最低负价 元素类别 得电子能力 第3周期第IVA族 +4 -4 非金属元素 较弱 (1)常温下，除能与氟气、氢氟酸和强碱反应外，硅不与氧气、氯气、硫酸、硝酸、盐酸等其他物质发生反应。 ①与氟气反应:Si+2F2=SiF4； ②与氢氟酸反应:Si+4HF=SiF4↑+2H↑； ③与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。(唯一能与强碱溶液反应生成氢气的非金属单质) (2)加热时，硅能与氧气、氯气等反应，高温时能与碳反应。 ①Si+O2SiO2；②Si+2Cl2SiCl4；③Si+CSiC； 3、制备与用途 在工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。用途：①半导体材料；②计算机芯片；③硅太阳能电池。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 (1)对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳的活泼性强。 (2)硅原子性质稳定，虽然得失电子较为困难，但是在一定条件下能够得失电子。 (3)硅常温下能与氢氟酸发生反应。 (4)“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的，不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系，使反应正向进行。 即学即练 1、下列关于硅的说法不正确的是（　　） A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属反应 D．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 【答案】D 【详解】A．单质硅为灰黑色有金属光泽的固体，故A正确； B．硅为半导体材料，导电性能介于金属和绝缘体之间，故B正确； C．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属反应反应生成硅烷、二氧化硅等，故C正确； D．硅易与氢氧化钠、氟气等反应，故D错误。 故选：D。 2、下列关于SiO2和CO2的说法不正确的是(　　) A．SiO2的沸点比CO2高 B．CO2与SiO2化学式虽然相似，但CO2与SiO2的物理性质有很大区别 C．CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸 D．CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水 【答案】C 【解析】由常温下二氧化硅为固体，而二氧化碳为气体可知A项正确；由CO2与SiO2的状态可知B项正确；CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2不溶于水也不与水反应，C项错误。 3、下列关于硅和二氧化硅的说法不正确的是(　　) A．晶体硅呈灰黑色，是具有金属光泽、硬而脆的固体 B．硅的化学性质很稳定，但自然界里无游离态的硅存在，常温下可与其他物质发生反应 C．硅和二氧化硅都能与NaOH溶液反应 D．工业上用焦炭在高温条件下还原二氧化硅来制备硅，说明通常情况下还原性C＞Si 【答案】D 【解析】自然界中硅只以化合态形式存在，硅可与HF、F2等反应。硅与NaOH溶液反应生成H2，SiO2是酸性氧化物，能与碱反应。通常情况下还原性C<Si，而反应SiO2＋2CSi＋2CO↑在高温下能发生，是因为生成的CO逸出反应体系促使反应向右进行。 ◆知识点二 预测含硅物质的性质 1．二氧化硅的性质与用途 （1）物理性质：二氧化硅又称硅石，化学式SiO2，常温下为固体，不溶于水，不溶于酸，但溶于氢氟酸。 （2）化学性质：具有酸性氧化物的通性： 与水反应 不反应 与C反应 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 与氢氟酸反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，该反应曾用于刻蚀玻璃 与碱(NaOH)反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O， 盛碱液的试剂瓶要用橡胶塞 与盐反应 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ 与碱性氧化物反应 SiO2＋CaOCaSiO3 （3）用途：二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、陶瓷等。 2．硅酸、硅酸盐 （1）硅酸(H2SiO3) (2)硅酸钠(Na2SiO3) ①与酸性较强的酸反应：Na2SiO3+H2O+CO2(少量)=Na2CO3+H2SiO3↓。 ②用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 (3)硅酸盐材料 传统无机非金属材料主要是硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥。 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土(含水的硅酸盐或铝硅酸盐 纯碱、石灰石和石英 主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 主要成分 硅酸盐 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 性能 硬度高、耐高温、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点 即学即练 1．制备高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法错误的是 A．高纯硅可以制成计算机的芯片 B．步骤①的化学方程式为 C．步骤②③需控制为无氧环境 D．该流程中可以循环利用的物质有HCl和 【答案】B 【分析】石英砂主要成分为SiO2，和过量焦炭发生反应，得到粗硅。300℃时粗硅和HCl发生反应，生成的SiHCl3和H2在1100℃时发生反应，得到高纯硅，据此分析解答。 【详解】A．利用高纯硅半导体性能，可以制成计算机芯片、硅太阳能电池，A正确； B．结合分析可知，步骤①的化学方程式为，B错误； C．硅和氢气都可以和氧气反应，则步骤②③需控制为无氧环境，C正确； D．在第③步反应：SiHCl3 + H2= Si + 3HCl中，生成的HCl可循环用于第②步反应，而H2理论上也可循环补充，即该流程中可以循环利用的物质有HCl和，D正确； 故选B。 2．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业制备高纯硅的一种途径如下。下列有关说法正确的是 A．硅在自然界中主要以单质形式存在 B．石英砂是生产玻璃的主要原料之一 C．反应2和反应3互为可逆反应 D．反应1的化学方程式为： 【答案】B 【分析】石英砂主要成分为SiO2，与焦炭反应生成粗硅，粗硅与HCl反应生成SiHCl3，SiHCl3与氢气反应生成高纯硅。 【详解】A．硅在自然界中没有单质硅，只有化合态的硅，A错误； B．生产玻璃的主要原料为SiO2、Na2CO3和CaCO3，石英砂的主要成分为SiO2，是生产玻璃的主要原料之一，B正确； C．反应2和反应3的条件不同，不是可逆反应，C错误； D．反应1为二氧化硅与焦炭反应生成粗硅，化学方程式为：，D错误； 故选B。 3．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是 A．X可用作木材防火剂 B．步骤Ｉ的反应是 SiO2+ 2NaOH=Na 2SiO3+H2O C．步骤Ⅱ中的Y生成可用SiO2与水反应代替 D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在坩埚中进行 【答案】C 【分析】由流程可知，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，过滤得到硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与稀硫酸反应生成硅酸白色胶状沉淀，过滤得到硅酸沉淀，在坩埚中灼烧硅酸，硅酸分解生成二氧化硅，据此分析； 【详解】A．硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，A正确； B．硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸，所以步骤II的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4，B正确； C．SiO2与水不反应不能够生成硅酸，C错误； D．灼烧固体一般在坩埚中进行，D正确； 故选C。 ◆知识点三 元素周期表和元素周期律的应用 1．科学预测 根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测其主要性质，为研究物质结构、发现新元素、合成新物质等提供许多有价值的指导。 2．在生产上的某些应用 将下面左右两侧对应内容连线： 即学即练 1. 元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是(　　) A．元素的性质总在不断地发生明显的变化 B．紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素 C．可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等) D．可在虚线的右上方寻找耐高温材料 【答案】C 【解析】同族元素的性质是相似的，同周期元素的性质是递变的，A项错误；紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性，但没有两性金属元素这一说法，B项错误；耐高温材料应该在过渡元素中寻找，D项错误。 2. 关于元素周期表，下列叙述中不正确的是(　　) A．在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素 B．在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素 C．在非金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素 D．在地球上元素含量的分布和它们在元素周期表中的位置有密切关系 【答案】D 【解析】A对，金属与非金属元素分界线附近的元素既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性，故可以寻找制备半导体材料的元素；B对，过渡金属元素具有特殊性，可在过渡元素中寻找制备催化剂和耐高温、耐腐蚀材料的元素；C对，农药中通常含有氟、氯、硫、磷、砷等元素，故可在非金属元素区域寻找制备新型农药的元素；D错，地球上元素含量的分布与其在周期表中的位置无关。 3. 我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九种元素的相对原子质量，得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。 (1)它位于元素周期表中第______周期______族。 (2)锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是________(填序号)。 ①它与硅位于同一主族 ②它位于周期表中金属与非金属分界线附近 ③它位于边界线附近 ④它是两性物质 (3)材料科学是目前全世界研究的热点，为了寻找半导体材料，科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料，该区域是________(填字母)。 A．左上角 B．右上角 C．过渡元素 D．金属与非金属分界线附近 【答案】(1)四　ⅣA　(2)②　(3)D 【解析】根据元素周期表的结构可知，锗属于第四周期ⅣA族元素。锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近，它具有某些金属元素的性质，又具有某些非金属元素的性质，它是金属元素。 一、制备纯硅的实验题中重要的知识点 1．硅的工业制法 (1)制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)粗硅提纯 ①Si＋2Cl2SiCl4， ②SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 (3)注意问题 ①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。 2．设计制备纯硅的实验题中重要的知识点 (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 (4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl (6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应： SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑　SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空气中易自燃：SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 实践应用 1．高纯度单晶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”。这种材料可以按下列方法制备，下列说法正确的是(　　) SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步骤①、②、③中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol电子 C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)，通过蒸馏可提纯SiHCl3 【答案】D 【解析】　二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A项错误；步骤①中硅元素化合价由＋4变为0，生成1 molSi，转移4 mol电子，步骤②中硅元素化合价由0变为＋2，每生成1 mol SiHCl3，转移2 mol电子，步骤③中硅元素化合价由＋2变为0，每生成1 mol Si，转移2 mol电子，故B项错误；硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，故C项错误；SiHCl3(沸点33.0 ℃)、SiCl4(沸点57.6 ℃)沸点相差较大，可以通过蒸馏提纯SiHCl3，故D项正确。 2．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： ①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_______________________________。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：___________________________________； H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是____________________。 (2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息： Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应； Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4； Ⅲ.SiH4在空气中自燃。 他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解Ⅰ实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。 ①Ⅰ实验发生反应的化学方程式是_______________________________________。 ②用稀H2SO4溶解Ⅰ实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是___________________。 【答案】(1)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl ②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl　高温下，H2遇O2发生爆炸 (2)①2Mg＋SiO22MgO＋Si、2Mg＋SiMg2Si ②Mg2Si与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 【解析】在SiHCl3中，把硅考虑为＋4价，则氢为－1价，氯为－1价，SiHCl3水解时，－1价氢还原水中＋1价的氢，生成氢气。 二、硅及其化合物的“七大”误区 (1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。 (2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。 (3)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO而不是CO2。 (4)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。Si＋2NaOH＋4H4e－2O===Na2SiO3＋2H2↑＋3H2O。 (5)SiO2虽然即能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物。 (6)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，SiO2虽然是H2SiO3的酸酐，但它不与水反应，不能直接与水作用制备H2SiO3。 (7)不能依据反应2C＋SiO2Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。 实践应用 1.硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　) A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C.反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂 D.硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应 【答案】　A 【解析】　由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化还原反应，B项错误；Si与烧碱溶液反应时，H2O是氧化剂，C项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。 2.由下列实验事实得出的结论正确的是(　　) A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐 B.由SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅 C.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3 D.SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物 【答案】　C 【解析】　二氧化硅难溶于水，硅酸分解生成二氧化硅，二氧化硅是硅酸的酸酐，故A错误；该反应中C的还原性大于Si的还原性，无法比较C、Si的非金属性，非金属性应根据氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性、单质氧化性等比较，故B错误；碳酸酸性大于硅酸，可以强酸制备弱酸，CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3，故C正确；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是因其特殊性，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，故D错误。 考点一 硅元素的性质 【例1】下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是           ①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为：Na2O·2FeO·3SiO2 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单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【答案】D 【详解】①硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe元素的化合价是+3价，所以写成氧化物表示的形式是Na2O·Fe2O3·3SiO2，①错误； ②水晶的成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，②错误； ③用于制作光导纤维的材料是二氧化硅，不是硅单质，③错误； ④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料，④正确； 故答案选D。 【变式1-1】从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下： ①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②Si(粗)＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 关于上述反应的叙述不正确的是(　　) A．①③是置换反应，②是化合反应 B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅 C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子 D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅 【答案】D 【详解】A．①③都是单质与化合物反应，生成单质和化合物的反应，属于置换反应，②是两种反应物生成一种产物的反应，属于化合反应，A正确； B．在氧化还原反应中，还原剂的还原性强于还原产物，B正确； C．根据元素化合价的变化，三个反应中，每消耗或生成28 g硅(1 mol)，均转移4 mol电子，C正确； D．题中的三个反应是在三个不同反应器中发生，若在同一反应器中发生反应，则很难得到高纯硅，D错误； 故选D。 【变式1-2】工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．该反应说明非金属性：C＞Si B．1 mol SiO2含Si-O键的数目约为4×6.02×1023 C．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ D．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 【答案】A 【分析】石英砂主要成分是SiO2，SiO2与焦炭在1800～2000℃条件下发生还原反应产生粗硅，然后粗硅与HCl在300℃条件下发生反应产生SiHCl3、H2，然后经蒸馏得到纯净SiHCl3，SiHCl3与H2在1100℃条件下发生还原反应产生高纯硅，然后根据问题分析解答。 【详解】A．该反应说明在高温条件下微粒的还原剂：C＞Si，而不能说明元素的非金属性：C＞Si，A错误； B．在SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子形成4个Si-O共价键，故1 mol SiO2中含4 mol的Si-O键，则含有的Si-O共价键的数目约为4×6.02×1023，B正确； C．在1800～2000℃条件下，石英砂与焦炭反应产生粗硅和CO，反应的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，C正确； D．在高温下水蒸气能和焦炭反应；氢气和氧气容易发生爆炸，所以原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，D正确； 故合理选项是A。 考点二 含硅元素的性质 【例2】工业上制备高纯硅的流程如图。下列说法正确的是 A．自然界中既存在游离态硅，又存在化合态硅 B．步骤①中的反应会直接生成一种温室气体 C．SiO2属于酸性氧化物，能与水反应生成H2SiO3 D．以高纯二氧化硅制成的光导纤维内窥镜可直接窥视有关器官部位的变化 【答案】D 【详解】A．硅是亲氧元素，自然界中不存在游离态硅，只能以化合态形式存在，A错误； B．在高温下焦炭还原SiO2生成CO，不会直接生成温室气体，B错误; C．SiO2不溶于水，不能与水反应生成硅酸，C错误； D．二氧化硅具有优异的光学特性、物理性能，可用于制作光导纤维，D正确； 故选D。 【变式2-1】下列说法中正确的是 A．制备粗硅的化学方程式为：SiO2+CSi(粗硅)+CO2↑ B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系 C．CO2和SiO2都可溶解在NaOH溶液中 D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为Al2O3·SiO2·H2O 【答案】C 【详解】A．工业制造粗硅的化学方程式为：SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑，故A错误； B．SiO2不溶于水，不能一步生成H2SiO3，故B错误； C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以都可溶解在NaOH溶液中，故C正确； D．硅酸盐以氧化物形式，根据活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O的顺序可知，[Al2Si2O5(OH)4]可改成Al2O3·2SiO2·2H2O，故D错误； 故选C。 【变式2-2】SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是 A．图中所有反应都不属于氧化还原反应 B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维 C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高 D．可用盐酸除去石英砂（主要成分为 SiO2）中少量的碳酸钙 【答案】D 【详解】A．化学反应前后有元素化合价变化的一定是氧化还原反应，二氧化硅与碳反应生成粗硅、粗硅提纯得到单晶硅过程中的反应，均有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，故A错误； B．光导纤维的成分是二氧化硅，硅酸盐的化学性质稳定、不能用于制作光导纤维，故B错误； C． 普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，玻璃是一种非晶体、属于混合物，没有固定的熔点，故C错误； D．碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙、水以及二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)，故D正确； 答案选D。 考点三 元素周期表的应用 【例3】下列说法不正确的是 A．金属元素只具有金属性，非金属元素只具有非金属性 B．在元素周期表非金属区域可以寻找制备新型农药材料的元素 C．在金属和非金属分界线附近寻找半导体材料(如、等) D．可在过渡元素中寻找耐高温材料 【答案】A 【详解】A．在金属与非金属交界处，很多非金属元素具有一定非金属性，也具有一定金属性，故A错误； B．农药主要含有N、P、Cl等元素，因此在元素周期表非金属区域可以寻找制备新型农药材料的元素，故B正确； C．在金属与非金属交界处附近的元素既有金属性，也具有非金属性，因此在金属和非金属分界线附近寻找半导体材料(如、等)，故C正确； D．过渡元素大都熔点高，耐高温，如钨，因此可在过渡元素中寻找耐高温材料，故D正确。 综上所述，答案为A。 【变式3-1】 元素周期表中金属元素与非金属元素的分区 分界线附近的元素既能表现出一定的___________的性质，又能表现出一定的___________的性质。例如，硅元素属于非金属元素，锗元素属于金属元素，但它们的单质均具有___________的性质。 【答案】 金属元素 非金属元素 半导体 【解析】略 基础达标 1．（24-25高一上·天津南开·期末）若发现119号元素，其在元素周期表中的位置应该是 A．第七周期0族 B．第六周期第A族 C．第八周期第A族 D．第七周期第A族 【答案】C 【详解】第七周期稀有气体原子序数=86+32=118，因此119号元素属于第八周期，每个新周期起始为第ⅠA族（如第7周期起始87号Fr为ⅠA族），故119号位于第八周期第ⅠA族，故选C。 2．（23-24高一下·上海·期末）元素周期表中位于金属和非金属的交界处，容易找到的元素是 A．制备农药的元素 B．用于制作半导体材料的元素 C．耐高温的合金元素 D．制备催化剂的元素 【答案】B 【详解】A．非金属元素位于右上方，部分非金属可以用来做制农药的材料，A错误； B．在金属元素和非金属元素交接区域的元素通常既具有金属性又具有非金属性，可以用来做良好的半导体材料，如硅等，B正确； C．耐高温的合金材料为金属材料，一般具有较强的金属性，大多属于过渡金属元素，C错误； D．可以用于做催化剂的元素种类较多，一般为过渡金属元素，D错误； 故选B。 3．（23-24高一下·上海闵行·期中）可在图中分界线(虚线)附近寻找 A．优良的催化剂 B．半导体材料 C．合金材料 D．耐腐蚀材料 【答案】B 【详解】优良的催化剂、合金材料、耐腐蚀材料均在过渡区寻找，在金属与非金属分界线附近的元素可以寻找半导体材料； 故选B。 4．（22-23高一下·新疆伊犁·期中）如图所示，元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是（  ） A．虚线左下方的元素均为非金属元素 B．可在虚线的右上方，寻找耐高温材料 C．可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等) D．紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素 【答案】C 【分析】本题考点为元素周期表的分区及元素周期律。图中虚线的上方大部分为非金属元素，下方为金属元素，在虚线附近的元素大都有金属性和非金属性。 【详解】A．根据元素周期表，虚线右上方的元素为大部分为非金属元素，A错误； B．在过渡元素区寻找耐高温材料，则在虚线的左下方，B错误； C．在虚线附近的元素具有金属性和非金属性，在虚线附近可寻找半导体材料（如Ge、Si等），C正确； D．紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素，如硅元素，D错误； 故选C。 5．（24-25高一下·重庆·期末）下列说法正确的是 A．高纯硅广泛应用于制造芯片和光导纤维 B．不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 C．硅酸可制备硅胶，硅胶可用作袋装食品、瓶装药品的干燥剂 D．均能一步转化 【答案】C 【详解】A．高纯硅用于制造芯片，光导纤维主要成分是SiO2，A错误； B．SiO2可与氢氟酸反应，因此不能用石英制造容器来耐HF，B错误； C．硅酸制备的硅胶无毒且吸水性好，可用作食品和药品干燥剂，C正确； D．SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3，需通过可溶性硅酸盐与酸反应，无法一步转化，D错误； 故选C。 6．（24-25高一下·甘肃白银·期中）生活处处皆化学。下列说法错误的是 A．金刚砂地面的主要成分为 B．水晶镜片的主要成分是 C．计算机芯片的主要成分是Si D．汽油的主要成分属于有机物 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．金刚砂的主要成分为SiC，A错误； B．水晶的主要成分是，B正确； C．计算机芯片的主要成分是晶体Si，C正确； D．汽油是石油分馏的产品，主要成分是烷烃(裂化汽油还含烯烃)，属于有机物，D正确； 答案选A。 7．（25-26高一上·海南·阶段练习）如图是一种“纳米药物分子运输车”，该技术可提高肿瘤的治疗效果。下列有关说法错误的是 A．该“纳米药物分子车”属于混合物 B．该“纳米药物分子车”中的二氧化硅属于酸性氧化物 C．该“纳米药物分子车”分散于水中所得的分散系具有丁达尔效应 D．该“纳米药物分子车”与NaCl的混合溶液可以用过滤的方法分离 【答案】C 【详解】A．该“纳米药物分子车”由二氧化硅、四氧化三铁、有机物等物质组成，属于混合物， A正确； B．二氧化硅能与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，二氧化硅是酸性氧化物，B正确； C．该“纳米药物分子车”的粒子直径为200 nm，分散于水中所得的分散系不是胶体，不能产生丁达尔效应，C错误； D．直径大于100 nm的分散质分散在水中形成的是浊液，所以“纳米药物分子车”不能透过滤纸，可以透过滤纸，因此可以用过滤的方法分离“纳米药物分子车”与NaCl的混合溶液，D正确； 故答案选C。 8．（2025高一下·浙江·学业考试）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域，工业制备高纯硅的原理如下： 下列说法不正确的是 A．石英砂又称金刚砂，主要成分是SiC B．步骤①发生氧化还原反应，氧化产物是CO C．步骤②粗硅转化为的同时还生成 D．步骤③原料气应充分去除氧气等杂质 【答案】A 【分析】反应①发生反应：，反应②是，反应③是。 【详解】A．石英砂的主要成分是，金刚砂的主要成分才是，A错误； B．步骤①反应为，元素化合价降低，元素化合价升高，属于氧化还原反应，氧化产物为，B正确； C．步骤②粗硅（）与反应生成，反应方程式为，同时生成，C正确； D．步骤③用还原制备高纯硅，若含，高温下会与反应生成，影响硅纯度且可能引发爆炸，需去除杂质，D正确； 故选A。 9．（24-25高一下·河北·期末）根据所给物品：①传统陶瓷  ②计算机芯片  ③玻璃  ④光导纤维，判断下列叙述错误的是 A．含有硅单质的只有② B．含有二氧化硅的只有③ C．含有硅酸盐的只有①③ D．硅氧四面体结构决定了硅酸盐材料大多硬度大、耐高温 【答案】B 【分析】①传统陶瓷为硅酸盐，②计算机芯片是硅单质，③玻璃是硅酸盐，④光导纤维是二氧化硅，据此解答： 【详解】A．据分析，含硅单质的只有②计算机芯片，A正确； B．据分析，含有二氧化硅还有④光导纤维，B错误； C．据分析，①传统陶瓷和③玻璃含有硅酸盐，C正确； D．硅酸盐的硅氧四面体通过共价键形成稳定结构，赋予材料高硬度和耐高温特性，D正确； 故答案为B。 10．（24-25高一下·四川成都·期末）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。 综合应用 11．（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 【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。 12．（25-26高一下·浙江·开学考试）高纯硅是电子工业的核心原料，下图是纯硅制备的一种流程。已知：石英主要成分为；的非金属性大于。下列说法不正确的是 A．制粗硅的反应中，焦炭体现了还原性 B．粗硅中含杂质，生产时要控制原料用量比例 C．中元素的化合价为+2 D．高纯硅是制造芯片、太阳能电池的核心原料 【答案】C 【详解】A．制粗硅的反应为，反应中C元素化合价升高，作还原剂，体现还原性，A正确； B．若焦炭过量，生成的会与过量在高温下反应生成，因此，生产时需要控制原料的用量比例减少杂质生成，B正确； C．中元素的化合价为-1价，已知的非金属性大于，由此可知，元素的化合价为-1价，元素的化合价为+4价，C错误； D．高纯硅是良好的半导体材料，是制造芯片、太阳能电池的核心原料，D正确； 答案选C。 13．（25-26高一上·湖北随州·月考）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。 【详解】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。 14．（25-26高三上·北京朝阳·期中）工业制备高纯硅的主要过程如下。下列说法不正确的是 已知：电负性 A．反应①的方程式为 B．反应③每生成1 mol Si，转移2 mol 电子 C．1 mol Si晶体中含键的数目约为 D．上述过程中的、HCl可以循环利用 【答案】B 【详解】A．石英砂与焦炭在高温下反应生成粗硅和，方程式为，A正确； B．反应③为，中为+4价，生成 1 mol （0 价）时，转移4 mol电子，B错误； C．晶体为正四面体结构，每个原子与4个原子形成键，每个键被2个原子共用，因此 1 mol 晶体中含键数目为，C正确； D．反应②消耗并生成，反应③消耗并生成，因此、可循环利用，D正确； 故答案选B。 15．（22-23高一上·安徽合肥·阶段练习）由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中正确的是 A．②属于非氧化还原反应 B．和均可循环利用 C．是一种灰黑色坚硬的固体 D．摩尔质量为 【答案】B 【详解】A．反应粗，方程式中元素的化合价均发生变化，均属于氧化还原反应，故A错误； B．生产高纯硅的流程示意图可知，和既是反应物，又是生成物，所以可重复利用的物质是和，故B正确； C．是原子晶体，硬度大、熔点高，但为无色晶体，故C错误； D．摩尔质量为，故D错误； 故选：。 16．（19-20高一上·黑龙江哈尔滨·期末）硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题： (1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：_________________________________。 (2)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．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．x等于6 D．易溶解于强酸和强碱 (3)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下： ①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行，写出该反应化学方程式：________________。 ②SiCl4极易水解，在空气中生成烟尘和白雾，推测书写其水解的化学方程式为____________________。 ③在流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有关物质的沸点数据如下表，分离SiCl4和其他杂质的方法为________。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 【答案】 制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等(回答其中一种即可) D 2C＋SiO22CO↑＋Si SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl 蒸馏(精馏) 【详解】(1)硅位于金属和非金属分界线附近，常用作半导体材料，为无机非金属材料的主角，计算机芯片的主要成分为单质硅，太阳能电池的主要成分是硅单质，所以硅可制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等， 因此，本题正确答案是：制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等； (2)A. 硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：，所以A选项是正确的； B.硅酸盐性质均比较稳定，不容易褪色，所以B选项是正确的； C. 在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2，硅元素化合价为+4，氧元素的化合价为-2价，钡元素的化合价为+2价，则由化学式为，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得：，计算得出x=6，所以C选项是正确的； D. 是瓷器的一种颜料，瓷器耐酸耐碱耐腐蚀，所以不与强酸、强碱反应，故D错误； 因此，本题正确答案是：D； (3)①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生置换反应， 2C＋SiO22CO↑＋Si； ②水解生成硅酸和氯化氢，反应的方程式为： SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl，因此，本题正确答案是： SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl； ③利用沸点的不同提纯属于蒸馏，(沸点57.6℃)中含有少量 (沸点33℃)和 (离子化合物沸点很高)， (沸点8.2℃)、 (沸点-30.4℃)、因为沸点差别较大，可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质，因此，本题正确答案是：精馏(或蒸馏)。 拓展培优 17．（19-20高一上·安徽宣城·期末）下图是地壳中含量较大的九种元素分布图,图中X、Y、Z分别表示不同元素。 回答下列问题： (1)X的名称为________，硅元素在自然界以______ (填"游离态"或“化合态”)形式存在。 (2)Y的氧化物属于______氧化物， 硅的氧化物属于______氧化物(填“酸性”、 “两性”或“碱性" )。 (3)常用ZCl3溶液作为刻制印刷电路时的“腐蚀液" ，该反应的离子方程式为__________，区别ZCl3溶液和Z(OH)3胶体的方法是__________。 (4)由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如下图所示(反应条件均省略)： 已知：反应I、II的化学方程式分别为Si+3HCl=SiHCl3+A，SiHCl3+A=Si+3HCl( 均已配平)。 ①A的化学式为_______。 ②反应I、II、III中，有_______个属于氧化还原反应。 ③反应IV中生成的SiH4和NH3两种气体的物质的量之比为_______。 【答案】 氧 化合态 两性 酸性 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 丁达尔效应 H2 3 1：4 【分析】根据地壳中元素含量可知，地壳中含量最高的为氧元素，占48.6%，第二位是硅元素，占26.3%，第三位是铝元素，占7.73%，也是地壳中含量最多的金属元素，第四位是铁元素，占4.75%，则可判断X为O元素，Y为Al元素，Z为Fe元素；根据题中所给的化学方程式，由质量守恒定律，判断A的化学式和氧化还原反应个数；根据题中信息，写出反应IV，得出气体的物质的量之比；据此解答。 【详解】（1）由上述分析可知，X为氧元素，Si是亲氧元素，在自然界中没有游离态的Si存在，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，则硅只以化合态形式存在；答案为氧，化合态。 （2）Y为Al元素，其氧化物为Al2O3，既能与酸反应生成盐和水，即Al2O3+ 6H+ =2Al3+ + 3H2O，又能与强碱反应生成盐和水，即Al2O3 + 2OH- =2AlO2-+ H2O，Al2O3属于两性氧化物，硅的氧化物为SiO2，与强碱反应生成盐和水，即能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，因SiO2也和氢氟酸反应生成SiF4和水，由于SiF4不是盐，所以SiO2不是碱性氧化物，SiO2是酸性氧化物；答案为两性，酸性。 （3）Z为Fe元素，ZCl3为FeCl3，铁离子具有强氧化性，可与铜发生氧化还原反应生成铜离子和亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；丁达尔效应，是胶体特有的性质，可鉴别胶体和溶液，区别FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体用丁达尔效应；答案为2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，丁达尔效应。 （4）①由Si+3HCl=SiHCl3+A反应可知，化学反应遵循质量守恒定律，则A为H2；答案为H2。 ②由反应I：Si+3HCl=SiHCl3+H2，反应II：SiHCl3+H2=Si+3HCl，反应III：2Mg+SiMg2Si，三个反应均涉及单质的反应，均存在元素化合价的变化，则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应；答案为3。 ③由题中信息可知，Mg2Si与NH4Cl发生反应，生成SiH4、NH3和MgCl2，其化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2，SiH4和NH3两种气体的物质的量之比为1：4；答案为1：4。 18．（16-17高一上·河北张家口·期末）研究或认识物质的化学性质一般可从以下几个方面入手（以SiO2为例）： （1）从物质类别角度分析可能具有的通性，如酸性、碱性等。 SiO2属于________氧化物（填“酸性”“碱性”或“两性”）。盛装NaOH等碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，其原因可用离子方程式表示为________。 （2）从核心元素化合价角度分析可能具有的氧化性、还原性。 据SiO2中Si元素的价态可推知SiO2________（填字母）： A．只有还原性    B．只有氧化性    C．既有还原性又有氧化性。 工业上用石英砂和焦炭混合高温制取含少量杂质的粗硅，写出该反应的化学方程式________。 （3）从其他角度认识可能具有的特性。 SiO2能与唯一的酸________（填物质名称）反应，工艺上常利用该反应________（填一种用途）。 【答案】 酸性 SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O B SiO2＋2CSi＋2CO↑ 氢氟酸 刻蚀玻璃 【详解】（1）SiO2能与碱作用生成盐和水，属于酸性氧化物；因SiO2能与NaOH等碱性溶液反应，反应原理为 SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O，则碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞； （2）据SiO2中Si元素的价态为+4价，是最高价，推知SiO2只有氧化性，故答案为B；工业上用石英砂和焦炭混合高温制取含少量杂质的粗硅和CO，该反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑； （3）SiO2能与唯一的酸氢氟酸反应，工艺上常利用该反应刻蚀玻璃。 19．（23-24高一下·广东·期中）无机非金属元素在化工生产中扮演着重要的角色，请利用相关知识回答下列问题。三氯硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： 已知：i．石英砂主要成分是SiO2； ii．三氯硅烷易被氧化 (1)硅在元素周期表中的位置是_______。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_______。 (3)工业上原料石英砂常用NH4Cl溶液浸泡除杂，实验室检验溶液中存在NH的操作与现象为_______。 (4)写出制粗硅的化学方程式_______。 (5)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，该气体单质是_______(填名称)；在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是_______(写出一种即可)。 (6)用100t含二氧化硅60%的石英矿，整个制备提纯过程硅元素损失了10%，最终获得高纯硅的质量为_______(结果精确到小数点后一位)。 【答案】(1)第三周期第ⅣA族 (2)4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O (3)实验室检验溶液中存在NH的操作与现象为：取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察到试纸变蓝(或蘸浓盐酸出现白烟)，证明溶液中含 (4) (5) 氢气 氧气会氧化，氧气与氢气混合引起爆炸 (6)25.2t 【详解】（1）硅在周期表中的位置是第三周期第ⅣA族； （2）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O； （3）取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察到试纸变蓝(或蘸浓盐酸出现白烟)，证明溶液中含； （4）制粗硅中二氧化硅和碳在高温条件下反应生成一氧化碳和硅，化学方程式：； （5）①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，反应方程式为：SiHCl3+3H2O==H2SiO3+3HCl+H2↑，该气体单质是氢气； ②在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是氧气会氧化，氧气与氢气混合引起爆炸； （6）100t含二氧化硅60%的石英矿， 二氧化硅的质量为60t，二氧化硅中硅的质量为60t *28/28+16*2=28t，整个制备提纯过程硅元素损失了10%，最终获得高纯硅的质量为28t*（1-10%）=25.2t。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 原子结构 元素周期律 第三节 元素周期表的应用 第3课时 预测元素及其化合物的性质 教学目标 1.运用元素“位-构-性”模型及“化合价-物质类别-元素周期律”三维视角，预测硅元素的性质，多角度认识二氧化硅、硅酸的化学性质。 2.结合生活的实际，体会元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。 重点和难点 重点：预测硅元素的性质，多角度认识二氧化硅、硅酸的化学性质 难点：建立起“位-构-性“模型，形成“化合价-物质类别-元素周期律”三维视角。 ◆知识点一 预测硅元素的性质 1、从同主族和同周期相邻元素的性质预测硅的性质 (1)碳和硅都属于________族元素，按照同主族元素性质变化规律，硅和碳的最外层电子数都是4，都是________元素，硅的原子半径比碳的原子半径大，得电子能力比碳弱，非金属性比碳弱。 (2)硅和磷都是________元素，电子层数________，硅的最外层电子数比磷少，原子半径比磷大，得电子能力比磷弱，非金属性比磷弱。 2、硅的化学性质 原子结构示意图 元素位置 最高正价 最低负价 元素类别 得电子能力 第3周期第IVA族 +4 -4 非金属元素 较弱 (1)常温下，除能与氟气、氢氟酸和强碱反应外，硅不与氧气、氯气、硫酸、硝酸、盐酸等其他物质发生反应。 ①与氟气反应:________； ②与氢氟酸反应:________； ③与NaOH溶液反应:________。(唯一能与______________反应生成氢气的______________) (2)加热时，硅能与氧气、氯气等反应，高温时能与碳反应。 ①Si+O2SiO2；②Si+2Cl2SiCl4；③Si+CSiC； 3、制备与用途 在工业上用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。用途：①半导体材料；②计算机芯片；③硅太阳能电池。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 (1)对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳的活泼性强。 (2)硅原子性质稳定，虽然得失电子较为困难，但是在一定条件下能够得失电子。 (3)硅常温下能与氢氟酸发生反应。 (4)“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的，不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系，使反应正向进行。 即学即练 1、下列关于硅的说法不正确的是（　　） A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属反应 D．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 2、下列关于SiO2和CO2的说法不正确的是(　　) A．SiO2的沸点比CO2高 B．CO2与SiO2化学式虽然相似，但CO2与SiO2的物理性质有很大区别 C．CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸 D．CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水 3、下列关于硅和二氧化硅的说法不正确的是(　　) A．晶体硅呈灰黑色，是具有金属光泽、硬而脆的固体 B．硅的化学性质很稳定，但自然界里无游离态的硅存在，常温下可与其他物质发生反应 C．硅和二氧化硅都能与NaOH溶液反应 D．工业上用焦炭在高温条件下还原二氧化硅来制备硅，说明通常情况下还原性C＞Si ◆知识点二 预测含硅物质的性质 1．二氧化硅的性质与用途 （1）物理性质：二氧化硅又称硅石，化学式SiO2，常温下为固体，不溶于水，不溶于酸，但溶于氢氟酸。 （2）化学性质：具有酸性氧化物的通性： 与水反应 不反应 与C反应 ______________________ 与氢氟酸反应 ______________________，该反应曾用于刻蚀玻璃 与碱(NaOH)反应 ______________________盛碱液的试剂瓶要用橡胶塞 与盐反应 ______________________ 与碱性氧化物反应 ______________________ （3）用途：二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、陶瓷等。 2．硅酸、硅酸盐 （1）硅酸(H2SiO3) (2)硅酸钠(Na2SiO3) ①与酸性较强的酸反应：Na2SiO3+H2O+CO2(少量)=Na2CO3+H2SiO3↓。 ②用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 (3)硅酸盐材料 传统无机非金属材料主要是硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥。 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土(含水的硅酸盐或铝硅酸盐 纯碱、石灰石和石英 主要原料：石灰石、黏土，辅助原料：适量的石膏 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 主要成分 硅酸盐 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 性能 硬度高、耐高温、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点 即学即练 1．制备高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法错误的是 A．高纯硅可以制成计算机的芯片 B．步骤①的化学方程式为 C．步骤②③需控制为无氧环境 D．该流程中可以循环利用的物质有HCl和 2．高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业制备高纯硅的一种途径如下。下列有关说法正确的是 A．硅在自然界中主要以单质形式存在 B．石英砂是生产玻璃的主要原料之一 C．反应2和反应3互为可逆反应 D．反应1的化学方程式为： 3．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是 A．X可用作木材防火剂 B．步骤Ｉ的反应是 SiO2+ 2NaOH=Na 2SiO3+H2O C．步骤Ⅱ中的Y生成可用SiO2与水反应代替 D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在坩埚中进行 ◆知识点三 元素周期表和元素周期律的应用 1．科学预测 根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测其主要性质，为研究物质结构、发现新元素、合成新物质等提供许多有价值的指导。 2．在生产上的某些应用 将下面左右两侧对应内容连线： 即学即练 1. 元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是(　　) A．元素的性质总在不断地发生明显的变化 B．紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素 C．可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等) D．可在虚线的右上方寻找耐高温材料 2. 关于元素周期表，下列叙述中不正确的是(　　) A．在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素 B．在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素 C．在非金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素 D．在地球上元素含量的分布和它们在元素周期表中的位置有密切关系 3. 我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九种元素的相对原子质量，得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。 (1)它位于元素周期表中第______周期______族。 (2)锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是________(填序号)。 ①它与硅位于同一主族 ②它位于周期表中金属与非金属分界线附近 ③它位于边界线附近 ④它是两性物质 (3)材料科学是目前全世界研究的热点，为了寻找半导体材料，科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料，该区域是________(填字母)。 A．左上角 B．右上角 C．过渡元素 D．金属与非金属分界线附近 一、制备纯硅的实验题中重要的知识点 1．硅的工业制法 (1)制取粗硅 工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)粗硅提纯 ①Si＋2Cl2SiCl4， ②SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 (3)注意问题 ①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。 2．设计制备纯硅的实验题中重要的知识点 (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 (4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl (6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应： SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑　SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空气中易自燃：SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 实践应用 1．高纯度单晶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”。这种材料可以按下列方法制备，下列说法正确的是(　　) SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步骤①、②、③中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol电子 C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)，通过蒸馏可提纯SiHCl3 2．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题： (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： ①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_______________________________。 ②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：___________________________________； H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是____________________。 (2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息： Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应； Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4； Ⅲ.SiH4在空气中自燃。 他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解Ⅰ实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。 ①Ⅰ实验发生反应的化学方程式是_______________________________________。 ②用稀H2SO4溶解Ⅰ实验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是___________________。 二、硅及其化合物的“七大”误区 (1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。 (2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。 (3)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO而不是CO2。 (4)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O为氧化剂。Si＋2NaOH＋4H4e－2O===Na2SiO3＋2H2↑＋3H2O。 (5)SiO2虽然即能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物。 (6)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，SiO2虽然是H2SiO3的酸酐，但它不与水反应，不能直接与水作用制备H2SiO3。 (7)不能依据反应2C＋SiO2Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。 实践应用 1.硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　) A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C.反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂 D.硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应 2.由下列实验事实得出的结论正确的是(　　) A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐 B.由SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅 C.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3 D.SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物 考点一 硅元素的性质 【例1】下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是           ①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为：Na2O·2FeO·3SiO2 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单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【变式1-1】从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下： ①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②Si(粗)＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 关于上述反应的叙述不正确的是(　　) A．①③是置换反应，②是化合反应 B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅 C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子 D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅 【变式1-2】工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．该反应说明非金属性：C＞Si B．1 mol SiO2含Si-O键的数目约为4×6.02×1023 C．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑ D．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 考点二 含硅元素的性质 【例2】工业上制备高纯硅的流程如图。下列说法正确的是 A．自然界中既存在游离态硅，又存在化合态硅 B．步骤①中的反应会直接生成一种温室气体 C．SiO2属于酸性氧化物，能与水反应生成H2SiO3 D．以高纯二氧化硅制成的光导纤维内窥镜可直接窥视有关器官部位的变化 【变式2-1】下列说法中正确的是 A．制备粗硅的化学方程式为：SiO2+CSi(粗硅)+CO2↑ B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系 C．CO2和SiO2都可溶解在NaOH溶液中 D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为Al2O3·SiO2·H2O 【变式2-2】SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是 A．图中所有反应都不属于氧化还原反应 B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维 C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高 D．可用盐酸除去石英砂（主要成分为 SiO2）中少量的碳酸钙 考点三 元素周期表的应用 【例3】下列说法不正确的是 A．金属元素只具有金属性，非金属元素只具有非金属性 B．在元素周期表非金属区域可以寻找制备新型农药材料的元素 C．在金属和非金属分界线附近寻找半导体材料(如、等) D．可在过渡元素中寻找耐高温材料 【变式3-1】 元素周期表中金属元素与非金属元素的分区 分界线附近的元素既能表现出一定的___________的性质，又能表现出一定的___________的性质。例如，硅元素属于非金属元素，锗元素属于金属元素，但它们的单质均具有___________的性质。 基础达标 1．（24-25高一上·天津南开·期末）若发现119号元素，其在元素周期表中的位置应该是 A．第七周期0族 B．第六周期第A族 C．第八周期第A族 D．第七周期第A族 2．（23-24高一下·上海·期末）元素周期表中位于金属和非金属的交界处，容易找到的元素是 A．制备农药的元素 B．用于制作半导体材料的元素 C．耐高温的合金元素 D．制备催化剂的元素 3．（23-24高一下·上海闵行·期中）可在图中分界线(虚线)附近寻找 A．优良的催化剂 B．半导体材料 C．合金材料 D．耐腐蚀材料 4．（22-23高一下·新疆伊犁·期中）如图所示，元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是（  ） A．虚线左下方的元素均为非金属元素 B．可在虚线的右上方，寻找耐高温材料 C．可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等) D．紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素 5．（24-25高一下·重庆·期末）下列说法正确的是 A．高纯硅广泛应用于制造芯片和光导纤维 B．不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 C．硅酸可制备硅胶，硅胶可用作袋装食品、瓶装药品的干燥剂 D．均能一步转化 6．（24-25高一下·甘肃白银·期中）生活处处皆化学。下列说法错误的是 A．金刚砂地面的主要成分为 B．水晶镜片的主要成分是 C．计算机芯片的主要成分是Si D．汽油的主要成分属于有机物 A．A B．B C．C D．D 7．（25-26高一上·海南·阶段练习）如图是一种“纳米药物分子运输车”，该技术可提高肿瘤的治疗效果。下列有关说法错误的是 A．该“纳米药物分子车”属于混合物 B．该“纳米药物分子车”中的二氧化硅属于酸性氧化物 C．该“纳米药物分子车”分散于水中所得的分散系具有丁达尔效应 D．该“纳米药物分子车”与NaCl的混合溶液可以用过滤的方法分离 8．（2025高一下·浙江·学业考试）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域，工业制备高纯硅的原理如下： 下列说法不正确的是 A．石英砂又称金刚砂，主要成分是SiC B．步骤①发生氧化还原反应，氧化产物是CO C．步骤②粗硅转化为的同时还生成 D．步骤③原料气应充分去除氧气等杂质 9．（24-25高一下·河北·期末）根据所给物品：①传统陶瓷  ②计算机芯片  ③玻璃  ④光导纤维，判断下列叙述错误的是 A．含有硅单质的只有② B．含有二氧化硅的只有③ C．含有硅酸盐的只有①③ D．硅氧四面体结构决定了硅酸盐材料大多硬度大、耐高温 10．（24-25高一下·四川成都·期末）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 综合应用 11．（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 12．（25-26高一下·浙江·开学考试）高纯硅是电子工业的核心原料，下图是纯硅制备的一种流程。已知：石英主要成分为；的非金属性大于。下列说法不正确的是 A．制粗硅的反应中，焦炭体现了还原性 B．粗硅中含杂质，生产时要控制原料用量比例 C．中元素的化合价为+2 D．高纯硅是制造芯片、太阳能电池的核心原料 13．（25-26高一上·湖北随州·月考）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 14．（25-26高三上·北京朝阳·期中）工业制备高纯硅的主要过程如下。下列说法不正确的是 已知：电负性 A．反应①的方程式为 B．反应③每生成1 mol Si，转移2 mol 电子 C．1 mol Si晶体中含键的数目约为 D．上述过程中的、HCl可以循环利用 15．（22-23高一上·安徽合肥·阶段练习）由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中正确的是 A．②属于非氧化还原反应 B．和均可循环利用 C．是一种灰黑色坚硬的固体 D．摩尔质量为 16．（19-20高一上·黑龙江哈尔滨·期末）硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题： (1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：_________________________________。 (2)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．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．x等于6 D．易溶解于强酸和强碱 (3)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下： ①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行，写出该反应化学方程式：________________。 ②SiCl4极易水解，在空气中生成烟尘和白雾，推测书写其水解的化学方程式为____________________。 ③在流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有关物质的沸点数据如下表，分离SiCl4和其他杂质的方法为________。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 拓展培优 17．（19-20高一上·安徽宣城·期末）下图是地壳中含量较大的九种元素分布图,图中X、Y、Z分别表示不同元素。 回答下列问题： (1)X的名称为________，硅元素在自然界以______ (填"游离态"或“化合态”)形式存在。 (2)Y的氧化物属于______氧化物， 硅的氧化物属于______氧化物(填“酸性”、 “两性”或“碱性" )。 (3)常用ZCl3溶液作为刻制印刷电路时的“腐蚀液" ，该反应的离子方程式为__________，区别ZCl3溶液和Z(OH)3胶体的方法是__________。 (4)由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如下图所示(反应条件均省略)： 已知：反应I、II的化学方程式分别为Si+3HCl=SiHCl3+A，SiHCl3+A=Si+3HCl( 均已配平)。 ①A的化学式为_______。 ②反应I、II、III中，有_______个属于氧化还原反应。 ③反应IV中生成的SiH4和NH3两种气体的物质的量之比为_______。 18．（16-17高一上·河北张家口·期末）研究或认识物质的化学性质一般可从以下几个方面入手（以SiO2为例）： （1）从物质类别角度分析可能具有的通性，如酸性、碱性等。 SiO2属于________氧化物（填“酸性”“碱性”或“两性”）。盛装NaOH等碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，其原因可用离子方程式表示为________。 （2）从核心元素化合价角度分析可能具有的氧化性、还原性。 据SiO2中Si元素的价态可推知SiO2________（填字母）： A．只有还原性    B．只有氧化性    C．既有还原性又有氧化性。 工业上用石英砂和焦炭混合高温制取含少量杂质的粗硅，写出该反应的化学方程式________。 （3）从其他角度认识可能具有的特性。 SiO2能与唯一的酸________（填物质名称）反应，工艺上常利用该反应________（填一种用途）。 19．（23-24高一下·广东·期中）无机非金属元素在化工生产中扮演着重要的角色，请利用相关知识回答下列问题。三氯硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下： 已知：i．石英砂主要成分是SiO2； ii．三氯硅烷易被氧化 (1)硅在元素周期表中的位置是_______。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_______。 (3)工业上原料石英砂常用NH4Cl溶液浸泡除杂，实验室检验溶液中存在NH的操作与现象为_______。 (4)写出制粗硅的化学方程式_______。 (5)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，该气体单质是_______(填名称)；在制备高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是_______(写出一种即可)。 (6)用100t含二氧化硅60%的石英矿，整个制备提纯过程硅元素损失了10%，最终获得高纯硅的质量为_______(结果精确到小数点后一位)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $