专题03 碳、硅及其化合物（期末复习专项训练）高一化学下学期人教版

**基本信息** 以碳硅化合物性质为核心，构建从基础性质到工业应用的递进式训练体系，强化化学观念与科学思维的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |性质与用途|5题|结合元素周期律分析性质，关联用途|从价态、周期律推导性质，建立“结构-性质-用途”逻辑链| |转化关系|5题|工业制备流程分析，转化可行性判断|基于核心反应构建碳硅化合物转化网络，强化物质转化规律| |制备与探究|5题|实验装置分析，纯度测定，性质验证|从实验室制备到性质探究，培养科学探究与实践能力| |工艺流程|4题|多晶硅、纳米Si等工业流程解读|整合元素化合物知识与化工原理，体现科学态度与责任| |无机非金属材料|5题|传统与新型材料成分及应用判断|联系生产生活实际，落实化学与社会发展的关联|

专题03 碳、硅及其化合物 题型1 碳、硅及其化合物的性质与用途（重点） 题型2 碳、硅及其化合物的转化关系（重点） 题型3 碳、硅及其化合物的制备与性质探究（重点） 题型4 碳、硅及其化合物工艺流程（难点） 题型5 无机非金属材料（高频考点） 题型1 碳、硅及其化合物的性质与用途 1．【硅及其化合物的性质】（25-26高一下·北京·期中）下列关于含硅物质性质及预测依据叙述中，不正确的是 选项 性质预测 预测依据 A 单质Si具有还原性 Si元素的化合价最高价为+4 B 酸性： Si、C同主族，Si位于C下方 C 与HCl反应制备硅胶 非金属性Cl>Si D 与NaOH反应制备硅酸钠 属于酸性氧化物，具备酸性氧化物的通性 2.【硅及其化合物的性质】（24-25高一下·江苏南京·期中）下列化学方程式的书写不正确的是 A．焦炭与石英砂反应：SiO2＋CSi＋CO2↑ B．SiHCl3转化为高纯硅的化学方程式：SiHCl3＋H2Si＋3HCl C．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ D．氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 3.【碳、硅及其化合物的性质】（25-26高一下·云南文山·阶段检测）下列有关碳、硅及其化合物的说法正确的是 A．在硅酸盐中，每个硅原子结合2个氧原子 B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C．和都能与NaOH溶液反应 D．硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水 4.【CO2与SiO2的比较】（25-26高一下·河南新乡·阶段检测）对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与SiO2的比较中正确的是 A．CO2和SiO2均能与H2O反应生成相应的含氧酸 B．CO2和SiO2均能与NaOH溶液发生反应 C．CO2和SiO2常温下都是气体 D．CO2和SiO2均可以与焦炭发生置换反应 5．【硅及其化合物的性质】（24-25高一下·陕西安康·期末）有些专家提出硅是“21世纪的能源”。下列说法错误的是 A．SiO2可溶于强碱溶液，也可溶于HF的水溶液 B．常温下Si的化学性质稳定，但在自然界中硅以化合态存在 C．水玻璃长期露置在空气中会变浑浊 D．在反应中，Si为氧化剂，H2为氧化产物 题型2 碳、硅及其化合物的转化关系 1．【硅及其化合物的转化关系在制备高纯硅中的应用】1．（25-26高一下·河南郑州·期中）工业制备高纯硅的主要过程如下： 下列说法错误的是 A．反应Ⅰ说明非金属性C＞Si B．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 C．反应Ⅰ的副产物可作燃料，反应Ⅱ和Ⅲ的副产物可循环利用 D．反应Ⅰ和Ⅲ中硅元素均被还原 2．【硅的化合物间的转化关系】（24-25高一下·江苏·期末）下列选项所示的物质间转化不能实现的是 A． B． C． D．Na2SiO3溶液 3．【二氧化硅与其他硅的化合物间的转化关系】（24-25高一下·湖北·期中）下列关于SiO2方程式及叙述都正确且二者相关联的是 A．SiO2+4H++4F-=SiF4↑+2H2O，可用氢氟酸雕刻玻璃 B．SiO2+2OH-=+H2O，盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不应使用玻璃瓶塞 C．SiO2+2CSi+2CO↑，C的非金属性比Si强 D．SiO2+ Na2CO3Na2SiO3+ CO2↑，H2SiO3酸性比H2CO3强 4．【碳、硅及其化合物间的转化关系】（24-25高一下·天津西青·期末）有下列变化：①Na2CO3→Na2SiO3，②SiO2→H2SiO3，③Na2SiO3→Na2CO3，④CaO→CaSiO3，其中通过一步反应即可实现的是 A．①④ B．②③④ C．③④ D．①③④ 5．【硅及其化合物间的转化关系的应用】（25-26高一下·重庆·阶段检测）纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是 A．X的水溶液俗称水玻璃，可用作木材防火剂 B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 题型3 碳、硅及其化合物的制备与性质探究 1．【制备碳涂层的实验】（25-26高一下·湖北·期中）碳化物衍生碳以其独特的性能被广泛应用在超级电容器、催化剂载体等方面。某兴趣小组用氯气刻蚀法在SiC表面制备碳涂层，装置如图(夹持装置略)，已知：SiCl4沸点59℃，极易与水反应。下列说法错误的是 A．仪器C中所盛物质为碱石灰 B．实验开始前，应先通入氩气排尽装置内的空气，再加热管式炉 C．管式炉中反应方程式为 D．装置F中盛有NaOH溶液，可用于除去Cl2和SiCl4 2．【制备纯硅的实验】（25-26高一下·广东惠州·期中）某学习小组模拟用 SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅，装置如图所示(夹持装置均已略去)。已知 SiHCl3的沸点为31.8℃，能与水剧烈反应，在空气中易自燃。下列说法不正确的是 A．该装置需要将尾气收集处理，不可直接排放 B．装置C中的烧瓶采用水浴加热，目的是使 汽化 C．装置D中发生的反应为：SiHCl3+H23HCl+Si D．实验开始时，应该先打开C处旋塞，再打开A处旋塞 3．【碳、硅及其化合物的探究实验】（25-26高一上·海南省直辖县级单位·阶段检测）用下列装置不能达到有关实验目的的是 (已知：) A．用甲图装置证明：(煤油)(钠)(水) B．用乙图装置制备 C．用丙图装置验证酸性： D．用丁图装置比较和的热稳定性 4．【碳中和的探究实验】（25-26高一上·湖南·开学考试）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 5．【实验室制备的探究实验】（25-26高一下·辽宁沈阳·期中）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-126.5℃。实验室根据反应来制备粗品，装置如图。 已知：①；②中的化合价为；③遇剧烈反应：。 （1）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_______。 （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40.0 mL，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17.6 mL。若该条件下气体的摩尔体积为22.4 L·mol-1，则产品的纯度为_______。 题型4 碳、硅及其化合物工艺流程 1．【制取多晶硅流程】（25-26高一下·陕西西安·期中）已知第三代工业制取多晶硅流程如下图所示，下列说法错误的是 A．制取粗硅的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1 B．单质硅可用于制造计算机芯片 C．粗硅粉碎可以增大与HCl的接触面积，加快反应速率 D．H2与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 2.【稻壳制备纳米Si的流程】（25-26高一下·河南洛阳·期中）稻壳制备纳米Si的流程图如下。 下列说法正确的是 A．纳米硅是新型胶体 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯可用于制造硅太阳能电池 D．纳米与金属镁反应的化学方程式为 3．【合成氮化硅的工艺流程】（25-26高一下·湖北·期中）氮化硅(Si3N4)是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定。一种用工业硅(含少量铁、铜)合成氮化硅的工艺流程如图。 已知：①原料中的N2采用空气分离法制备；②整个流程中，Fe、Cu不与N2反应。 （1）Si3N4中硅元素的化合价为___________，硅元素在元素周期表中的位置是___________。 （2）“酸洗”的目的是___________，试剂X若选用稀硝酸，酸洗时Cu与稀硝酸反应的离子方程式为___________。 （3）氮化硅的另一制备方法是用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制备，同时生成CO。该反应的化学方程式为___________，若该反应转移6 mol e-，则生成氮化硅的质量是___________g。 （4）根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途：___________(填字母)。 a．制作坩埚    b．制作耐高温轴承    c．制作特种切割工具    d．作半导体 4．【制备氟硅酸钾的工艺流程】（25-26高一下·四川泸州·期中）氟硅酸钾()常用于木材防腐和陶瓷制造，一种以石英砂和氢氟酸为原料制备氟硅酸钾的工艺流程如图所示。 请回答下列问题： （1）中元素的化合价为_______。 （2）“还原1”中，发生反应的化学方程式为_______。 （3）“还原2”中，发生反应的与的物质的量之比为_______。 （4）“转化2”中发生反应的化学方程式为_______。 （5）“沉淀”后，分离出的操作为_______，该操作需要使用的玻璃仪器有_______。 （6）该工艺中可循环使用的物质有_______(填化学式)。 题型5 无机非金属材料 1．【无机非金属材料】（25-26高一下·辽宁鞍山·期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法正确的是 A．碳化硅属于新型陶瓷，可用作耐高温半导体材料 B．生产水泥的原料是纯碱、石灰石、石英砂 C．高考涂答题卡用的铅笔芯的主要成分是铅 D．白瓷的白色是因铁含量较高 2．【传统文化中的无机非金属材料】（24-25高一下·陕西安康·期中）历史文物见证了中华民族共同体在发展中的交流、交往、交融。下列关于国宝级文物——莲花形玻璃托盏(呈天蓝色)的说法不正确的是 A．莲花形玻璃托盏的材质属于无机非金属材料 B．制作普通玻璃的原料有纯碱、石灰石和石英砂 C．由玻璃原料到玻璃需经过复杂的物理和化学变化 D．在制玻璃的原料中，添加适量的，可使玻璃呈天蓝色 3．【无机非金属材料】（25-26高一下·湖北武汉·期中）化学与材料密切相关。下列叙述错误的是 A．高纯硅可用于制作光电池 B．碳化硅属于新型无机非金属材料 C．制备玻璃和水泥都要用到石灰石 D．二氧化硅可用作计算机芯片 4．【无机非金属材料在科技中的应用】（25-26高一下·山西阳泉·期中）下列关于无机非金属材料的说法中，正确的是 A．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 B．用于光学望远镜的高致密碳化硅特种陶瓷材料是一种传统无机非金属材料 C．碳化硅俗称金刚砂，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温半导体材料 D．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅 5．【无机非金属材料在科技中的应用】（24-25高一下·四川内江·期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，而无机非金属材料在各个领域都扮演着重要的角色。下列说法错误的是 A．华为“麒麟980”芯片的主要成分是硅 B．波尔多液是用胆矾和石灰乳混合制成的一种常见的农药 C．普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂 D．“天问一号”探测器上使用的新型SiC增强铝基复合材料属于新型硅酸盐材料 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 碳、硅及其化合物 题型1 碳、硅及其化合物的性质与用途（重点） 题型2 碳、硅及其化合物的转化关系（重点） 题型3 碳、硅及其化合物的制备与性质探究（重点） 题型4 碳、硅及其化合物工艺流程（难点） 题型5 无机非金属材料（高频考点） 题型1 碳、硅及其化合物的性质与用途 1．【硅及其化合物的性质】（25-26高一下·北京·期中）下列关于含硅物质性质及预测依据叙述中，不正确的是 选项 性质预测 预测依据 A 单质Si具有还原性 Si元素的化合价最高价为+4 B 酸性： Si、C同主族，Si位于C下方 C 与HCl反应制备硅胶 非金属性Cl>Si D 与NaOH反应制备硅酸钠 属于酸性氧化物，具备酸性氧化物的通性 【答案】C 【解析】A．Si单质中Si为0价，Si元素最高正价为+4价，反应中Si化合价可以升高，因此具有还原性，A正确；B．同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱，C、Si同主族且Si位于C下方，因此酸性，B正确；C．与HCl反应是强酸制弱酸的原理，比较非金属性需要依据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，HCl不是Cl元素的最高价含氧酸，不能用该反应比较Cl和Si的非金属性，预测依据错误，C错误；D．酸性氧化物的通性为可与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，因此可与NaOH反应生成硅酸钠，D正确；答案选C。 2.【硅及其化合物的性质】（24-25高一下·江苏南京·期中）下列化学方程式的书写不正确的是 A．焦炭与石英砂反应：SiO2＋CSi＋CO2↑ B．SiHCl3转化为高纯硅的化学方程式：SiHCl3＋H2Si＋3HCl C．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ D．氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 【答案】A 【解析】A．焦炭与石英砂高温反应时，高温下碳过量，反应生成CO而非CO2，化学方程式为，故A错误；B．SiHCl3与H2在1100℃条件下反应生成高纯硅和HCl，化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，故B正确；C．硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，化学方程式Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑，故C正确；D．氢氟酸与SiO2反应生成SiF4气体和水，是氢氟酸刻蚀玻璃的反应原理，化学方程式SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，故D正确；故答案选A。 3.【碳、硅及其化合物的性质】（25-26高一下·云南文山·阶段检测）下列有关碳、硅及其化合物的说法正确的是 A．在硅酸盐中，每个硅原子结合2个氧原子 B．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C．和都能与NaOH溶液反应 D．硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水 【答案】C 【解析】A．硅酸盐中硅原子以硅氧四面体结构存在，每个硅原子结合4个氧原子，A错误；B．晶体硅常温下可与HF、NaOH溶液等发生反应，并非不与任何物质反应，B错误；C．和均为酸性氧化物，都能和NaOH溶液反应生成对应的盐和水，C正确；D．向硅酸钠溶液中通入可生成硅酸沉淀，根据强酸制弱酸规律可知硅酸酸性弱于碳酸，D错误；故答案选C。 4.【CO2与SiO2的比较】（25-26高一下·河南新乡·阶段检测）对比是学习化学的重要方法。下列关于CO2与SiO2的比较中正确的是 A．CO2和SiO2均能与H2O反应生成相应的含氧酸 B．CO2和SiO2均能与NaOH溶液发生反应 C．CO2和SiO2常温下都是气体 D．CO2和SiO2均可以与焦炭发生置换反应 【答案】B 【解析】A．能与水反应生成碳酸，但不溶于水也不与水反应，无法生成硅酸，A错误；B．和均属于酸性氧化物，都能与溶液反应，分别生成对应的钠盐和水，B正确；C．常温下是气体，是固体（如沙子的主要成分为，常温下为固态），C错误；D．与焦炭高温反应生成，属于化合反应，不属于置换反应，只有能与焦炭发生置换反应，因此二者并非均能发生置换反应，D错误；故选B。 5．【硅及其化合物的性质】（24-25高一下·陕西安康·期末）有些专家提出硅是“21世纪的能源”。下列说法错误的是 A．SiO2可溶于强碱溶液，也可溶于HF的水溶液 B．常温下Si的化学性质稳定，但在自然界中硅以化合态存在 C．水玻璃长期露置在空气中会变浑浊 D．在反应中，Si为氧化剂，H2为氧化产物 【答案】D 【解析】A．SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱（如NaOH）生成硅酸盐；同时能与HF反应生成SiF4和H2O，A正确；B．常温下硅单质化学性质稳定，但自然界中硅以SiO2和硅酸盐形式存在（化合态），B正确；C．水玻璃（Na2SiO3溶液）与空气中CO2反应生成H2SiO3沉淀，导致浑浊，C正确；D．反应中Si的化合价升高（被氧化，本身作还原剂），HCl中的H化合价降低（被还原，本身作氧化剂，H2是还原产物）。D错误地将Si描述为氧化剂，H2为氧化产物，D错误；答案选D。 解题要点 1.以 C、Si、SiO2、硅酸盐为核心，区分晶体结构决定理化性质。 （1）碳单质可燃、还原性强； （2）SiO2耐高温、酸性氧化物，用于光导纤维、坩埚； （3）硅单质用作半导体、太阳能电池。 （4）硅酸难溶于水，硅酸盐是陶瓷、玻璃原料。 2.解题紧扣性质对应用途，注意SiO2不与水反应、能与强碱、氢氟酸反应等易错点。 题型2 碳、硅及其化合物的转化关系 1．【硅及其化合物的转化关系在制备高纯硅中的应用】1．（25-26高一下·河南郑州·期中）工业制备高纯硅的主要过程如下： 下列说法错误的是 A．反应Ⅰ说明非金属性C＞Si B．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 C．反应Ⅰ的副产物可作燃料，反应Ⅱ和Ⅲ的副产物可循环利用 D．反应Ⅰ和Ⅲ中硅元素均被还原 【答案】A 【解析】A．反应Ⅰ为，反应中C表现还原性，该反应能发生是因为生成CO气体逸出推动反应正向进行，不能用于比较C和Si的非金属性，A错误；B．高温下Si会与反应，易水解，且与混合高温可能爆炸，因此原料气HCl和应充分去除水和氧气，B正确；C．反应Ⅰ的副产物CO具有可燃性可作燃料；反应Ⅱ的副产物为可用于反应Ⅲ，反应Ⅲ的副产物为HCl可用于反应Ⅱ，二者均可循环利用，C正确；D．反应Ⅰ中Si元素从+4价降低为0价被还原，反应Ⅲ中里Si元素为+2价，降低为0价被还原，两个反应中硅元素均被还原，D正确；故答案选A。 2．【硅的化合物间的转化关系】（24-25高一下·江苏·期末）下列选项所示的物质间转化不能实现的是 A． B． C． D．Na2SiO3溶液 【答案】A 【解析】A．SiO2不溶于水且不和水反应，不能实现，A选；B．SiO2与NaOH反应的方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，能实现，B不选；C．H2SiO3可以与NaOH反应，反应的方程式为：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O，能实现，C不选；D．Na2SiO3与CO2反应的方程式为：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3，能实现，D不选；故选A。 3．【二氧化硅与其他硅的化合物间的转化关系】（24-25高一下·湖北·期中）下列关于SiO2方程式及叙述都正确且二者相关联的是 A．SiO2+4H++4F-=SiF4↑+2H2O，可用氢氟酸雕刻玻璃 B．SiO2+2OH-=+H2O，盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不应使用玻璃瓶塞 C．SiO2+2CSi+2CO↑，C的非金属性比Si强 D．SiO2+ Na2CO3Na2SiO3+ CO2↑，H2SiO3酸性比H2CO3强 【答案】B 【解析】A．氢氟酸是弱酸，用氢氟酸雕刻玻璃的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故A错误；B．Na2CO3溶液水解呈碱性，SiO2+2OH-=+H2O，故B正确；C．SiO2+2CSi+2CO↑，该反应体现C的还原性，不能证明C的非金属性比Si强，但，故C错误；D．SiO2+ Na2CO3Na2SiO3+ CO2↑，高温下SiO2与Na2CO3反应生成CO2是因CO2挥发驱动，不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3，故D错误；选B。 4．【碳、硅及其化合物间的转化关系】（24-25高一下·天津西青·期末）有下列变化：①Na2CO3→Na2SiO3，②SiO2→H2SiO3，③Na2SiO3→Na2CO3，④CaO→CaSiO3，其中通过一步反应即可实现的是 A．①④ B．②③④ C．③④ D．①③④ 【答案】D 【解析】① → ：与在高温下反应生成和CO₂，一步完成；② → ：不溶于水，需先与强碱反应生成硅酸盐，再加酸生成，无法一步实现；③ → ：向溶液中通入CO₂，生成沉淀和，一步完成；④ → ：CaO与高温下直接反应生成，一步完成；综上，①、③、④均可一步实现，故D符合题意；答案选D。 5．【硅及其化合物间的转化关系的应用】（25-26高一下·重庆·阶段检测）纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是 A．X的水溶液俗称水玻璃，可用作木材防火剂 B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4=H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 【答案】D 【分析】粗SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3和水，故X为Na2SiO3溶液，Na2SiO3与酸反应生成H2SiO3沉淀，故Y为H2SiO3；H2SiO3灼烧分解得到纯SiO2。 【解析】A．Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，不燃不助燃，可用作木材防火剂，A正确；B．步骤Ⅱ中，硫酸酸性强于硅酸，发生反应Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4，符合强酸制弱酸规律，B正确；C．碳酸酸性也强于硅酸，CO2通入Na2SiO3溶液也能生成H2SiO3沉淀，因此可以代替稀硫酸，C正确；D．两性氧化物的定义是：既能与酸、又能与碱反应生成盐和水的氧化物，SiO2与氢氟酸反应生成的SiF4不属于盐，SiO2不与其他强酸反应，仅能与特殊的氢氟酸反应，SiO2属于酸性氧化物，不是两性氧化物，D错误；故选D。 解题要点 1.以单质、氧化物、含氧酸盐转化为脉络，碳可与氧气、氧化物反应生成 CO、CO2；CO2和碳酸盐相互转化。硅高温下制SiO2，SiO2与强碱、碳酸盐高温生成硅酸盐。 2.注意SiO2不能一步水化得硅酸，硅酸依靠硅酸盐加酸制取。 3.解题结合反应条件，区分常温复分解与高温固相反应，依据反应规律判断转化能否一步实现。 题型3 碳、硅及其化合物的制备与性质探究 1．【制备碳涂层的实验】（25-26高一下·湖北·期中）碳化物衍生碳以其独特的性能被广泛应用在超级电容器、催化剂载体等方面。某兴趣小组用氯气刻蚀法在SiC表面制备碳涂层，装置如图(夹持装置略)，已知：SiCl4沸点59℃，极易与水反应。下列说法错误的是 A．仪器C中所盛物质为碱石灰 B．实验开始前，应先通入氩气排尽装置内的空气，再加热管式炉 C．管式炉中反应方程式为 D．装置F中盛有NaOH溶液，可用于除去Cl2和SiCl4 【答案】A 【分析】由实验装置图可知，分液漏斗中盛有的试剂为浓盐酸，圆底烧瓶A中氯酸钾（或高锰酸钾）与浓盐酸反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有五氧化二磷或硅胶用于干燥氯气，装置E中氯气在氩气氛围中与碳化硅高温条件下反应生成碳和四氯化硅，装置F中盛有氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和生成的四氯化硅，据此分析； 【解析】A．由分析可知，装置C的作用是干燥氯气，以防止生成的SiCl4遇水蒸气水解。碱石灰是碱性干燥剂，会与氯气反应，故不能用碱石灰干燥氯气，A错误；B．实验开始前通入氩气，可以排尽装置内的空气，防止空气中的氧气、水蒸气干扰实验，再加热管式炉，B正确；C．装置E中氯气在氩气氛围中与碳化硅高温条件下反应生成碳和四氯化硅，反应的化学方程式为，C正确；D．由分析可知，装置F中盛有氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和生成的四氯化硅，D正确；故选A。 2．【制备纯硅的实验】（25-26高一下·广东惠州·期中）某学习小组模拟用 SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅，装置如图所示(夹持装置均已略去)。已知 SiHCl3的沸点为31.8℃，能与水剧烈反应，在空气中易自燃。下列说法不正确的是 A．该装置需要将尾气收集处理，不可直接排放 B．装置C中的烧瓶采用水浴加热，目的是使 汽化 C．装置D中发生的反应为：SiHCl3+H23HCl+Si D．实验开始时，应该先打开C处旋塞，再打开A处旋塞 【答案】D 【分析】装置A中Zn和稀硫酸反应产生，因为能和水剧烈反应，所以装置A得到的经过装置B的干燥后再通入装置C和水浴加热得到的蒸气混合后进入石英管中反应制纯硅。 【解析】A．尾气中含有未反应的易燃易爆的，还有有毒的、产物，不能直接排放，需要收集处理，A正确；B．沸点为，水浴加热可使汽化，保证它与一同进入装置D中反应，B正确；C．与过量在反应生成纯硅和，方程式配平、物质都正确，C正确；D．已知在空气中易自燃，因此实验开始需要先打开A处旋塞通，排尽装置内空气，防止自燃，再打开C处旋塞，D错误；故选D。 3．【碳、硅及其化合物的探究实验】（25-26高一上·海南省直辖县级单位·阶段检测）用下列装置不能达到有关实验目的的是 (已知：) A．用甲图装置证明：(煤油)(钠)(水) B．用乙图装置制备 C．用丙图装置验证酸性： D．用丁图装置比较和的热稳定性 【答案】C 【解析】A．根据现象，钠块会在水和煤油的交界处，这说明：钠的密度比水小，因此不会沉入水底，钠的密度比煤油大，因此不会浮在煤油上，综上，ρ(煤油) < ρ(钠) < ρ(水)，A正确；B．Fe(OH)2易被空气中的O2氧化，因此需要在无氧条件下制备，乙图中：首先只挤压A，稀硫酸与铁粉反应生成H2，利用H2可将装置中的空气排出，同时得到溶液，然后只挤压B，FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2，由于二者的反应过程在H2的还原性氛围中进行，能制备得到Fe(OH)2，B正确；C．丙图中，浓盐酸与大理石反应生成CO2，说明酸性：盐酸>碳酸；但浓盐酸具有挥发性，生成的CO2中会混有HCl气体，HCl也能与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀，这会干扰H2CO3与H2SiO3酸性的比较，C错误；D．NaHCO3受热易分解，而Na2CO3受热不分解，丁图中：Na2CO3放在大试管中，直接受热，温度更高，NaHCO3放在小试管中，间接受热，温度较低，若小试管连接的澄清石灰水变浑浊，而大试管连接的澄清石灰水无明显变化，可说明NaHCO3的热稳定性弱于Na2CO3，D正确；故选C。 4．【碳中和的探究实验】（25-26高一上·湖南·开学考试）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。 5．【实验室制备的探究实验】（25-26高一下·辽宁沈阳·期中）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-126.5℃。实验室根据反应来制备粗品，装置如图。 已知：①；②中的化合价为；③遇剧烈反应：。 （1）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_______。 （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40.0 mL，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17.6 mL。若该条件下气体的摩尔体积为22.4 L·mol-1，则产品的纯度为_______。 【答案】（1）第三周期第ⅣA族 （2）浓硫酸 平衡气压，使浓硫酸顺利流下 （3）球形干燥管 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 （4） （5）50% 【分析】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，据此解答： 【解析】（1）硅元素的原子序数是14，在元素周期表的位置是第三周期第IVA族； （2）装置B用来除去中的水蒸气，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； （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； （4）焦炭与石英砂反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为； （5）向样品中加入水之前，读数为，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，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，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。 解题要点 1.CO2用碳酸钙与稀盐酸制备，除杂干燥后检验； 2.硅酸由可溶性硅酸盐加酸制得。 3.探究重点：（1）SiO2只和强碱、HF 反应，不溶于水与普通酸；（2）碳高温还原氧化物。 4.做题关注除杂干扰，如CO2中 HCl 除杂试剂选择，注意SiO2高温制粗硅的反应条件，依托实验现象辨析物质性质。 题型4 碳、硅及其化合物工艺流程 1．【制取多晶硅流程】（25-26高一下·陕西西安·期中）已知第三代工业制取多晶硅流程如下图所示，下列说法错误的是 A．制取粗硅的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1 B．单质硅可用于制造计算机芯片 C．粗硅粉碎可以增大与HCl的接触面积，加快反应速率 D．H2与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 【答案】A 【分析】石英与焦炭高温反应生成粗硅和一氧化碳，粗硅粉碎后和氯化氢反应生成，提纯后和氢气发生还原反应生成多晶硅。 【解析】A．制取粗硅是石英（主要成分为​）和焦炭的高温反应，反应方程式为：该反应中是氧化剂，是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，A错误；B．单质硅是良好的半导体材料，可用于制造计算机芯片，B正确；C．将粗硅粉碎可以增大粗硅与的接触面积，能加快反应速率，C正确；D．​与​制备多晶硅的反应为，该反应符合“单质+化合物→新单质+新化合物”，属于置换反应，D正确；故答案选A。 2.【稻壳制备纳米Si的流程】（25-26高一下·河南洛阳·期中）稻壳制备纳米Si的流程图如下。 下列说法正确的是 A．纳米硅是新型胶体 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯可用于制造硅太阳能电池 D．纳米与金属镁反应的化学方程式为 【答案】D 【分析】由题给流程可知，稻壳在一定条件下制得纳米二氧化硅；纳米二氧化硅与金属镁在650℃条件下发生置换反应生成氧化镁和纳米硅；向反应得到的固体中加入盐酸溶解、过滤得到氯化镁溶液和纳米硅。 【解析】A．胶体属于混合物，而纳米硅是纯净物，所以纳米硅不可能是新型胶体，A错误；B．由分析可知，盐酸在该工艺中的作用是与氧化镁反应生成氯化镁和水，反应时没有元素发生化合价变化，该反应属于非氧化还原反应，盐酸不可能体现还原性，B错误；C．硅太阳能电池的主要成分是单晶硅，不是二氧化硅，C错误；D．由分析可知，纳米二氧化硅与金属镁在650℃条件下发生置换反应生成氧化镁和纳米硅，反应的化学方程式为：，D正确；故选D。 3．【合成氮化硅的工艺流程】（25-26高一下·湖北·期中）氮化硅(Si3N4)是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定。一种用工业硅(含少量铁、铜)合成氮化硅的工艺流程如图。 已知：①原料中的N2采用空气分离法制备；②整个流程中，Fe、Cu不与N2反应。 （1）Si3N4中硅元素的化合价为___________，硅元素在元素周期表中的位置是___________。 （2）“酸洗”的目的是___________，试剂X若选用稀硝酸，酸洗时Cu与稀硝酸反应的离子方程式为___________。 （3）氮化硅的另一制备方法是用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制备，同时生成CO。该反应的化学方程式为___________，若该反应转移6 mol e-，则生成氮化硅的质量是___________g。 （4）根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途：___________(填字母)。 a．制作坩埚    b．制作耐高温轴承    c．制作特种切割工具    d．作半导体 【答案】（1） 第三周期第ⅣA族 （2）溶解除去中混有的、杂质 （3） （4）abc 【分析】将粗制经过无水氯化钙、铜屑除去水和氧气；净化后的在氮化炉中与粉碎的硅在反应生成氮化硅，制取的氮化硅中混有、，可用硝酸酸洗除去杂质，再用蒸馏水水洗、后处理得到纯净的氮化硅，据此分析解答； 【解析】（1） 化合物中化合价代数和为，中非金属性更强，显价，计算得为价；原子核外有3个电子层，最外层4个电子，因此在元素周期表中位置为第三周期第ⅣA族； （2）根据已知信息和分析可知，原料工业硅中混有、杂质，氮化反应后杂质未参与反应，酸洗可以溶解、，除去杂质；试剂X若选用稀硝酸，酸洗时与稀硝酸反应的离子方程式为：； （3）石英主要成分为，反应物为、焦炭、，产物为和，配平得到化学方程式：；该反应中C从价升高为价，每生成，消耗的 共转移电子，因此转移电子时生成；的摩尔质量为，故质量为； （4） 根据题干信息，氮化硅熔点高、硬度大、电绝缘性好：制作坩埚（耐高温）、耐高温轴承（耐高温、硬度大）、切割工具（硬度大）都符合性质；氮化硅为电绝缘体，不能作半导体。 4．【制备氟硅酸钾的工艺流程】（25-26高一下·四川泸州·期中）氟硅酸钾()常用于木材防腐和陶瓷制造，一种以石英砂和氢氟酸为原料制备氟硅酸钾的工艺流程如图所示。 请回答下列问题： （1）中元素的化合价为_______。 （2）“还原1”中，发生反应的化学方程式为_______。 （3）“还原2”中，发生反应的与的物质的量之比为_______。 （4）“转化2”中发生反应的化学方程式为_______。 （5）“沉淀”后，分离出的操作为_______，该操作需要使用的玻璃仪器有_______。 （6）该工艺中可循环使用的物质有_______(填化学式)。 【答案】（1） （2） （3） （4） （5）过滤 玻璃棒、烧杯、漏斗 （6）、 【分析】在“还原”过程中，（石英砂）和（焦炭）反应，生成了（粗硅）和（一氧化碳）；在“转化”过程中，（粗硅）和（盐酸）反应，生成了和（氢气）；在“还原”过程中，与发生反应，生成（高纯硅）和（盐酸）；在“转化”过程中，（高纯硅）和（氢氟酸）反应，生成和（氢气）；溶液和固体反应，生成沉淀和（盐酸）。 【解析】（1）在中，的化合价为，的化合价为，化合物的化合价代数和为零，因此的化合价为；（2）（石英砂）和（焦炭）在高温条件下发生氧化还原反应，生成硅单质和一氧化碳，该反应过程的化学方程式为；（3）与在高温条件下发生氧化还原反应，生成（高纯硅），该反应过程的化学方程式为，在该反应过程中与的物质的量之比为；（4）在“转化”中，（高纯硅）和（氢氟酸）反应生成，在一定条件下，该反应过程的化学方程式为；（5）在溶液中沉淀下来后，需要进行过滤分离，该过程需要使用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗；（6）在“转化”过程中使用了，在“还原”和“沉淀”过程中有生成，在“还原”过程中使用了，在“转化”和“转化”过程中有生成，故在该工艺中和可循环使用。 解题要点 1.重点围绕粗硅制备、玻璃陶瓷工业、高纯硅提纯流程。粗硅由二氧化硅与焦炭高温还原制取，后续经氯化、还原精炼高纯硅。 2.工艺流程紧抓高温固相反应、除杂提纯环节，利用元素守恒梳理物料走向。 3.注意SiO2高温与碳酸盐制硅酸盐，结合除杂、原料循环，依据反应条件判断产物，区分常温与高温下反应规律差异。 题型5 无机非金属材料 1．【无机非金属材料】（25-26高一下·辽宁鞍山·期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法正确的是 A．碳化硅属于新型陶瓷，可用作耐高温半导体材料 B．生产水泥的原料是纯碱、石灰石、石英砂 C．高考涂答题卡用的铅笔芯的主要成分是铅 D．白瓷的白色是因铁含量较高 【答案】A 【解析】A．碳化硅属于新型高温陶瓷材料，具有耐高温、半导体的性质，可用作耐高温半导体材料，A正确；B．生产水泥的原料为石灰石和黏土，纯碱、石灰石、石英砂是生产玻璃的原料，B错误；C．铅笔芯的主要成分为石墨，不含金属铅，C错误；D．白瓷的白色是因为铁元素含量极低，铁含量较高时瓷体颜色会偏深，D错误；故选A。 2．【传统文化中的无机非金属材料】（24-25高一下·陕西安康·期中）历史文物见证了中华民族共同体在发展中的交流、交往、交融。下列关于国宝级文物——莲花形玻璃托盏(呈天蓝色)的说法不正确的是 A．莲花形玻璃托盏的材质属于无机非金属材料 B．制作普通玻璃的原料有纯碱、石灰石和石英砂 C．由玻璃原料到玻璃需经过复杂的物理和化学变化 D．在制玻璃的原料中，添加适量的，可使玻璃呈天蓝色 【答案】D 【解析】A．莲花形玻璃托盏的材质玻璃属于无机非金属材料，A正确；B．纯碱、石灰石和石英砂是制作普通玻璃的原料，B正确；C．纯碱、石灰石和石英砂高温下烧制玻璃，经过复杂的物理和化学变化，C正确；D．是红棕色固体，添加不能使玻璃呈天蓝色，D错误；故选D。 3．【无机非金属材料】（25-26高一下·湖北武汉·期中）化学与材料密切相关。下列叙述错误的是 A．高纯硅可用于制作光电池 B．碳化硅属于新型无机非金属材料 C．制备玻璃和水泥都要用到石灰石 D．二氧化硅可用作计算机芯片 【答案】D 【解析】A．高纯硅是良好的半导体材料，可用于制作光电池，A正确；B．碳化硅具有耐高温、硬度大的优异性能，属于新型无机非金属材料，B正确；C．制备玻璃的原料为纯碱、石灰石、石英，制备水泥的原料为黏土、石灰石，二者生产过程都用到石灰石，C正确；D．计算机芯片的核心材料是高纯硅，二氧化硅是光导纤维的主要原料，不能用作计算机芯片，D错误；故选D。 4．【无机非金属材料在科技中的应用】（25-26高一下·山西阳泉·期中）下列关于无机非金属材料的说法中，正确的是 A．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 B．用于光学望远镜的高致密碳化硅特种陶瓷材料是一种传统无机非金属材料 C．碳化硅俗称金刚砂，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温半导体材料 D．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅 【答案】C 【解析】A．石墨烯是碳元素组成的单质，不属于无机非金属化合物，A错误；B．碳化硅特种陶瓷属于新型无机非金属材料，传统无机非金属材料指玻璃、水泥、普通陶瓷等硅酸盐类材料，B错误；C．碳化硅俗称金刚砂，熔点高、高温抗氧化性能优异，同时具有半导体特性，可用作耐高温半导体材料，C正确；D．制造手机芯片的关键材料是高纯单质硅，二氧化硅是制造光导纤维的主要原料，D错误；故选C。 5．【无机非金属材料在科技中的应用】（24-25高一下·四川内江·期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，而无机非金属材料在各个领域都扮演着重要的角色。下列说法错误的是 A．华为“麒麟980”芯片的主要成分是硅 B．波尔多液是用胆矾和石灰乳混合制成的一种常见的农药 C．普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂 D．“天问一号”探测器上使用的新型SiC增强铝基复合材料属于新型硅酸盐材料 【答案】D 【解析】A．硅为良好的半导体，可用于制造手机芯片，A正确；B．波尔多液是一种杀菌剂，由硫酸铜（胆矾）和氢氧化钙（石灰乳）混合制成，B正确；C．玻璃生产原料为纯碱、石灰石、石英砂，最终成分主要是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2的混合物，C正确；D． SiC是新型陶瓷材料，不属于硅酸盐（硅酸盐含Si-O结构），铝基复合材料为金属基，D错误；故选D。 解题要点 1.分为传统硅酸盐材料与新型无机非金属材料。 （1）玻璃、水泥、陶瓷为传统原料，生产原料与反应条件是常考点； （2）晶体硅、二氧化硅、氮化硅等为新型材料。 2.解题依托成分匹配用途：Si 作半导体，SiO2用于光导纤维。 3.区分生产工艺，留意玻璃制备高温反应，避开二氧化硅不能直接制硅酸等易错点。 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $