第3讲无机非金属材料

高一化学无机非金属材料素质能力提高竞赛综合测试第I卷（选择题）一、单选题1．甲、乙、丙、丁、戊五种物质是中学化学常见的物质，其中甲、乙均为单质，它们的转化关系如图所示(某些条件和部分产物已略去)。下列说法正确的是A．若甲可以与NaOH溶液反应放出H2，则丙一定是两性氧化物B．若甲为短周期中最活泼的金属，且戊为碱，则丙生成戊一定是氧化还原反应C．若丙、丁混合产生大量白烟，则乙一定会使高锰酸钾溶液褪色D．若甲、丙、戊都含有同一种元素，则三种物质中，该元素的化合价由低到高的顺序可能为甲<丙<戊【答案】D【详解】A．甲为单质，若甲可以与溶液反应放出H2，则甲为Al或Si，所以丙可能是氧化铝，也可能是二氧化硅，不一定是两性氧化物，A错误；B．若甲为短周期中最活泼的金属，且戊为碱，则甲为Na，乙为氧气，所以丙可以为氧化钠或过氧化钠，当丙为氧化钠时，丙生成戊不是氧化还原反应，B错误；C．丙、丁混合产生白烟，则丙、丁可为和NH3或HNO3和NH3等，甲、乙均为单质，则乙可能是氯气、氢气或氮气，都不能使高锰酸钾溶液褪色，C错误；D．若甲、丙、戊含有同一种元素，例如当甲为S、乙为氧气、丙为二氧化硫、丁为等具有强氧化性的物质、戊为硫酸时，则含S元素的物质中S的化合价由低到高的顺序为甲＜丙＜戊，D正确；故选D。2．解释下列事实的化学方程式或离子方程式正确的是A．用石英和焦炭制取粗硅：SiO2+CSi+CO2B．氢氟酸雕刻玻璃发生的离子反应：4H++4F-+SiO2=SiF4↑+2H2OC．将氧化铁溶于氢碘酸的离子反应：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2OD．单质铝溶于烧碱溶液中：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑【答案】D【详解】A．工业生产中焦炭为足量的炭变为CO，方程式为，A项错误；B．HF为弱酸不拆开，方程式为4HF+SiO2=SiF4↑+H2O，B项错误；C．HI为还原性强酸，I-与Fe3+发生氧化还原反应方程式为Fe2O3+6H++2I-=2Fe2++I2+H2O，C项错误；D．Al为两性金属既能与酸反应也能与强碱进行反应，反应方程式为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，D项正确；答案选D。3．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z同主族，X原子的最外层电子数是Y原子最外层电子数的6倍。p、q、r分别为W、X、Z的单质，s、t、u为W、X、Z三种元素形成的二元化合物，上述物质的转化关系如图所示(反应条件略去)，下列说法不正确的是A．原子半径：Y>Z>W>XB．反应①可用于工业上制备Z的单质C．s、t、u均能与Y的最高价氧化物对应的水化物的溶液反应D．X、Y、Z三种元素形成的一种化合物的水溶液可做木材防火剂【答案】C【分析】X原子最外层电子数为Y原子最外层电子数的6倍，根据最外层电子数不超过8原则，X最外层电子数只能为6，Y最外层电子数只能为1，又X之前还有W元素，之后还有两种元素，故X只能为O，则Y为Na，根据原子序数关系，q为X元素单质，则q为O2，W可能为Be、B、C、N，对应同族Z可能为Mg、Al、Si、P，由图示知，W、O、Z三种元素形成的一种二元化合物能与O2反应，联想W、Z的可能情况，推测t为CO，则u为CO2，即W为C，则Z为Si，则p为C，r为Si，由反应①制得Si，联想到工业制Si反应：2C+SiO2Si+2CO↑，则s为SiO2，p(C)能与u(CO2)在高温下反应生成t(CO)，推测合理，综上所述：W为C、X为O、Y为Na、Z为Si。【详解】A．Y、Z电子层为三层，其半径大于电子层为两层的W、X，电子层相同时，核电荷数越大，半径一般越小，故四种原子半径顺序为：Y>Z>W>X，故A正确；B．由分析知，工业上可利用反应①制备Si，故B正确；C．Y的最高价氧化物的水化物为NaOH，t(CO)与NaOH溶液不反应，故C错误；D．X、Y、Z形成的Na2SiO3溶液可作木材防火剂，故D正确；答案选C。4．新中国成立70年来，我国在载人飞船、北斗卫星、高铁、5G技术等领域取得了举世瞩目的成就。它们均与化学有着密切联系。下列说法正确的是A．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，其主要成分是硅酸盐B．国庆阅兵中出现的直－20直升机使用了大量的新型材料，其中锂铝合金属于金属材料C．截止2019年11月我国光缆线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是碳化硅D．我国2020年发射的首颗火星探测器，其太阳能电池帆板的材料是二氧化硅【答案】B【详解】A.高温结构陶瓷分为氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷，其主要成分不是硅酸盐，故A错误；B.锂铝合金属于合金，为金属材料，故B正确；C.光纤的主要成分是二氧化硅，故C错误；D.太阳能电池帆板的材料是单晶硅，故D错误。故答案选：B。5．是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是A．可发生反应：B．具有吸水性，需要密封保存C．能与，反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为【答案】D【分析】将Ca3SiO5改写为氧化物形式后的化学式为：3CaO·SiO2，性质也可与Na2SiO3相比较，据此解答。3SiO5与NH4Cl反应的方程式为：Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O，A正确；B.CaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；C.亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+Ca3SiO5=3CaSO3+H2SiO3，C正确；D.盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl+Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O，D不正确；故选D。6．现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维C．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点【答案】B【详解】A．碳化硅陶瓷具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，属于新型无机非金属材料，故A正确；B．晶体硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，常用于制造光导纤维的是二氧化硅，而不是硅，故B错误；C．硬铝是铝和其他金属或非金属形成的一种铝合金，具有密度小，强度大，是制造飞机和飞船的理想材料，故C正确；D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨是良好的导体，石墨烯有独特的结构，具有优良的导电、导热性能，故D正确；故选：B。7．我国是历史悠久的文明古国。下列叙述错误的是A．西安兵马俑表面的“蓝”，又称“中国紫”，主要成分是硅酸铜钡(含有PbO)，其中的硅元素不是以形式存在的B．敦煌壁画颜料中含有的青金石，其分子式为，属于硅酸盐C．广东岭南“南越武王”赵佗汉墓出土的铜钱表面的绿色斑点或斑块，主要成分是碱式碳酸铜D．中国古代瓷器的“红釉”，“釉汁细腻，光润匀净，色如胭脂”，其主要成分为，不可能含有铜元素【答案】D【详解】A．西安兵马俑表面的“蓝”，又称“中国紫”，主要成分是硅酸铜钡(含有PbO)，其中的硅元素以硅酸盐的形式存在，故A正确；B．敦煌壁画颜料中含有的青金石，其分子式为，属于铝硅酸盐，故B正确；C．铜在潮湿空气中易生成绿色碱式碳酸铜，广东岭南“南越武王”赵佗汉墓出土的铜钱表面的绿色斑点或斑块，主要成分是碱式碳酸铜，故C正确；D．中国古代瓷器的“红釉”，“釉汁细腻，光润匀净，色如胭脂”，其主要成分为，可能含有红色Cu2O，故D错误；选D。8．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↑+2H2OC．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【详解】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。9．绵阳博物馆位于富乐山西麓，馆内藏品3万余件，其中包括东汉青铜摇钱树、清带套五彩高足瓷碗、宋莲瓣纹高足银碗、西汉漆木马等文物。下列有关叙述错误的是A．青铜摇钱树表面绿色物质主要成分属于盐类B．陶瓷是以作为主要原料经高温烧结而成C．莲瓣纹高足银碗表面因被氧化而呈现灰黑色D．漆木马表面黑漆涂料具有耐潮、耐腐蚀功能【答案】B【详解】A．青铜摇钱树表面绿色物质主要成分为碱式碳酸铜，属于盐类，A正确；B．陶瓷是以黏土作为主要原料经高温烧结而成的硅酸盐产品，B错误；C．莲瓣纹高足银碗表面因银与硫化氢反应生成硫化银而呈现灰黑色，反应中银被氧化，C正确；D．漆木马表面的黑漆涂料是具有耐潮、耐腐蚀优良功能的涂料，D正确；故选B。10．粉上多彩高温瓷器为宋代衡山窑首创，也是我国宋元陶瓷史上的艺术瑰宝。化学家对元代的粉上多彩高温瓷器文物进行分析发现，其中含有石英颗粒，还有一定量的莫来石(，1<x<2)、氧化铁、氧化钙和氧化镁。下列说法正确的是A．石英的主要成分是，由大量的硅氧四面体基本单元构成B．瓷器质地均匀，硬度高，是纯净物C．粉上多彩高温瓷器的主要成分是各种氧化物，其中氧化钙和水反应生成氢氧化钙D．粉上多彩高温瓷器含有氧化铁，导致青釉器颜色为青色【答案】A【详解】A．石英的主要成分是，由大量的硅氧四面体基本单元构成，A正确；B．瓷器中含有各种氧化物，因此为混合物，B错误；C．瓷器中的钙元素主要以碳酸钙形式存在，因此不会发生该反应，C错误；D．氧化铁是红棕色粉末，因此不会导致青釉器颜色为青色，D错误。本题选A。11．下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是A．硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B．高纯度的硅单质广泛用于制造光导纤维C．普通玻璃、塑料、水泥等均属于硅酸盐材料D．SiO2是水晶、玛瑙的主要成分，也是制造光导纤维的原料【答案】D【详解】A．硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种粘合剂，会将磨口玻璃塞黏在瓶口，因此应保存在橡胶塞的试剂瓶中，A错误；B．高纯度的二氧化硅广泛用于制造光导纤维，B错误；C．普通玻璃、陶瓷、水泥等均属于硅酸盐材料，塑料属于高分子化合物，C错误；D．SiO2是水晶、玛瑙的主要成分，也是制造光导纤维的原料，D正确。因此，本题选D。12．中华传统文化中蕴含着很多化学知识，下列说法错误的是A．“落红不是无情物，化作春泥更护花”蕴含着自然界中的碳、氮循环B．《泉州府志》中有：“元时南安有黄长者为宅煮糖，宅垣忽坏，去土而糖白，后人遂效之。”其原理是泥土具有吸附作用，能将红糖变白糖C．《天工开物》中“至于矾现五金色之形硫为群石之将，皆变化于烈火”，其中矾指的是金属硫酸盐D．“水火既济而土合……后世方土效灵人工表异陶成雅器有素肌，玉骨之象焉”以上所述的“陶成雅器”的主要原料是黏土、石灰石【答案】D【详解】A．“落红不是无情物，化作春泥更护花”意思是落下的花瓣等从有机物变成无机物的过程，其中无机盐促进植物的生长，体现了自然界的物质循环，体现了自然界中的碳、氮循环，诗句与涉及的化学知识相符，故A正确；B．“长者为宅煮糖，宅垣忽坏，去土而糖白”，蔗糖变白的原因是利用黄泥的吸附作用，故B正确；C．“矾现五金色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火”中的矾为金属硫酸盐，故C正确；D．陶瓷的制造原料为黏土，没有石灰石，故D错误；故选：D。13．玻璃、水泥、陶瓷和砖瓦都是传统硅酸盐产品，下列关于它们的说法不正确的是A．水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙B．黑砖中的铁元素主要以氧化铁形式存在C．《陶者》“陶尽门前土，屋上无片瓦。十指不沾泥，粼粼居大厦。”黏土烧制陶器的过程中发生了化学变化D．工艺师用氢氟酸来腐蚀雕刻玻璃制品【答案】B【详解】．水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，故A正确；．氧化亚铁和四氧化三铁呈黑色，氧化铁呈红色，所以黑砖中铁元素主要以氧化亚铁或四氧化三铁形式存在，故B错误；C．黏土烧制陶器的过程中有新物质生成，发生了化学变化，故C正确；D．是玻璃的主要成分之一，二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，所以可以用氢氟酸雕刻玻璃制品，故D正确；故答案为。14．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品，玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐【答案】C【详解】A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，不是玻璃，A错误；B．水泥的原料是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，生成玻璃不需要黏土，B错误；C．硅酸盐性质稳定，熔点较高，所以硅酸盐制品一般具有性质稳定、熔点较高的特点，C正确；D．沙子主要成分是二氧化硅，为氧化物，不是硅酸盐，D错误；故答案选C。15．SiF4广泛应用于电子和半导体产业，可用作水泥的硬化剂和制造单晶硅的中间体，其常压下的沸点为-86℃，可利用单质硅和HF溶液进行制备。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．单质硅在自然界中主要以游离态存在B．常温常压下，2.24LSiF4NAC．相对于F元素，Si元素更易和O元素结合D．H2和SiF4在1380K下反应制备出单晶硅的反应为熵增反应【答案】D【详解】A．Si元素在自然界中只存在化合态，不存在游离态，A错误；B．常温常压下气体摩尔体积大于22.4L/mol，因此常温常压下2.24LSiF4的物质的量小于0.1mol，在SiF4NA，B错误；C．Si是亲氧元素，Si元素容易与O元素形成化合物。但SiO2能与HF反应生成SiF4和水，说明Si元素更易和F元素结合，C错误；D．H2与SiF4在1380K下反应产生Si、HF，反应方程式为：2H2(g)+SiF4(g)Si(s)+4HF(g)，生成物的气体物质的量更多，所以该反应为熵增反应，D正确；故合理选项是D。第II卷（非选择题）二、实验题16．I.化合物甲和化合物乙的混合粉末是汽车安全气囊中存放的化学物质，经组成分析，确定该混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。为研究安全气囊工作的化学原理，进行以下实验操作：请回答下列问题：(1)工业上冶炼单质2的化学方程式为________；(2)若化合物丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为________；(3)化合物甲可用下列方法制备：30℃时，将水合肼(N2H4•H2O)、亚硝酸甲酯(CH3ONO)、NaOH混合，充分反应后先回收得到CH3OH，母液降温结晶，过滤得到化合物甲。写出用该法制备化合物甲的化学反应方程式________。II.晶体硅是一种重要的非金属材料。实验室用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略)。制备纯硅的主要反应为：SiHCl3+H2=Si(纯)+3HCl已知①SiHCl3沸点33.0℃，上述反应在1000~1100℃进行；②SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)下列说法不正确的是___________；A．装置B中的溶液可以是浓硫酸B．装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化C．装置D中观察到的现象是有固体物质生成D．装置D可以采用普通玻璃管代替石英管

E.为保证制备纯硅实验的成功，关键的操作步骤有检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气、干燥气体

F.尾气处理装置中可以将导管直接插入盛有NaOH溶液的烧杯中(2)为检验某粗硅中存在的铁元素，可采取的实验操作方法是__________；【案】

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3

N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O

DF

取样品，先加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤，在滤渣中加入一定量稀硫酸充分反应，在反应后的溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明存在Fe元素【分析】I．化合物甲和化合物乙的混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素，将13.0g化合物甲加热，使其完全分解，生成氮气和单质1，则甲中含有两种元素，其中一种为N元素，单质1在高温隔绝空气的条件下与化合物反应生成化合物丙和另一种单质2，化合物乙应为金属氧化物，应为Fe2O3，生成的另一种单质2为Fe，单质1为Na，化合物丙则为钠的氧化物，能在潮湿的空气中生成可溶性盐，丙为Na2O；氮气物质的量==0.3mol，氮气的质量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素质量=13g-8.4g=4.6g，Na物质的量=4.6g÷23g/mol=0.2mol，故甲中Na、N原子数目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，则甲为NaN3；II．装置A中利用稀硫酸和Zn作用生成的H2，经B中浓硫酸干燥后与D中SiHCl3生成Si和HCl，尾气可用NaOH溶液吸收，但要有防倒吸措施。【详解】I．由分析知：甲为NaN3、乙为Fe2O3，、单质1为Na、单质2为Fe、化合物丙为Na2O，可溶性盐X可能为Na2CO3或NaHCO3；(1)工业上利用CO在高温下还原氧化铁来冶炼Fe，发生反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；(2)Na2O在空气中转化为碳酸氢盐，酸式盐为NaHCO3，则反应的化学方程式为Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3；(3)30℃时，将水合肼(N2H4•H2O)、亚硝酸甲酯(CH3ONO)、NaOH混合，可得到CH3OH和NaN3，则发生反应的化学反应方程式N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O；II．(1)A．装置B的作用是干燥H2，可以选择浓硫酸，故A正确；B．SiHCl3沸点为33.0℃，易气化，则可选择用热水浴加热装置C，使滴入烧瓶中的SiHCl3气化，有利于和H2充分混合，故B正确；C．装置D在高温下有Si生成，则观察到的现象是有固体物质生成，故C正确；D．装置D中反应在1000~1100℃进行，普通玻璃管会软化或熔化，不能用来代替石英管，故D错误；E．SiHCl3能与H2O强烈反应，且在空气中易自燃，则为保证制备纯硅实验的成功，除装置气密性好并控制温度外，还需要排尽装置中的空气、干燥气体，故E正确；F．HCl易溶于水或NaOH溶液，尾气处理装置中不可以将导管直接插入盛有NaOH溶液的烧杯中，要有防倒吸措施，故F错误；故答案为DF；(2)检验某粗硅中存在的铁元素，采取的实验操作方法是取样品，先加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤，在滤渣中加入一定量稀硫酸充分反应，在反应后的溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明存在Fe元素。【点睛】考查无机物的推断和物质制备方案的设计，明确常见元素化合物性质为解答关键，注意掌握铁离子和亚铁离子的检验方法，试题侧重考查学生的分析能力及化学实验能力。17．碳、硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是______________（用化学方程式表示）；Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。A．普通玻璃坩埚

B．石英玻璃坩埚

C．氧化铝坩埚

D．铁坩埚（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：①用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为____________。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_______。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/℃2355③SiHCl3极易水解，其完全水解的化学方程式为_____________。（3）某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验），实验操作步骤：Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。Ⅱ.A中看到白色沉淀时，关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，，关闭活塞a。①B中反应的离子方程式是________。②通过步骤Ⅰ得知盐酸具有的性质是________（填字母）。A．挥发性

B．还原性

C．氧化性

D．酸性③C装置中的试剂X是________（写化学式）。D中反应的化学方程式是________。④碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因：碳和硅______。【答案】

SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

D

SiO2＋3CSiC＋2CO↑

精馏(或蒸馏)

SiHCl3+4H2O（或3H2O）=H4SiO4(或H2SiO3)+H2↑+3HCl↑

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

AD

NaHCO3

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（胶体）+Na2CO3

位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子能力减弱，非金属性减弱。【分析】（1）玻璃中的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠是矿物胶能把瓶口和瓶塞粘结在一起，纯碱为碳酸钠熔融时不能创造和碳酸钠反应的物质，如玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化铝是两性氧化物和碱发生反应；（2）①石英砂主要成分为二氧化硅，二氧化硅和碳在高温的条件下反应生成碳化硅和一氧化碳；②根据题中数据，采用精馏（或蒸馏）方法提纯SiHCl3；③SiHCl3水解生成硅酸、氢气和氯化氢；④根据同一主族性质递变规律分析解答。【详解】（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是玻璃中的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠是矿物胶能把瓶口和瓶塞粘结在一起，发生反应的化学方程式为：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，需要用橡胶塞，Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是铁坩埚，玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化铝是两性氧化物，都和碱发生反应，不能选择ABC，故答案为：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；D；（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成碳化硅，反应为：SiO2＋3CSiC＋2CO↑，故答案为：SiO2＋3CSiC＋2CO↑；②利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质，故答案为：精馏（或蒸馏）；③SiHCl3水解反应方程式为：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，故答案为：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑；④由于碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱，所以碳、硅的非金属性逐渐减弱。18．已知二氧化硅，二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性，镁和钠的化学性质也具有一定的相似性。Ⅰ.用如上图所示装置进行镁和二氧化硫的实验，其中A是制备二氧化硫的发生装置。（1）选择制取二氧化硫的合适试剂_______________（填序号）。①10%的硫酸溶液②80%硫酸溶液③亚硫酸钠固体④亚硫酸钙固体（2）写出装置B中发生反应的化学方程式：___________________。装置C中氢氧化钠溶液的作用是_______________________。（3）请在图中画出制备二氧化硫的发生装置，注明仪器名称，固定仪器省略不画______。（4）你认为该装置的不足之处是________________（任写2条）。Ⅱ.某研究性学习小组进行了“实验室制硅”的研究，查阅资料知：①工业上在高温时用碳还原二氧化硅可制得硅；②镁在点燃的条件下即可与二氧化硅反应；③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与四氢化硅；④四氢化硅在空气中自燃。他们在实验报告中记录着：“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤，洗涤，干燥，最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”（5）该小组“实验室制硅”的化学方程式是_______________________。（6）用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，用化学方程式解释发生的原因是____________。【答案】

②③

3Mg+SO22MgO+MgS或2Mg+SO22MgO+S，Mg+SMgS

吸收多余的二氧化硫，防止污染环境

在A和B、B和C之间没有连接一干燥装置；C装置未与大气相通或镁与玻璃管反应，应在镁下方未垫一不锈钢片或未设计一防倒吸装置

2Mg+SiO22MgO+Si

2Mg+SiMg2Si，Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑，SiH4+2O2=SiO2+2H2O【分析】由题意可知，A为二氧化硫的制备装置，可以选用较浓的硫酸与亚硫酸钠制得，装置B为二氧化硫与镁共热发生反应生成氧化镁和硫化镁，装置C中氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫，防止污染环境；该实验装置没有考虑镁能与水蒸气和玻璃中的二氧化硅反应、C装置未与大气相通、二氧化硫与氢氧化钠溶液反应可能会发生倒吸等因素，可能导致设计的实验无法完成。【详解】(1)亚硫酸钙和硫酸反应生成硫酸钙微溶于水，阻碍反应的继续进行，制备时应选用亚硫酸钠和硫酸反应，二氧化硫易溶于水，硫酸浓度过小，不利于二氧化硫逸出，制备时应选用80%硫酸，所以选②③，故答案为：②③；(2)二氧化硫的氧化性强于二氧化碳，由镁和二氧化碳共热反应生成氧化镁和碳可知，镁和二氧化硫共热反应生成氧化镁和硫，镁和反应生成的硫共热还能反应生成硫化镁，反应的化学方程式为3Mg+SO22MgO+MgS或2Mg+SO22MgO+S，Mg+SMgS；氢氧化钠溶液用于吸收多余的有毒二氧化硫，防止污染环境，故答案为：3Mg+SO22MgO+MgS或2Mg+SO22MgO+S，Mg+SMgS；吸收多余的二氧化硫，防止污染环境；(3)用较浓的硫酸与亚硫酸钠制备二氧化硫时，亚硫酸钠固体应放在锥形瓶中，用分液漏斗向锥形瓶中滴加较浓的硫酸，则实验装置如图如下，故答案为：；(4)该实验装置没有考虑镁能与水蒸气和玻璃中的二氧化硅反应、C装置未与大气相通、二氧化硫与氢氧化钠溶液反应可能会发生倒吸等因素，可能导致设计的实验无法完成，故答案为：在A和B、B和C之间没有连接一干燥装置；C装置未与大气相通或镁与玻璃管反应，应在镁下方未垫一不锈钢片或未设计一防倒吸装置；(5)二氧化硅和二氧化碳的性质相似，由镁和二氧化碳共热反应生成氧化镁和碳可知，实验室制硅的反应为镁和二氧化硅共热反应生成氧化镁和硅，反应的化学方程式为2Mg+SiO22MgO+Si，故答案为：为2Mg+SiO22MgO+Si；(6)由信息信息可知，金属镁与生成的硅共热继续反应生成硅化镁，用稀硫酸溶解固体产物时，硅化镁与稀硫酸反应生成的硅化氢在空气中可自燃，反应的有关化学方程式为2Mg+SiMg2Si，Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑，SiH4+2O2=SiO2+2H2O，故答案为：2Mg+SiMg2Si，Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑，SiH4+2O2=SiO2+2H2O。19．晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅的过程如下：I.高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅；3(Si＋3HClSiHCl3＋H2)；3与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应。(1)第一步用焦炭与石英砂制取粗硅，其反应的化学方程式为_______；上述反应中的氧化剂是_______，还原剂是_______。(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为_______。(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：①装置B中的试剂是_______，装置C中的烧杯需要加热，目的是_______。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_______，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______，装置D中发生反应的化学方程式是_______。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_____。【答案】(1)

SiO2＋2CSi＋2CO↑

SiO2

C(2)分馏(或蒸馏)(3)

浓硫酸

使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化

有固体生成

在此反应温度下，普通玻璃会软化

SiHCl3＋H2Si＋3HCl

排尽装置内的空气【详解】（1）焦炭与石英砂制取粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，SiO2得电子，价态降低，为氧化剂，C失电子，价态升高，为还原剂。（2）SiHCl3的沸点和所含杂质的沸点相差较大，故可以采用分馏(或蒸馏)的方法。（3）①SiHCl3能与水剧烈反应，应将制得的H2中的水蒸气除去，故装置B中的试剂是浓硫酸；常温下SiHCl3为液体，反应时应使其汽化后再在D处与H2反应，故装置C的烧瓶需加热；②H2和汽化后的SiHCl3在装置D中发生反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl，故D中观察到的现象是有固体生成，在此反应温度下，普通玻璃会软化，故不能采用普通玻璃管。③制备流程包含高温下加热氢气，氢气和氧气混合在高温条件下易发生爆炸，因此必须排尽装置内的空气。20．氮