2023年高考化学考试易错题-硅元素及其化合物（学生版）

易错点12硅元素及其化合物

易错题(0D硅及其化霹需

(1)自然界中无游离态的硅，通常原子晶体不导电，但硅是很好的半导体材料，是制作光电

池的材料。SiC>2不导电，是制作光导纤维的材料。

(2)工业上制备粗硅，是用过量的C和SiO2在高温下反响，由于c过量，生成的是CO而

不是co2,该反响必须在隔绝空气的条件下进行。

(3)氢氟酸不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液能用玻璃试剂瓶，但不能用玻璃塞。

(4)酸性氧化物一般能与水反响生成酸，但SiCh不溶于水；酸性氧化物一般不与酸作用，但

SiO2能与HF反响。

(5)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但

却是盐溶液。硅胶(MSiO2"H2。)是一种很好的无毒枯燥剂。

(6)H2CO3的酸性大于H2SQ3的，所以有Na2SiCh+CO2(少量)+H2O=H2SiO3j,+Na2co3，

但高温下Na2cC)3+SiO2-^-Na2SiO3+CO2T也能发生，原因可从两方面解释：①硅酸盐

比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiCh制得低沸点易挥发的CO2气

体。

(7)水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料：碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材

料。

易错题(02)新型无机非金属材料

材料类型主要特性例如用途

能承受高温，强度

高温结构陶瓷氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、X性模具等

高

半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷集成电路中的半导体

光学材料具有光学特性光导纤维光缆通讯、诊治、照明等

生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉

易错题(03)常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系

重要性质主要用途

①硅是常用半导体材料用于制造芯片、硅太阳能电池

②SiO2导光性能强、抗干扰性能好用于生产光导纤维

③二氧化硫与o2反响用作葡萄酒中食品添加剂

④液氨汽化时汲取大量的热用作制冷剂

⑤氢氟酸与玻璃中SiC>2反响用氢氟酸刻蚀玻璃工艺

⑥次氯酸盐(如NaClO等)用于漂白棉、麻、纸张等

具有强氧化性

⑦硫酸领难溶于水和盐酸诊治上用作“银餐”

易错题(03)

(1)硅元素的原子序数为14,基态原子的简化电子排布式为Ne3s23P2,核外电子的空间

运动状态有7种，不成对电子数有2种；单晶硅为原子晶体，晶体中每个Si原子以sp3杂

化，分别与4个相邻的Si原子形成4个o键，Si原子的配位数为4,晶体中最小的环是6

元环，1个环中平均含有2Si原子，含Si-Si键数为3。

(2)二氧化硅是直接由原子构成的原子晶体，晶体中Si原子均以sp3杂化，分别与4个

O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，晶体中的最小环为12元环，其中有6个Si

原子和6个O原子，含有12个Si-0键：每个Si原子被12个环共有，每个O原子被4个

环共有，每个Si-0键被4个环共有，Si原子数与O原子数之比为1：2。二氧化硅不溶于

水，熔沸点和硬度高于分子晶体干冰。

例1、陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着紧密的关

系。以下说法错误的选项是

A.实验室熔融烧碱时，不可选用陶瓷用烟

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是二氧化硅

D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

C(解析)A.陶瓷含有二氧化硅，烧碱为氢氧化钠，能够与陶瓷中的二氧化硅反响，熔融

烧碱不能选用玻璃用竭，故A正确；

B.陶洗的传统概念是指全部以黏土等无机非金属矿物为原材料，经过高温烧制而成的产

品，闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，故B正确：

C.陶瓷由黏土经高温烧结而成，主要化学成分是硅酸盐，在新石器时代就已经开始使

用，应用较早，故c错误：

D.硅酸盐材料的化学性质不生动，具有耐酸碱腐蚀，抗氧化等有点，故D正确。

例2、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下:

①高温下用碳复原二氧化硅制得粗硅

②粗硅与枯燥HC1气体反响制得SiHCl3：Si+3HCl=SiHCl3+H2

③SiHCb与过量旦在1100℃反响制得纯硅,已知SiHCb能与H2O强烈反响,在空气中

易自燃。

请答复以下问题：

（1）第①步制备粗硅的化学反响方程式为o

（2）粗硅与HC1反响完全后，经冷凝得到的SiHCb（沸点33.0。（2）中含有少量SiCLt（沸点

57.6。0和HC1（沸点-84.7℃）,提纯SiHCb采纳的方法为。

（3）用SiHCb与过量H2反响制备纯硅的装置如图（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是,装置C中的烧瓶需要加热，其目的是。

②反响一段时间后，装置D中观察到的现象是—，装置D中发生反响的化学方程式为

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，操纵好反响温度以

及。

④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶化，取上层清液后需再参加的试

剂是—（填写字母代号）。

a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2s。3溶液

高温

（答案）（l）SiC）2+2C^Si+2coM2）蒸僧（3）①浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCb气化②有

高温

固体物质生成；SiHCl3+H2Si+3HCI③排尽装置中的空气④bd

（解析）本实验是利用SiHCb和氢气反响制取纯硅，首先在装置A利用稀硫酸和锌粒反响

制取氢气，SiHCb能与HzO强烈反响、在空气中易自燃，所以需要装置B中盛放浓硫酸将

生成的氧气进行枯燥、并用氢气排尽装置中的空气；水浴加热装置C,使SiHCb挥发，和

氢气一同进入石英管中在高温条件下反响制取纯硅。

高温

;

⑴高温下，SiO2和C反响生成Si和CO,反响的化学方程式为SiO2+2C^Si+2COT：

（2）沸点不同的液体混合物可以采纳蒸懦的方法别离，这几种物质沸点不同，所以采纳蒸溜

的方法别离；

(3)①为预防SiHCb与HzO强烈反响，需要枯燥剂枯燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢

气反响，所以装置B中可以盛放浓硫酸；加热装置C中烧瓶，升高温度能使SiHCh气

化，从而使SiHCl3和氢气在D中反响；

高温

②D中发生反响SiHC13+H2^Si+3HCl,Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生

成；

③SiHCh能与H2O强烈反响、在空气中易自燃，且Si是亲氧元素，为预防SiHCh自燃和

Si被氧化，需要排尽装置中的空气；

④假设含铁单质，参加稀盐酸后溶液中应含Fe2+；检验Fe2+先参加KSCN溶液无明显现

象，再参加氯水溶液变红色即可，应选b、d。

例3、含硅元素的化合物广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石.晶体硅(熔点

1410。©用途广泛，制取与提纯方法有多种。

(1)炼钢开始和结束阶段都可能发生反响：Si+2FeO-2Fe+SiC>2,其目的是。

高温

A.得到副产品硅酸盐水泥B.制取Si02,提升钢的硬度

C.除去生铁中过多的Si杂质D.除过量FeO,预防钢变脆

(2)一种由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)T^->SiC14怠SiClJ纯(纯)，在上

述由SiCLj制纯硅的反响中，测得每生成l」2kg纯硅需汲取akJ热量，写出该反响的热化

学方程式：;对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX。以下表达正确的

选项是»

A.NaX易水解

B.SiX,是共价化合物

C.NaX的熔点一般高于SiX4

D.SiF4晶体是由共价键形成的空间网状结构

(3)粗硅经系列反响可生成硅烷(SiH。，硅烷分解也可以生成高纯硅.硅烷的热稳定性弱于

甲烷，所以Si元素的非金属性弱于C元素，用原子结构解释其原因：。

(4)此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCb)，通过反响：

SiHC13(g)+H2(g)USi(s)+3HCl(g)制得高纯硅.不同温度下，SiHCl3的平衡转化率随反响物的

投料比(反响初始时，各反响物的物质的量之比)的变化关系如下图.以下说法正确的选项

siiH(

平

衡

转

化

率

b.横坐标表示的投料比应该是，口、

c.实际生产中为提高SiHCh的利用率，可适当降低压强

(5)硅元素最gao价氧化物对应的水化物是H2SiO3.室温下，O.lmol/L的硅酸钠溶液和

O.lmol/L的碳酸钠溶液，碱性更强的是,其原因是。已知：

H2SiO3：Xai=2.0xl0'°>Ka2=L0xl0」2,H2CO3：Kai=4.3xl07Ks2=5.6X10-L

(答案)(1)CD(2)SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)A//=+0.025akJ/mol；BC(3)C和Si最外层电

子数相同(或“是同主族元素")，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数少于Si")Si元素

的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷(4)ac(5)硅酸钠；硅酸的&2小于碳酸的

a2,硅酸钠更易水解

(解析)(1)炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增

加到规定范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅钵含量的过程，这一过程

根本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧

问加1「可温

化铁水中的碳、硅、镭等元素.化学反响主要是2FeO+Si^2Fe+SiO2、FeO+Mn^

Fe+MnO；在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢

塑性变坏，轧制时易产生裂纹，故炼钢的最后阶段必须参加脱氧剂(例如钵铁、硅铁和铝

高温高温

等)，以除去钢液中多余的氧：Mn+FeO=MnO+Fe,Si+2FeO=SiO2+2Fe,

高温

2Al+3FeOAl2O3+3Fe,故答案选CD：

117x1o3

(2)由题意可知：每生成1.12kg纯硅需汲取akJ热量，即生成•u=40mol纯硅汲取的

28

a_a

热量为akJ热量，则生成Imol纯硅汲取的热量为1.12x103―茄kJ=0.025akJ,所以该反

28

响的热化学方程式：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)A//=+0.025akJ/mol;

A.钠的强酸盐不水解，NaX(NaF除外)不易水解，故A错误；

B.硅的卤化物(SiX”是由非金属元素原子间通过共用电子对形成的化合物，是共价化合

物，故B正确；

C.钠的卤化物(NaX)为离子化合物属于离子晶体，硅的卤化物(SiXi)为共价化合物属于分

子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，即NaX的熔点一般高于SiX4,故C正

确；

D.SiF4晶体是由分子间作用力结合而成，故D错误；

故答案为BC：

(3)C和Si最外层电子数相同(或“是同主族元素")，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数

少于Si")Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷，故硅烷的分解温度

远低于甲烷；

(4)a.因为随着温度的升高，SiHCb的转化率增大，平衡右移，则该反响的平衡常数随温

度升高而增大，故a正确；

b.增大一种反响物的浓度，能提高其它反响物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横

坐标表示的投料比应该是一丁“，故b错误；

n(H2)

c.SiHCb(g)+H2(g)USi(s)+3HCl(g)正向为气体系数增大的方向，降低压强平衡向气体系数

增大方向移动，可以提高SiHCh的利用率，故c正确；

故答案选a、c；

(5)依据所给数据可知：硅酸的a2小于碳酸的心，依据“越弱越水解"可知硅酸钠更易水

解。

易错题通关

1.(2022•广东•高考试题)广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见

证。以下文物主要由硅酸盐制成的是

2.（2022•河北•高考试题）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。以下说法

正确的选项是

A.传统陶瓷是典型的绝缘材料B.陶瓷主要成分为SiO?和MgO

C.陶瓷烧制的过程为物理变化D.白瓷的白色是因铁含量较高

3.（2022•湖北•高考试题）在高温高压下可转变为具有肯定导电性、高硬度的非晶态碳

玻璃。以下关于该碳玻璃的说法错误的选项是

A.具有自范性B.与C6。互为同素异形体

C.含有sp3杂化的碳原子D.化学性质与金刚石有差异

4.（2022・广东•模拟预测）寿山石是中国传统四大印章石之一，含叶蜡石、高岭石等黏土

矿物。以下说法错误的选项是

A.寿山石的硬度与金刚石相当B.叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐

C.寿山石的红色条纹与FezOs含量有关D.寿山石印章要预防与强酸、强碱接触

5.（2022•广东茂名•一模）硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。Si和SiC用于制造

芯片，$22用于制造光纤，NaAiO,用作木材防火剂。以下说法正确的选项是

A.Si在自然界以游离态存在B.Si和SiC具有优良的导电性

C.SiO）不与酸反响D.NaAiCS溶液可与CO?反响

6.（2022•江苏•高考试题）以下说法正确的选项是

A.金刚石与石墨烯中的C-C-C夹角都为120

B.SiHq、SiCl,都是由极性键构成的非极性分子

C.错原子32Ge基态核外电子排布式为4s24P2

D.IVA族元素单质的晶体类型相同

7.（2022,天津天津•二模）氮化硅（熔点1900。。具有高强度、高韧性，通过SiEU与NE发

生反响3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2制得。以下说法错误的选项是

A.Si的电负性小于N的电负性B.SiE的稳定性强于N%的稳定性

C.Si3W属于共价晶体D.SiG为非极性分子

8.12022•河南焦作•一模）2023年12月17日，嫦娥五号带回了近2公斤的月壤样品。将

月壤进行20倍放大后能明显看到褐色的玻璃状物质。以下有关玻璃的说法中正确的选项是

A.一般玻璃的原料是烧碱、石英、石灰石

B.一般玻璃和石英玻璃都属于硅酸盐产品

高温

C.制备一般玻璃时的反响有Na2cCh+SiO2^CO2T+Na2SiO3

D.一般玻璃用于镶嵌建筑物的门窗、墙面，但其不具有保和气防辐射等特征

9.（2022・湖北•天门市教育科学研究院模拟预测）“液态阳光”由中国科学院液态阳光研究

组命名，指的是利用太阳能、风能等可再生能源分解水制氢，再将空气中的CO2加氢制成

CH30H等液体燃料。该过程零污染、零排放，并且可形成循环，是迄今为止人类制备

CH30H最清洁环保的方法之一，以下说法错误的选项是（）

A.即使使用高效催化剂，改变反响历程，CO?和HzO合成CH3OH和。2也为吸热反响

B.Si02的熔点比C02的高，原因是SiCh的分子间作用力更大

C.C02是直线形分子

D.甲醇的沸点介于水和甲硫醇（CH3SH）之间

10.（2022•河北衡水中学一模）无机非金属材料在生产生活中应用广泛。以下说法错误的

选项是

A.玻璃纤维用于高强度复合材料，其主要成分为玻璃

B.陶瓷是一种常见硅酸盐材料，可以用陶瓷烛期熔融纯碱

C.碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，其中石墨烯具有导电性

D.碳化硅俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料

11.（2022・全国•模拟预测）“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。"诗句中的"沙”的主要

成分是SiO?,以下说法错误的选项是

A.SiO?属于酸性氧化物，不与任何酸反响

B.“水玻璃"可以由Si。?与NaOH溶液反响制得

C.SiO?是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一

D.通常所说的“从沙滩到用户"，这句话涉及工业上制备粗硅的工艺

12.（2023•浙江•模拟预测）依据“玉兔二号”提供的一个暗绿色闪光的石块信息进行分

析，发觉石块主要由约45%的斜长石CaAkSiQ、7%的辉石XYAI23siQ6（X、Y为单

核离子,0<1!£1）和6%的橄榄石（乂声24,M为Mg、Fe）组成。以下关于上述“三石”的

说法正确的选项是

A.既是硅酸盐材料，又是金属材料

B.斜长石CaAlaSi20K不稳定易水解

C.假设辉石中n=l、Y为V"时，X可能是Na+

D.橄榄石的氧化物形式肯定为MgOFeOSiO?

13.（2022•山东潍坊三模）白炭黑（可用SiCVnHzO表示其组成）可广泛应用于日用化工、

橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如

下：

〔HQICO,］陆盐触

硅触的了淀卜忘1TR海、烘干i白炭黑

逑液

以下说法错误的选项是

A.硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装

B.沉淀反响的离子方程式为SiO；-+Hq+CO产H2SiO3l+CO^-

C.蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键

D.用稀盐酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀外表的CO；

14.（2022・湖北•模拟预测）石膏、水泥和石灰是传统的无机胶凝材料中的三大支柱。如图

是石膏的局部层状结构，中间的虚线代表层与层的分界线。以下说法错误的选项是（已知:

O硫氧四面体）

B.每个H20连接在1个Ca2+和相邻两层各1个SO：的。上

C.加热石膏，可以破坏层与层之间的氢键，只发生物理变化

D.工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以调节水泥的硬化速度

15.（2022•天津天津•二模）一种碳化硅晶体的晶胞如下图，与金刚石的类似。以下推断正

确的选项是

A.该晶体质软B.熔点：碳化硅〉金刚石

C.该晶体熔融时会破坏极性键D.碳原子轨道的杂化类型为sp杂化

16.（2022•重庆市育才中学模拟预测）单晶硅是信息产业中重要的根底材料。通常用碳在

高温下复原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反响生成四氯化硅

（反响温度450〜500。0,四氯化硅经提纯后用氢气复原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯

化硅的装置示意图。

g

连接

气

尾

理

处

置

装

相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；

②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反响生成相应的氯化物;

③有关物质的物理常数见表：

物质

SiCl4BC13A1C13FeCbPC15

沸点/℃57.712.8—315—

熔点/℃-70.0-107.2———

升华温度/℃——180300162

请答复以下问题：

(1)写出装置A中发生反响的化学方程式—o

(2)装置A中g管的作用是—；装置C中的试剂是—；装置F的作用是一。

(3)常用强碱溶液汲取尾气，反响的离子方程式为—。

(4)装置E中h瓶搜集到的粗产物可通过精储(类似屡次蒸储)得到高纯度四氯化硅，精储后

的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是—(填写元素符号)。

(5)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素复原成Fe2+,再用

KMnC>4标准溶液在酸性条件下进行氧化复原滴定，反响的离子方程式是一。

17.作为推行“低碳经济”的重要科技进步，太阳能光伏发电成为重要的新型能源。太阳能

光伏发电最关键的材料是高纯硅，三氯甲硅烷SiHCh复原法是当前制备高纯硅Si的主要方

法，生产流程示意如下：

(1)石英砂的主要成分是SiO”其能与NaOH反响生成硅酸钠和水，则SiC>2是(酸性

氧化物或碱性氧化物)，写出该反响化学方程式。

(2)“精储”也是蒸储的一种形式，通过蒸储可把液体混合物别离开，原理是利用混合物各

成分的(填“熔点”或"沸点”)不同。

(3)制取粗SiHxCly的反响为：Si+HCLSiHxCly+H式未配平)，该条件下，30LHC1气体和足

量硅充分反响生成lOLSiHxCly气体和10LH?,则SiHxCly化学式为。

(4)整个制备过程必须到达无水无氧，在H?复原SiHCh过程中假设混入。厂除了生成SiO2

外，还可能引起的后果是。

(5)为到达绿色化学和资源综合利用的目的，在生产过程中物质A需要循环使用，A的化学

式是。

18.(2022•湖北•模拟预测)多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及

高纯硅制品的主要原料。

(1)已知多晶硅第三代工业制取流程如下图。

点燃

饱和食盐水Y

立式隔膜电解梢

粗硅aSiHCL—a多品硅

电弧炉流化床反应器还原炉

发生的主要反响

1600~1800℃

电弧炉

SiO2+2CSi+COf

250~300℃

流化床反响器

Si+3HC1SiHCl3+H2

①物质Z的名称是

②用石英砂和焦在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反响的化学方程式为

③在流化床反响的产物中，SiHCb大约占85%,还有SiCL、SiH2c卜、SiH3cl等，有关物

质的沸点数据如表，提纯SiHCb的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和。

物质SiSiCUSiHCbSiH2ckSiH3clHC1SiH4

沸点”235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9

（2）利用晶体硅的粉末与枯燥的氮气在1300〜1400%：下反响，可制取