高三化学一轮复习：硅及其化合物 基础题训练

（7）硅及其化合物—2025届高考化学一轮复习基础题训练福建省闽清

高级中学

1.我国著名化学家徐光宪曾指出：“化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。化

学科学是现代科学技术发展的重要基础科学。，，下列说法正确的是（）

A.5G时代某三维存储器能储存海量数据，其半导体衬底材料是Si。？

B.铁磁流体液态机器人中驱动机器人运动的磁铁的主要成分是FezOs

C.三苯基钿在石墨烯中加热得到钿纳米球胶体，钿纳米球的直径在Inm以下

D.氨硼烷（BH3NH3）作为一种储氢材料备受关注，氨硼烷分子中只存在极性共价键

2.我国取得的让世界瞩目的科技成果，化学功不可没。下列说法不正确的是（）

A.“天和核心舱”电推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于有机物

B.“北斗系统”组网成功，北斗芯片中的硅为半导体材料

C.“嫦娥五号”运载火箭用液氧液氢推进剂，产物对环境无污染

D.冬奥会上采用紫外线杀菌技术其原理涉及到了化学变化

3.普通玻璃的主要成分为NazSiOs，CaSiO3^SiO2,它是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成

分为Si。？）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化制得

的。下列说法正确的是（）

A.沸点：SiO2<Na2CO3

B.SiO；的VSEPR模型与空间结构均为平面三角形

C.NazSiOs和CaCC>3分别与足量的稀盐酸反应，反应后均无新的沉淀产生

Si。？的质量为6

4.实验室用H?还原SiHCL（沸点：31.85C）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处

理装置略去），下列说法正确的是（）

石英管

IIIIIIIV

A.装置n、in中依次盛装的是浓HzS。4、冰水

B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K

c.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氟化钾溶液

D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化镂固体反应制备氨

5.物质的组成、结构和性质用途往往相互关联，下列说法不正确的是（）

A.石墨中每层的碳原子的p轨道相互平行而重叠，电子可在碳原子平面运动而导电

B.不锈钢中掺杂的合金元素主要是Cr和Ni,具有很强的抗腐蚀能力

C.玛瑙常无规则几何外形，是由于熔融态的Si。?快速冷却而致

D.“可燃冰”是水分子以氢键相连笼穴内装有甲烷等气体，结构稳定，常温常压下不会分解

6.“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂（主要成分为SiO2）制取高纯硅涉及的主要

反应用流程图表示如下:

①c

石英砂

2000℃

粗硅LHC1

1100℃

一-高纯硅

下列说法中错误的是（）

A.反应①②③均为置换反应

B.SiOz能溶于烧碱溶液和氢氟酸，故为两性氧化物

C.X为co

D.流程中HC1和H?可以循环利用

7.最近，华为Mate60Pro上市，其搭载的新型麒麟9000s芯片，突破了美国的芯片封锁，实现

了智能5G芯片国产化.晶体硅（单质）是芯片的主要成分之一。下列有关说法正确的是（）

A.晶体硅是一种性能优良的半导体材料，它属于非电解质

B.晶体硅、无定形硅是硅元素的同素异形体，二者结构不同

C.光刻胶是制造芯片的关键材料，光刻胶（金属氧化物纳米颗粒）是一种胶体

D.工业粗硅的冶炼方法为SiO2+2C=Si+2COT,在该反应中Si。?作还原剂

8.工业上制备高纯硅，一般需要先制得98%左右的粗硅，再以粗硅为原料制备高纯硅，工艺

流程如下；工业上还以粗硅为原料采用熔融盐电解法制取甲硅烷（SiH4）,电解装置如图所

示：

匣醴1粗断提r瓯国瓯国

H2

二工.....k

...............粗

二二二二二瘫睡二二硅:::

..LULi@_Kci_由IL

下列有关说法正确的是（）

高温

A.制备粗硅的化学方程式：SiO2+C—Si+2CO2T

B.制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质只有HC1

C.阴极发生的电极反应：H2+2e--2H

DM、Si、SiH4都属于共价晶体

9.氮化硅（SisNQ是一种高温结构陶瓷材料，它硬度大、熔点高、化学性质稳定。合成氮化

硅的一种工艺流程如图所示，下列说法正确的是（）

已知：SiCl,在潮湿的空气中易水解，产生白雾，-NH?中各元素的化合价与NH3相同。

A.该流程中可循环使用的物质是NH3

B.第①步反应中产生的气体能使澄清石灰水变浑浊

C.图示①〜④的变化中，属于氧化还原反应的是①②③

D.第③步反应可用氨水代替NH3

10.随着科技的发展，对硅的纯度要求日益提高。某实验室利用区域熔炼技术制高纯硅的装置

剖面图如图1,将含微量杂质硼的硅晶棒装入石英保温管中，利用加热环自左向右缓慢移动

对其进行加热熔炼，已知杂质硼在不同状态的硅中含量分布如图2所示。

温度

加热环移动方向―>

再凝区:熔融区］

石英保温管I凝固

加热环

杂质硼的含餐

图1图2

下列说法中错误的是（）

A.混有杂质硼的硅晶棒熔点低于纯硅

B.熔炼前，石英保温管中应排净空气后充入瀛气

C.熔炼时，加热环移动速度过快可能导致杂质硼分离不彻底

D.熔炼后，硅晶棒纯度右端高于左端

11.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是（）

|粗SQ尸磔的>国-扬^应灼灼烧后

IIII____HII____1

A.X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C02来代替

D.步骤HI若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行

12.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：

HC1H,

电弧炉流化床反应器还原炉

(1600-1800℃)(250-300℃)(1100-1200℃)

（1）工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为

当有ImolC参与反应时，该反应转移的电子数是。

（2）还原炉中发生的化学反应方程式为：。

（3）上述工艺生产中循环使用的物质除Si、Si、SiHCL外，还有o

（4）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为。

（5）工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻

璃和盐酸反应的离子方程式：。

（6）关于硅及其相关化合物的叙述正确的是。

A.自然界中存在天然游离的硅单质

B.已知C与Si的最高正价都是正四价，由于CC>2+H2O=H2co3,用类比法得知，

SiO2+H2O^H2SiO3

C.Na[AS3O8]用氧化物形式表示为Na20-A12O3-6SiO2

D.硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半导体材料

E.SiOz既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物

F.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品

13.硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题：

（1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括、水泥和玻璃。

（2）Si。?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）。

（3）沙子可用作建筑材料和制玻璃的原料，下列说法不正确的是（填字母）。

A.SiC>2能与水反应

B.SiO2在一定条件下能与氧化钙反应

C.SiC>2是制作光导纤维的主要原料

D.SiOz能与稀硫酸反应

（4）硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方

法，生产过程如图：

石英砂粗硅（粗）SiHCl3（纯）晶K>高纯硅

①写出制粗硅的化学方程式。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCL遇水剧烈反应生成HzSiOs、HC1和一种气体

单质，写出发生反应的化学方程式;在制备高纯硅的过程中若混入。2,可能引起的后

果是。

（5）新型陶瓷材料氮化硅（SisNQ可应用于原子反应堆，一种制备氮化硅的反应如下：

3SiO2+6C+2N2=Si3N4+6C00若生成标准状况下33.6LCO时，反应过程中转移的电子

数为______

14.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。

I.第一代电池的光电转换材料是单晶硅。某单晶硅制备工艺中涉及的主要物质转化如下：

石英砂C-----HC1----------H,r-z：-----

（士,注去二0八\-------粗硅-------SiHCl,（g）------=-->图纯硅

（王要成分为S1C）2）2000%：-----300七-------^-11100七--------

iiiiii

（I）下列事实能作为“非金属性C比Si强”的证据的是（填字母）。

a.i中，C做还原剂

b.碳酸的酸性强于硅酸

c.碳酸的热稳定性弱于硅酸

d.元素的电负性C>Si

（2）ii中，ImolSi与3moiHC1反应转移4moi

①SiHCL中，H的化合价为,电负性SiH（填“>”或“<”）。

②该反应的化学方程式为。

（3）iii中，利用物质沸点差异，可直接实现高纯硅与SiHCL的分离，从晶体类型角度解释其

原因：o

n.第二代电池的光电转换材料是一种无机物薄膜，其光电转化率高于单晶硅。

科学家在元素周期表中Si的附近寻找到元素Ga和As（它们在周期表中的位置如图），并制

成它们的化合物薄膜，其晶体结构类似单晶硅。

（4）写出基态Ga原子价层电子排布式0

（5）As的第一电离能比Se大的主要原因是：

（6）下图为碎化钱晶胞示意图，写出其化学式

•碑原子

O像原子

碑化像晶胞示意图

15.以粗盐和石英砂为原料制备纯碱和精硅的流程如下图所示，结合题意回答下列问题:

(1)流程1可在实验室完成，过程如下图所示，若只加一种试剂，则A化学式为

足量足量必8,足以盆殷

aa|——同显，:液

含有1、Mg".

so.YMK于

(2)流程2和流程3也可在实验室模拟完成，具体过程如图所示，则a口通入气

体。

(3)流程4生成的Na2co3,其含有的化学键为。

(4)流程7的化学方程式o

(5)流程9整个制备过程必须严格控制无氧，若混入。2,可能引起的后果是o

(6)制得的精硅含有微量硼，会影响芯片性能。某实验室利用区域熔炼技术制高纯硅的装置

剖面图如图1,将含微量杂质硼的硅晶棒装入石英保温管中，利用加热环自左向右缓慢移动

对其进行加热熔炼，已知杂质硼在不同状态的硅中含量分布如图2所示。

图1图2

下列说法中错误的是O

A.混有杂质硼的硅晶棒熔点低于纯硅

B.熔炼前，可以用普通玻璃管替换石英保温管

C.熔炼时，加热环移动速度过快可能导致杂质硼分离不彻底

D.熔炼后，硅晶棒纯度右端高于左端

答案以及解析

1.答案：D

解析：半导体衬底材料是单晶硅，A项错误；磁铁的主要成分是Fes。4，B项错误；钿纳米球

的直径在1〜lOOrnn之间，C项错误；氨硼烷（BH3NH3）分子中存在B—H、B—N、N—H

键，均是极性共价键，D项正确。

2.答案：A

解析：A.氮化硼陶瓷是新型无机非金属材料，属于无机物，A符合题意；

B.硅单质是常用的半导体材料，可用于制作芯片，B不符合题意；

C.液氧液氢作推进剂，产物是水，对环境没有污染，C不符合题意；

D.当细菌受到紫外线照射后，其核酸会发生化学反应，导致DNA和RNA分子链损坏，细菌

失去生命活力，D不符合题意；

故选Ao

3.答案：B

解析：沸点：SiO2>Na2CO3,A项错误；NazSiOs与足量的稀盐酸反应会生成HzSiOs沉淀，

C项错误；O.lmolSiOz的质量为6g,D项错误。

4.答案：C

高温

解析：A.本题制备高纯硅，反应Hz+SiHCL.Si+BHCl应在装置W中进行，装置I的目的

是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置n的作用是除

去氢气中的水蒸气，即装置n中盛放浓硫酸，装置ni的作用是提供siHCL气体，因此在水浴

中加热，A错误；

B.实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；

C.硅单质不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe?+,Fe?+被H2O2氧化成Fe3+,Fe3+与KSCN溶

液反应，溶液变红色，可以鉴定是否含有铁单质，C正确；

D.用稀NaOH溶液制备氨，需要加热，装置I中没有加热装置，因此不能制备氨，D错误；

故选C。

5.答案：D

解析：A.石墨中每层的碳原子的p轨道相互平行而重叠，故电子可在碳原子平面运动而导

电，A正确；

B.在钢铁中掺杂Cr和Ni形成不锈钢，使其具有很强的抗腐蚀能力，B正确；

C.熔融态的二氧化硅冷却过快得到没有晶体外形的玛瑙，缓慢冷却得到水晶晶体，C正确；

D.常温常压下，冰会融化为水，因此常温常压下可燃冰的结构不稳定，会分解，D错误；

故答案选D。

6.答案：B

解析：A.由分析可知，反应①②③均为置换反应，A正确；

B.SiOz是酸性氧化物，B错误；

C.由分析可知，X为CO,C正确；

D.流程中HC1和H?都是既在反应中使用，又在反应中生成，所以二者都可以循环利用，D正

确；

故选B。

7.答案：B

解析：A.硅是单质，既不属于电解质也不属于非电解质，A错误；

B.晶体硅、无定形硅是硅元素的同素异形体，二者结构不同，B正确；

C.光刻胶（金属氧化物纳米颗粒）是纯净物，不是胶体，C错误；

高温

D.SiC>2+2C:典Si+2cOT中Si元素化合价降低，得电子，Si。2作氧化剂，D错误；

故选B。

8.答案：C

高温

解析：制备粗硅的化学方程式为SiC>2+2c3si+2coT,A项错误；

制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质有H?和HC1,B项错误；

SiH,属于分子晶体，D项错误。

9.答案:A

解析：根据反应3Si（NHk®SisM+ZNHs%流程中可循环使用的物质是NH3,故A正

确；2C+SiC>2之曼Si+2c0个，故B错误；属于氧化还原反应的是①②，C错误；已知

Si。,在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，不能用氨水代替NH3,故D错误。

10.答案：D

解析：A.混有杂质硼的硅晶棒是混合物，熔点低于纯硅，A正确；

B.为避免高温下与氧气反应，熔炼前，石英保温管中应排净空气后充入氮气，B正确；

C.熔炼时，若加热环移动速度过快可能导致硅晶棒未充分熔融，杂质硼分离不彻底，C正

确；

D.熔炼时，加热环自左向右缓慢移动对其进行加热熔炼，熔融态的硅在左侧再凝区凝固，故

熔炼后，硅晶棒纯度左端高于右端，D错误；

故选D。

n.答案：D

解析：由流程图可知，粗SiC>2与NaOH溶液反应得到的X为Na?SiO3溶液，NazSiOs溶液具

有阻燃性，可用作木材防火剂，A正确；

NazSiOs溶液与稀硫酸反应得到的Y为Na2Si()3沉淀，即

Na2SiO3+H2sO4=H2SiO3J+Na2SO4,B正确;

碳酸的酸性比硅酸强，故步骤n中的稀硫酸可用co?替代，c正确；

步骤m中进行的操作是灼烧硅酸固体，若在实验室中完成步骤ni,一般在用烟中进行，D错

误。

高温小

12.答案：(1)SiO2+2C=Si+2COt;2项

高温

(2)SiHCl3+H2Si+3HC1

(3)H2>HC1

(4)4HF+SiO2^SiF；T+2H2O

-+

(5)SiO3+2H^H2SiO3

(6)CDF

解析：(1)用石英砂和过量焦炭高温加热生成粗硅的化学方程式为：

周J温人0+2

SiO2+2C=Si+2COT,2c当有ImolC参与反应时，该反应转移的电子数是

2名；

(2)还原炉中用H?还原SiHCL，生成高纯度的Si单质，发生的化学反应方程式为：

高温

SiHCl3+H2=Si+3HC1；

(3)流化床反应器中发生反应：Si+3HC1—SiHCl3+H2,还原炉中发生反应：

高温

SiHCl3+H2-Si+3HC1,所以可以循环的物质还有H2、HC1；

(4)氢氟酸来雕刻玻璃，氢氟酸和Si。?反应，化学方程式为：4HF+SiO2—SiF4T+2H2O；

+

(5)水玻璃和盐酸反应制取硅酸的离子方程式为：SiO^+2H—H2SiO3；

(6)A.自然界中不存在天然游离的硅单质，硅是以二氧化硅和硅酸盐存在于自然界中，A错

误；

B.SiC^不溶于水，也不与水反应，B错误；

C.根据氧化物的表示方法，Na[AlSi3()8]用氧化物形式表示为Na2O-A12(V6SiO2,C正确；

D.在周期表中，硅元素在金属与非金属的分界线处，因此具有弱导电性，一般可用于作为半

导体材料，D正确；

E.SiOz既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，但SiO?不能与其他酸反应，为酸性氧化

物，E错误；

F.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐产品，F正确。

故选CDFo

13.答案：(1)陶瓷

(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H20

(3)AD

高温

(4)2C+SiO2-2COt+Si；SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2T+3HC1；高温下，凡遇

。2发生爆炸

（5）3

解析：（1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括陶瓷、水泥和玻璃。

（2）Si。?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+H20。

（3）A.SiC>2不能与水反应，A错误;

B.SiOz在高温条件下能与氧化钙反应，B正确；

C.SiC>2是制作光导纤维的主要原料，C正确；

D.SiOz不能与稀硫酸反应，D错误；

故选AD。

（4）①石英砂的主要成分是二氧化硅，与焦炭反应生成硅和CO,反应为：

高温小

2C+SiO2^=2COT+Si；

②SiHCL遇水剧烈反应生成H2SiC>3、HC1和另一种物质，根据硅元素化合价升高，则氢元素

化合价降低生成H2,该化学反应方程式为：SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2T+3HC1；H2

遇。2受热时发生爆炸，所以H?还原SiHCL过程中若混有。2,可能引起的后果是高温下，H2

遇。2发生爆炸。

（5）上述反应中，每生成ImolSijN，即生成6moic0时，电得至U

2moix2x[0-（-3）]=12moi电子，若生成标准状况下33.6LCO时，即生成1.5molCO时，反应

过程中转移的电子数为3义。

14.答案：（1）bd

300℃

（2）1；<；Si+3HCl^=SiHCl3+H2

（3）高纯硅为共价晶体，熔沸点很高，而SiHCL为分子晶体，熔沸点很低

（4）4s24Pl

（5）同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，As的4P轨道为半充满稳定状态，第一

电离能大于同周期相邻元素

(6)GaAs

解析：(1)a.i中C在高温下还原二氧化硅为硅单质，同时生成一氧化碳逸出使得反应能够

进行，不能说明“非金属性C比Si强”，不符合题意；

b.非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，碳酸的酸性强于硅酸，能说明“非金

属性C比Si强”，符合题意；

c.非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强；而碳酸的热稳定性弱于硅酸，不能说明“非金属

性C比Si强”，不符合题意；

d.元素的电负性C>Si,则碳得到电子能力大于硅，能说明“非金属性C比Si强”，符合题意；

故选bd；

(2)①ImolSi与3moiHC1反应转移4moi则反应中硅失去4个电子，化合价由0变为

+4,3分子HC1中1分子HC1中氢得到2个电子，化合价由+1变为1,则SiHC"中，H的化合

价为1,硅显正价、氢显负价，推测电负性Si<H；