2024高考化学一轮复习第一部分考点9硅及其化合物强化训练含解析

PAGE12-考点9硅及其化合物[题组一基础小题]1．下列有关硅及其化合物的说法，正确的是()A．单质硅常用作半导体和光导纤维材料B．硅在自然界中只以化合态的形式存在C．SiO2与纯碱高温生成CO2，说明硅酸的酸性比碳酸强D．SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应答案B解析光导纤维的主要成分是SiO2，A错误；硅在自然界中只以化合态的形式(主要为SiO2和硅酸盐)存在，B正确；SiO2与纯碱在高温下生成CO2气体，气体挥发，生成物浓度减小，促使反应向右移动，不能据此说明硅酸的酸性比碳酸强，事实上碳酸的酸性大于硅酸，C错误；SiO2可与氢氟酸反应，D错误。2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是()A．高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维B．研制开发燃料电池汽车，降低机动车尾气污染，某种程度上可以削减PM2.5污染C．向煤中加入适量石灰石，在煤燃烧时SO2最终生成CaSO3，可削减对大气的污染D．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应主动开发废电池的综合利用技术答案C解析光导纤维的主要成分是SiO2，A正确；PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物，可以由硫和氮的氧化物转化而成，这些污染物往往是由化石燃料的燃烧造成的，B正确；煤燃烧时，SO2与石灰石反应生成的CaSO3会被氧气氧化而最终生成CaSO4，C错误；废旧电池中的重金属会造成土壤和水体的污染，D正确。3．CO2通入下列各溶液中，不行能产生沉淀的是()A．CaCl2溶液 B．石灰水C．饱和Na2CO3溶液 D．Na2SiO3溶液答案A解析A项中因H2CO3的酸性不如盐酸强，所以CO2通入CaCl2溶液中不反应，无沉淀产生；B项中生成CaCO3沉淀；C项中反应为Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3↓，因为NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，且反应中消耗水，所以有NaHCO3析出；D项中因为H2CO3的酸性强于硅酸，所以会发生反应Na2SiO3＋H2O＋CO2=H2SiO3↓＋Na2CO3。4．昆仑玉的主要成分是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用氧化物的形式可表示为()A．CaO·MgO·SiO2·H2OB．2CaO·5MgO·8SiO2·H2OC．2CaO·MgO·SiO2·2H2OD．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O答案B解析硅酸盐改写成氧化物的形式时，书写依次：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·H2O，同时要遵循原子守恒，故选B。5．能证明碳酸比硅酸酸性强的试验事实是()A．H2CO3比H2SiO3受热易分解B．高温下能发生反应Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑C．CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水D．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成答案D解析A项说明的是热稳定性的相对强弱；B项是由于SiO2的熔、沸点高于CO2，不能据此说明碳酸与硅酸酸性的相对强弱；C项只能说明CO2和SiO2的溶解性的相对大小，也不能说明碳酸与硅酸酸性的相对强弱；D项说明碳酸能制硅酸，据此可确定碳酸的酸性比硅酸强。故选D。6．下列关于硅及其化合物的叙述，错误的是()A．硅是良好的半导体材料B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up17(高温))CaSiO3＋CO2↑C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑D．水泥的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2答案D解析硅是良好的半导体材料，A正确；二氧化硅在高温下可以与石灰石反应，B正确；C项是工业制粗硅的反应，C正确；水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，D错误。7．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．图中全部反应都不属于氧化还原反应B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D．一般玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高答案C解析A项SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO↑＋Si、Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up17(高温))SiCl4等是氧化还原反应；B项SiO2用于制造光导纤维；D项玻璃无固定的熔点。8．下列离子方程式不正确的是()A．石英与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OB．硅与烧碱溶液反应：Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋＋2OH－=CaCO3↓＋2H2O＋COeq\o\al(2－,3)D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiOeq\o\al(2－,3)=H2SiO3↓答案C解析当石灰水过量时，NaHCO3中的HCOeq\o\al(－,3)肯定会完全反应转化为COeq\o\al(2－,3)，COeq\o\al(2－,3)再结合Ca2＋生成CaCO3沉淀，正确的离子方程式应为HCOeq\o\al(－,3)＋OH－＋Ca2＋=H2O＋CaCO3↓，C错误。9．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2答案D解析二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键个数之比为1∶4，D错误。10．以下六种饱和溶液①Ba(NO3)2、②Ca(OH)2、③Na2SiO3、④NaAlO2、⑤Na2CO3、⑥NH3和NaCl，分别向其中持续通入CO2，最终得到固体的是()A．①③④⑥ B．②③④⑥C．③④⑤⑥ D．②③④⑤答案C解析CO2与Ba(NO3)2溶液不反应，①错误；将CO2持续通入Ca(OH)2饱和溶液中，起先有沉淀生成，最终会转化为可溶于水的Ca(HCO3)2，②错误；Na2SiO3溶液与CO2作用会得到硅酸白色胶状沉淀，③正确；NaAlO2溶液与CO2作用最终会产生Al(OH)3沉淀，④正确；Na2CO3饱和溶液与足量CO2作用会得到溶解度相对较小的碳酸氢钠，⑤正确；NH3和NaCl饱和溶液中持续通入CO2，最终会产生溶解度相对较小的碳酸氢钠，⑥正确。[题组二高考小题]11．推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)(2024·江苏高考)SiO2熔点高、硬度大，可用于制光导纤维。()(2)(2024·北京高考)向Na2SiO3溶液中通入SO2产生胶状沉淀，证明酸性：H2SO3>H2SiO3。()(3)(2024·江苏高考)元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体。()(4)(2024·江苏高考)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性。()(5)(重庆高考)Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应可得到Ca(OH)2。()(6)(四川高考)硅胶可作袋装食品的干燥剂。()(7)(海南高考)Si和SiO2都用于制造光导纤维。()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×解析纯净的SiO2透亮度高，是很好的光导材料，是用于制造光导纤维的缘由，(1)错误；C的单质还有C60、C70等多种同素异形体，(3)错误；依据“以少定多”的原则，Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应的化学方程式为Ca(HCO3)2＋2NaOH=CaCO3↓＋2H2O＋Na2CO3，(5)错误；Si不能用于制造光导纤维，(7)错误。12．(2024·全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着亲密的关系。下列说法错误的是()A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B．著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，主要化学成分是硅酸盐D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点答案A解析氧化铁的颜色为红棕色，不是青色，A错误。13．(2024·四川高考)依据下列试验操作和现象得出的结论正确的是()选项试验操作现象结论A将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水石灰水变浑浊该溶液中肯定含有COeq\o\al(2－,3)B常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中铁片不溶解常温下，铁与浓硫酸肯定没有发生化学反应C向某食盐溶液中滴加淀粉溶液溶液颜色不变该食盐中肯定没有添加KIO3D向苯酚钠溶液中滴加乙酸溶液溶液变浑浊相同条件下，乙酸的酸性肯定比苯酚强答案D解析气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，该气体可能是CO2或SO2，则原溶液中可能含有COeq\o\al(2－,3)或HCOeq\o\al(－,3)或SOeq\o\al(2－,3)或HSOeq\o\al(－,3)，A错误；常温下，铁片遇浓硫酸发生钝化，是化学改变，B错误；淀粉溶液遇碘单质变蓝，而遇KIO3不变蓝，则溶液不变色，只能证明该食盐中不含碘单质，不能证明该食盐中肯定没有添加KIO3，C错误；溶液变浑浊说明有苯酚生成，可证明酸性：乙酸>苯酚，D正确。[题组三模拟小题]14．(2024·福建厦门适应性考试)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则积累窑中燃薪举火”，“浇水转泑(古同“釉”，主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A．粘土是制砖瓦和水泥的主要原料B．“燃薪举火”使粘土发生困难的物理化学改变C．沙子的主要成分为硅酸盐D．泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦答案C解析“择取无沙粘土而为之”可知，粘土是制砖瓦的主要原料，也是制水泥的主要原料，A说法正确；“燃薪举火”是供应高温的环境，使粘土发生困难的物理化学改变，B说法正确；沙子的主要成分为二氧化硅，C说法错误；粘土中有肯定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价铁，形成青瓦，D说法正确。15．(2024·湖南永州高三模拟)化学与科技、生活亲密相关。下列叙述中正确的是()A．泰国银饰和土耳其彩瓷是“一带一路”沿线国家的特色产品，其主要成分均为金属材料B．从石墨中剥离出的石墨烯薄片能导电，因此是电解质C．中国天眼FAST用到的高性能碳化硅是一种新型的有机高分子材料D．国产大客机大规模运用先进的材料铝锂合金，该合金密度小，强度高答案D解析泰国银饰属于金属材料，土耳其彩瓷主要成分是硅酸盐，故A错误；石墨烯是单质，不属于电解质，故B错误；中国天眼FAST用到的碳化硅是一种新型的无机非金属材料，故C错误；铝、锂的密度较小，且其合金的强度较大，而客机的材料具有密度小，强度高的特点，故D正确。16．(2024·江西八校联考)近年来美国探讨人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是()A．Si24是一种新型化合物B．Si24是硅的一种同素异形体C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同答案B解析Si24是由一种元素组成的单质，不是化合物，A错误；Si24是硅元素形成的一种单质，所以Si24是硅的一种同素异形体，B正确；Si24不与稀硫酸反应，C错误；硅太阳能电池是用半导体原理将光能转化为电能，是物理改变，而原电池是化学能转化为电能，故D错误。[题组一基础大题]17．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～D选项中选择正确答案填入括号内。①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O()②SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑()③SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑()④SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O()A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B．弱氧化性C．酸性氧化物的通性D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来答案①C②D③B④A解析A用来雕刻玻璃，应有氢氟酸(HF)参加反应；B中弱氧化性是指反应物SiO2中Si得电子，化合价降低；C中酸性氧化物的通性是指SiO2与碱的反应；D中对应的挥发性酸酐是CO2。18．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相像。请回答下列问题：(1)单质A的原子结构示意图为________，它的最高化合价为________。(2)B的化学式为________，B的晶体类型为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式为________________________________。(3)C的化学式为________________，D的化学式为__________________。答案(1)＋4(2)SiO2原子晶体SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑(3)CaSiO3Na2SiO3解析硅是地壳中含量仅次于氧的非金属元素，即A为硅，其原子结构示意图为，其最高化合价为＋4价；依据题给框图可推断出B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO；其中SiO2为原子晶体，高温下与碳反应的化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑。[题组二高考大题]19．(2024·全国卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有肯定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。试验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是____________________________，还可运用________代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________。(3)加氨水过程中加热的目的是_____________________________________。沉淀B的主要成分为____________、____________(写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOeq\o\al(－,4)＋H＋＋H2C2O4→Mn2＋＋CO2＋H2O。试验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L－1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为________。答案(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋H2O2(2)SiO2(或H2SiO3)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF=SiF4↑＋3H2O)(3)防止胶体生成，易沉淀分别Al(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%解析(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作加入氨水调整pH＝4～5，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3＋才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋；还可以运用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中，反应的化学方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF=SiF4↑＋3H2O)。(3)盐类水解是吸热反应，上升温度，可防止生成胶体，同时使溶液中的Al3＋、Fe3＋水解程度增大而生成沉淀易于除去，加热的同时还可以加快反应速率；生成的沉淀主要为Al(OH)3、Fe(OH)3。(4)KMnO4与H2C2O4反应时，Mn由＋7价变为＋2价，每个Mn得到5个电子，即每个KMnO4得到5个电子，C由＋3价变为＋4价，每个C失去1个电子，即每个H2C2O4失去2个电子，由得失电子守恒可知，KMnO4与H2C2O4反应的物质的量关系式为2KMnO4～5H2C2O4。由题意知，消耗KMnO4的物质的量为0.0500mol/L×0.036L＝0.0018mol，因此H2C2O4的物质的量为0.0018mol×eq\f(5,2)＝0.0045mol。H2C2O4～CaC2O4，故CaC2O4的物质的量为0.0045mol，Ca的质量为0.0045mol×40g/mol＝0.18g，即水泥样品中钙的质量分数＝eq\f(0.18g,0.400g)×100%＝45.0%。[题组三模拟大题]20．(2024·安徽质检)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高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅。②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up17(300℃))SiHCl3＋H2。③SiHCl3与过量H2在1100℃反应制得纯硅，已知SiHCl3能与H2O猛烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学方程式为______________________________________________________。(2)粗硅与HCl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采纳的方法为__________。(3)用SiHCl3与过量H2反应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中的烧瓶须要加热，其目的是____________________________________________________________________。②反应一段时间后，装置D中视察到的现象是____________________，装置D中发生反应的化学方程式为______________________。③为保证制备纯硅试验的胜利，操作的关键是检查试验装置的气密性，限制好反应温度以及______________________________________________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是________。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液答案(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑(2)蒸馏(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有灰黑色固体物质生成SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1100℃))Si＋3HCl③先通一段时间氢气，排尽装置中的空气④bd解析(1)高温下，SiO2和C反应生成Si和CO，化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑。(2)这几种物质沸点不同，所以可以采纳蒸馏的方法分别。(3)①为防止SiHCl3与H2O猛烈反应，须要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以用作干燥剂；上升温度能使SiHCl3汽化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应。②D中发生反应，SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1100℃))Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有灰黑色固体物质生成。③氢气是可燃性气体，当氢气达到肯定浓度时易发生爆炸，为防止平安事故的发生，所以先通氢气，将装置中的空气排尽后才能对D装置加热。④向溶液中加入强氧化剂，然后加入KSCN溶液检验铁离子，这几种物质中氯水具有强氧化性，可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。21．(2024·湖北调研)硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创建了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采纳化学气相沉积法制Si3N4，在H2的爱护下，使SiCl4与N2反应生成的Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：____________________________________。(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：①整个制备过程必需严格限制无水无氧。SiHCl3遇水猛烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：____________________________。②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在其次轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________(最简整数比)。答案(1)3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl(2)①SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑②5∶1解析(1)依据原子守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)①SiHCl3遇水猛烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；②由题中条件可知，Si(粗)＋3HCleq\o(=,\s\up17(553～573K))SiHCl3＋H21mol3mol1mol1molSiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1373～1453K))Si(纯)＋3HCl1mol1mol3mol由以上数据可知，循环生产中只能产生3mol