碳、硅及无机非金属材料（练习）-2025年高考化学一轮复习（新教材新高考）

第04讲碳、硅及无机非金属材料

目录

01模拟基础练

【题型一】碳及其重要化合物

【题型二】硅的及其重要化合物

【题型三】硅的工业制法

【题型四】硅及其化合物的综合利用

【题型五】硅酸盐材料

02重难创新练

03真题实战练

题型一碳及其重要化合物

1.“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中促进碳中和最直接有效的是（）

A,将重质油裂解为轻质油作为燃料B.大规模开采可燃冰作为新能源

C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D.研发新型催化剂促使CO2转化为甲醇

【答案】D

【解析】A项，将重质油裂解为轻质油作为燃料，实质是长链爆断裂为短链烧，燃烧后排放的CO2的

量并没有改变，A不符合题意；B项，可燃冰是甲烷的结晶水合物，大量开采使用，会产生CO2,不利用碳

中和，B不符合题意；C项，通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，只会减少SO2的排放，但对CO2的排放总

量无影响，C不符合题意；D项，研发催化剂将CO2还原为甲醇，有利于减少CO2的排放，对促进“碳中和”

最直接，D正确；故选D。

2.中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的

是（）

A.金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体

B.在lOOKPa时，Imol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，故金刚石比石墨稳定

C.考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素146c中，中子数为8

D.引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键

【答案】B

【解析】A项，金刚石和石墨均是由C元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，A正确；B项，

能量越低，物质越稳定，因为在lOOKPa时，Imol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，所以可知石墨

比金刚石稳定，B错误；C项，146c的质子数为6,质量数为14,所以中子数=14-6=8,C正确；D项，CO2

可引起温室效应，使全球变暖，其分子中C原子与O原子以共价双键结合，所以含极性共价键，D正确；

故选B。

3.第十三届全国人民代表大会第四次会议政府工作报告指出“要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”，

绿色氢能和液态阳光甲醇可助力完成碳中和目标。下列说法正确的是（）

A.CH30H属于电解质

B.用焦炭与H20反应是未来较好获取氢能的方法

C.压与C02反应，每生成ImolCH30H时转移4mol电子

D.植树造林、节能减排等有利于实现碳中和

【答案】D

【解析】A项，CH30H属于非电解质，A错误；B项，该工艺需消耗大量的能量，不节能，B错误；C

项，每生成ImolCH30H时转移6moi电子，C错误；D项，植树造林、节能减排等有利于实现碳中和，D

正确；故选D。

4.部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是（）

A.固态p可做制冷剂用于人工降雨

B.p转化为r可通过化合反应来实现

C.m转化为n或。的反应均释放能量

D.n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力

【答案】C

【解析】依据价类二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、。为CO、p为CO2、r为碳酸盐。A项，p为

二氧化碳，可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；B项，二氧化碳与氧化钙反应生成盐碳酸钙，是化合反应

实现，B项正确；C项，甲烷转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；D项，碳有多种同素异形体，如金刚

石、石墨等，石墨既存在共价键也存在范德华力，D项正确；故选C。

5.中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2,反应过程如图所示。

下列说法错误的是（）

CaO

A.捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2

B.环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶

C.反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质

D.可用Na2cCh溶液代替NaOH溶液捕捉CCh

【答案】B

【解析】利用NaOH溶液实现“碳捕获”吸收器中，NaOH溶液用喷淋方式加入，增大反应物之间的接触

面积，充分吸收二氧化碳，环节a中，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙

沉淀和氢氧化钠，Na2cCh发生反应的化学方程式为Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3i+2NaOH,CaCO3需从溶液中

过滤出来再高温煨烧，生成的CCh循环使用。A项，NaOH溶液喷成雾状，可增大反应接触面积，提高CCh

吸收率，A正确；B项，环节a为NazCCh和Ca（OH）2生成CaCCh,需从溶液中过滤出来再高温燃烧，故基

本操作不是蒸发结晶，B错误；C项，NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；

D项，Na2cCh可以和CCh反应，因此可用Na2cCh溶液代替NaOH溶液，D正确。故选B。

题型二硅的及其重要化合物

6.（2024•江苏省无锡市江阴市联考）下列有关物质的用途的说法不正确的是（）

A.SiCh可用于制造光导纤维，Si可用于制造计算机芯片

B.天然水晶属于硅酸盐产品

C.石英砂、纯碱和石灰石可用于制造普通玻璃

D.浓HF溶液可用于刻蚀玻璃

【答案】B

【解析】A项，SiCh可用于制造光导纤维，Si是半导体，可用于制造计算机芯片，A正确；B项，天

然水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，B错误；C项，制造普通玻璃的主要原料是石英砂、纯

碱和石灰石，C正确；D项，氢氟酸能和二氧化硅反应生成四氟化硅和水，因此浓HF溶液可用于刻蚀玻璃，

D正确；故选B。

7.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下

列对晶体硅的有关叙述正确的是（）

A.晶体硅的结构与金刚石类似

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.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵

D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电

【答案】A

【解析】A项，晶体硅为正四面体结构，与金刚石类似，A正确；B项，晶体硅常温下可以与氢氟酸反

应，B错误；C项，晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺不复杂，价格不高，已经被普及使用，

C错误；D项，晶体硅有金属光泽，可以导电，但它属于非金属材料，D错误；故选A。

8.（2024・湖北黄冈市三模）ChatGPT是史上月活用户增长最快的消费者应用。下列说法中不正确的是

（）

A.硅晶片是生产芯片的基础材料

B.芯片制造中的“光刻技术”是利用光敏树脂在曝光条件下成像，该过程涉及化学变化

C.硅在自然界中主要以单质形式存在

D.硅是应用最广泛的半导体材料

【答案】C

【解析】A项，硅晶片是优良的半导体材料，是生产芯片的基础材料，故A正确；B项，光敏树脂在

曝光条件下成像时有新物质生成，属于化学变化，故B正确；C项，硅元素是亲氧元素，在自然界中主要

以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，不存在硅单质，故C错误；D项，硅是优良的半导体材料，可用于制造

和生产芯片，故D正确；故选C。

9.硅胶吸附剂的结构如图所示，硅胶常用作干燥剂，在其中添加CoCL可使其指示吸水量，这可用于

判断硅胶是否失效，原理如下：CoC12（蓝色）一CoCb6H2O（粉红色），失效的硅胶可加热再生。下列说法惜

送的是（）□

A.当硅胶变粉红色说明硅胶失效了

B.SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF

C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高

D.当硅胶遇到大量的水分子时，硅胶中的羟基形成了过多氢键从而失去吸附力

【答案】B

【解析】由题中信息可知，硅胶吸水失效后，蓝色的CoC12会转化为粉红色的CoCb6H2O,A项正确；

二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF,B项错误；温度过高，CoCL水解生成Co（OH）2而失去显色

作用，C项正确；由硅胶结构可知，硅胶通过羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到

大量的水分子时，硅胶中的羟基形成了过多氢键从而失去吸附力，D项正确。

10.下列关于二氧化硅的说法正确的是（）

A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸

B.二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆

C.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应

D.用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24L气体（标准状况）时，得至IJ2.8g硅

【答案】C

【解析】二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的

光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误：碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与

碳酸钠溶液反应，但在高温时，二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由化

学方程式SiC）2+2C盘=Si+2coT，可知当生成2.24L（标准状况）即0.1mol气体时，得到0.05mol即1.4g

硅，故D错误。

11.（2024•广东省东莞市开学考试）部分含Si物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确

的是

坛

〈1+4

+3

+2

+1

0

氢化物单质氧化物氧化物钠盐

对应的

水化物

A.化合物c是现代信息技术的基础材料

B.工业制取单质b时同时产生氧化产物CO

C.向溶液中通入CO2,可以实现efd的转化

D.化合物a的热稳定性大于甲烷

【答案】D

【解析】根据价类二维图，a、b、c、d、e分别为SiH4、Si、SiO2>H2SiO3>Na2SiO3oA项，SiC）2是光

导纤维的主要成份，是现代信息技术的基础材料，A正确；B项，工业制取单质b时同时产生氧化产物CO,

SiO2+2C=Si+2CO,B正确；C项，碳酸酸性大于硅酸，可以强酸制弱酸，C正确；D项，SiH4和CH-非

金属性越强，对应气态氢化物越稳定，所以稳定性；SiH4<CH4,D错误；故选D。

题型三硅的工业制法

12.（2024••河南省濮阳市质检）工业制备高纯硅的流程如图所示。下列说法正确的是（）

1800-2000℃300℃1100℃

石英砂粗硅SiHCb高纯硅

焦炭HC1出

①②③

A.反应①的化学方程式为SiO2+C量通Si+CO2T

B.标准状况下，2.24LSiHCb（l）所含分子数约为6.02x1（）22

C.反应②、③均须在无氧环境中进行

D.生成的高纯硅可用做光导纤维

【答案】C

【解析】A项，反应①是SiO2和焦炭在高温下发生反应生成CO和Si,化学方程式为：

SiCb+2c高温Si+2co3故A错误；B项，标准状况下，SiHCb为液态，2.24LSiHCb物质的量不是O.lmol,

故B错误；C项，Si和氧气在300。（2时容易发生反应，而氢气和氧气在1100（时混合易爆炸，因此反应②、

③均须在无氧环境中进行，故C正确；D项，制备光导纤维的为二氧化硅，故D错误；故选C。

13.（2024•山西省部分学校期中调研测试）高纯硅是信息革命的“催化剂”.工业上制备高纯硅的流程如下:

A硅

-A气体X

（高纯）

焦炭气体Y

石英砂fSiHCb

1800~2000℃粗硅HC11100℃

」（纯度为98%）3oo℃」HC1

反应1反应3

反应2，气体Y

下列叙述错误的是（）

A.气体X常作灭火剂，但不能作钠、镁等金属火灾的灭火剂

B.反应2主要作用是除去难熔性杂质

C.用水吸收反应3的尾气时要采用防倒吸装置

D.气体Y是反应2的还原产物，反应3的还原剂

【答案】A

【解析】石英砂的主要成分是二氧化硅，高温下和焦炭反应生成硅和CO,粗硅和氯化氢高温下反应生

成SiHCb和氢气，在高温下SiHCb和氢气发生置换反应生成硅和氯化氢。A项，气体X是CO,属于可燃

性气体，常作灭火剂的二氧化碳，A错误；B项，反应2属于粗硅提纯的第一阶段，主要作用是除去难熔性

杂质，B正确；C项，氯化氢极易溶于水，用水吸收反应3的尾气时要采用防倒吸装置，C正确；D项，氢

气是反应2的还原产物，反应3氢气做还原剂置换出硅，D正确；故选A。

14.（2024•河北省邯郸市二模）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：

下列有关说法正确的是

A.制备粗硅的化学方程式：SiO2+C量疆Si+CO2T

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-

D.SiO2>Si、SiH都属于共价晶体

【答案】C

【解析】石英砂加焦炭在高温条件下反应得到粗硅，粗硅与HC1在573K以上加热生成粗SiHCh，精

储得到纯的SiHCb,在1357K与氢气反应生成高纯硅。A项，制备粗硅的化学方程式为SiO2+2C蜃遢Si+2CO$,

A错误;B项，制备高纯硅的工艺中可循环使用的物质有H2和HC1,B错误；C项，阴极氢气得电子产生

H-,发生的电极反应：H2+2e-=2H-,C正确；D项，SiH4属于分子晶体，D错误。故选C。

15.（2024•北京市西城区一模）硅是电子工业的重要材料。利用石英砂（主要成分为SiO2）和镁粉模拟工业

制硅的流程示意图如下。

已知：电负性：Si<H

下列说法不正确的是（）

A.I中引燃时用镁条，利用了镁条燃烧放出大量的热

B.II中主要反应有：MgO+2HCl=2MgC12+H2O>Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4T

c.为防止siH4自燃，n需隔绝空气

D.过程中含硅元素的物质只体现氧化性

【答案】D

【解析】I中发生的反应有：2Mg+SiO2送签2MgO+Si、2Mg+Si鲤MgzSi；II中MgO、MgzSi与盐酸反

应。A项，因为SiCh与镁反应需要能量，所以I中引燃时用镁条，利用了镁条燃烧放出大量的热，A正确；

B项，因为硅与盐酸不反应，所以n中主要反应有：MgO+2HCl=2MgCl2+H2O,Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4t，

B正确；C项，因为SiH4容易自自燃，所以为防止SiH4自燃，II需隔绝空气，C正确；D项，因为电负性:

Si<H,所以SiH4中硅元素为+4价，而MgzSi中硅元素为-4价，所以在Mg2Si+4HCl=2MgCL+SiH4T中，含

硅元素的物质体现还原性，D错误；故选D。

16.近日，清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验

室制造硅，其流程如图：

制造原理：2Mg+SiO,点做2MgeHSi

除杂原理：Mg2Si+4HCl=2MgC12+SiH4T,MgO+2HCl=MgC12+H2O

下列说法中正确的是（）

A.操作1、操作2均为过滤

B.Sior$m4均含有共价键，等质量的二者分子数之比为8：15

C.点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应为2Mg+Si&Mg2Si

D.当有2moi电子转移时，能生成14gsi

【答案】C

【解析】A项，将溶液和固体分开，采用过滤操作，操作1为过滤，操作2为洗涤和烘干，故A错误;

B项，SiCh是共价晶体，没有分子，故B错误；C项，由除杂原理可知副反应为：2Mg+SiAMg2Si,故C

正确：D项，当有2moi电子转移时，参加反应的Mg物质的量为Imol,能生成0.5mol单质硅，但因有副

反应发生，最终获得的Si的质量少于14g,故D错误；故选C。

17.制造芯片用到高纯硅，用SiHCb（沸点：31.85℃,SiHCL遇水会剧烈反应）与过量H2在1100~1200℃

反应制备高纯硅的装置如下图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列说法错误的是（）

A.I装置可用于二氧化镐固体与浓盐酸反应制备氯气

B.装置n中盛装的是浓H2s04、装置in烧杯盛装的是温度高于32。（2的温水

C.实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管

D.IV中发生反应的化学方程式：SiHCb+H?高温Si+3HC1

【答案】A

【解析】A项，二氧化镒固体与浓盐酸加热反应生成氯气，而I装置没有酒精灯，因此I装置不可用于

二氧化锦固体与浓盐酸反应制备氯气，故A错误；B项，氢气中含有水蒸气，根据SiHCb遇水会剧烈反应,

则装置n中盛装的是浓H2so4,其作用是干燥氢气，根据SiHCb的沸点：31.85℃,则装置IH烧杯盛装的是

温度高于32P的温水，将SiHCb变为气体以便进入到IV中与氢气反应，故B正确；C项，氢气和氧气混

合气体会发生爆炸，因此实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管，

故C正确；D项，根据用SiHCb与过量H2在1100〜1200。（2反应制备高纯硅，因此IV中发生反应的化学方

程式：SiHCh+Ho^mSi+3HC1,故D正确。故选A。

18.工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下：

已知：流化床反应器中的产物除SiC14外，还有SiHCb、SiH2c12、SiH3CkFeCb等。下列说法正确的

是（）

A.电弧炉中发生的反应为C+SiO2"=CO2f+Si

B.SiC14进入还原炉之前需要经过蒸储提纯

C.每生产1mol高纯硅，需要44.8LCb（标准状况）

D.该工艺Si的产率高，符合绿色化学要求

解析：B石英砂与焦炭在高温下发生反应生成粗硅和一氧化碳，电弧炉中发生的反应为2C+

SiO2=^=2COf+Si,A错误;流化床反应器中除SiCL外，还有SiHCb、SiH2cL、SiH3Cl,FeCb等,需要

利用相互溶解的物质沸点不同，经过蒸储提纯，B正确；流化床反应器中的产物有SiCk、SiHCb、SiH2cL、

SiH3CkFeCb等，则每生产1mol高纯硅，需要Ck（标准状况）的体积大于44.8L,C错误；该工艺中产生

氯化氢气体且有氯气的参与，容易造成空气污染，不符合绿色化学要求，D错误。

题型四硅及其化合物的综合利用

19.（2024•福建省南平市芝华中学检测）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

发展过程中创造了一个又一个奇迹。

（1）分别向NazSiCh溶液中加入下列物质，能生成不溶于NaOH溶液的白色沉淀的是。

①K②稀盐酸③CaCb溶液④KNO3溶液

（2）胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁（Mg2Si3（V4H2O）等化合物。写出三硅酸镁的氧化

物形式为o

（3）为什么实验室中盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞（用离子方程式表示）：0

（4）当前制备高纯硅的主要生产过程示意图如下：

石英砂|空，;粗硅|-H?*SiHC%（粗）|精播何SiHCh（纯）|~艮f|高纯硅

①写出制备粗硅的化学反应方程式：o

②高纯硅的用途：=（写出一种）

③整个制备过程必须严格控制无水无氧。压还原SiHCb过程中若混有02,可能引起的后果

是O

【答案】⑴③

（2）2MgO-3SiO2/7H2O

2

（3）SiO2+2OH=SiO3+H2O

（4）SiO2+2CSi+2C0?制作太阳能电池等高温条件下，压遇。2发生爆炸

【解析】（1）①K先与水反应生成氢氧化钾和氢气，而氢氧化钾与NazSiCh不反应，所以不符合题意，故

错误；②盐酸酸性强于硅酸，硅酸钠与盐酸反应生成硅酸，硅酸与氢氧化钠反应生成可溶的硅酸钠，最终

无白色沉淀，故错误；③NazSiCh和CaCL反应生成硅酸钙，而硅酸钙不溶于氢氧化钠，所以能生成不溶于

NaOH溶液的白色沉淀，符合题意，故正确；④NazSiCh溶液和KNCh溶液不反应，不符合题意，故错误；

故选③。（2）硅酸盐用氧化物的形式来表示组成的书写顺序是：活泼金属氧化物一较活泼金属氧化物一非金

属氧化物—二氧化硅一水，三硅酸镁（Mg2Si3（V4H2O）的氧化物形式为2MgO-3SiO2-MH2O；（3）实验室盛放氢

氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，其原因是在常温下，氢氧化钠与玻璃中的二氧化硅缓慢地发生反应，

生成具有粘性的NazSiCh,反应为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2。，离子反应为SiO2+2OH=SiC）32-+H2O；（4）

①石英砂和焦炭在高温下生成粗硅和CO,反应的化学反应方程式：SiCb+2c高温Si+2cOT：②高纯硅的用

途:制作太阳能电池等;③SiHCb遇水剧烈反应生成H2SiO3，HCl和氢气：SiHCb+3H2O=H2SiO31+H2f+3HC1T，

高温条件下，氢气遇氧气易爆炸。

20.(2024•湖南省常德市第一中学月考)硅是地壳中含量第二大的元素，其单质是一种重要的半导体材

料。

(l)28Si是硅的:一种同位素，该Si原子的中子数为。

(2)硅元素在自然界中通常以石英石(SiCh)和硅酸盐的形式存在。已知SiO2是一种酸性氧化物，请写出

其与氢氧化钠溶液反应的离子方程式o

(3)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是(填字母)。

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CO2+H2O=H2cCh,用类比法得知，SiO2+H2O=H2SiO3

C.Na[AlSi3C>8]用氧化物形式表示为NazOAbChPSiO2

D.SiCh既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物

(4)高纯硅单质可由石英砂(主要成分是SiCh)制得，制备高纯硅的主要工艺流程如图所示：

i.硅元素有无定形硅和晶体硅两种单质，它们互为；

ii.流程④的化学反应为置换反应，写出其化学方程式：o

【答案】(1)14

2

(2)SiO2+2OH-=SiO3-+H2O

(3)C

(4)同素异形体SiHCb+H2Asi+3HC1

【解析】SiCh与c在高温下反应生成Si,Si和HC1在300。(2以上反应生成SiHCb,提纯后的SiHCb与

七反应生成高纯硅。(l)Si是14号元素，其原子核内质子数为14,则28si的中子数为28-14=14；⑵已知SiO2

2

是一种酸性氧化物，则SiCh与NaOH反应生成硅酸钠和水，化学反应为SiO2+2OH-=SiO3+H2Oo(3)A项，

硅较为活泼，自然界中不存在天然游离的硅单质，错误；B项，二氧化硅和水不反应，错误；C项，根据各

元素化合价及化学式形式可知，Na[AlSi3(X|用氧化物形式表示为NazOALChPSiCh,正确；D项，SiCh能

和NaOH溶液反应生成盐和水，属于酸性氧化物，二氧化硅能和氢氟酸反应为二氧化硅的特性，错误；故

选C；(4)i.无定形硅和晶体硅为硅的两种不同的单质，互为同素异形体。ii.流程④SiHCb和H2反应生成

Si和HC1,化学方程式为SiHCb+H2Asi+3HC1。

21.(2024•四川省内江市威远中学期中)“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，

再制高纯硅。

I.请回答：

(1)工业制粗硅反应的化学方程式为o

II.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。

FG

b

已知有关信息：

300℃450~500℃

①Si+3HC1^=SiHC!+旦,Si+2C12SiCl4；

②SiCl4遇水剧烈水解，SiC14的熔点、沸点分别为-70.0(、57.7℃o

请回答下列问题:

(2)装无水氯化钙的仪器名称是

(3)若拆去B装置，可能的后果是(写出一个即可)

(4)有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是(写出一个即

可)。

SiCl(g)―-------------------fl

烧碱NH,4(g)一邱-----------宝尸

溶液强热

乙

甲

(5)已知NH4C1在高温条件下易分解生成NH3和HC1。利用SiCL和N%制备新型无机非金属材料(Si3N。

的装置如图乙，写出该反应的化学方程式：o利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的

(填序号)。

【答案】(l)SiO2+2C高温Si+2coT

(2)球形干燥管

(3)HC1和Si反应牛成SiHCh和H2,会使产品纯度降低，或Cl2和比混合共热易发生爆炸

(4)SiCh在收集瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入收集瓶e中，或烧碱溶液中水蒸气进入产品收

集瓶，SiC14发生水解

(5)3SiCl4+4NH3Si3N4+12HClc

【解析】由实验装置图可知，装置A中高铳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中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的无水氯化

钙用于干燥氯气，装置D中氯气与硅高温条件下反应生成四氯化硅，装置E用于冷凝收集四氯化硅，装置

F中用于冷凝回流四氯化硅，提高产品的产率，装置G盛有的碱石灰用于吸收未空气中的水蒸气，防止水

蒸气进入E中导致四氯化硅水解。(1)工业制粗硅的反应为二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，

反应的化学方程式为SiCh+2C高温Si+2co(2)由实验装置图可知，装无水氯化钙的仪器为球形干燥管；

(3)由题给信息可知，若拆去B装置，氯气中混有的氯化氢气体进入D中会与硅高温条件下反应生成三氯硅

烷和氢气，导致实验制得的四氯化硅中混有杂质，且反应生成的氢气和氯气混合共热会发生爆炸；(4)若用

图甲装置替代E、F、G装置，四氯化硅在收集瓶e中液化后，瓶中气体压强减小，氢氧化钠溶液会倒吸入

收集瓶e中，且氢氧化钠溶液产生的水蒸气进入广口瓶e中，会导致四氯化硅发生水解，使得产品不纯；(5)

由题意可知，制备氮化硅的反应为氨气与四氯化硅高温条件下反应生成氮化硅和氯化氢，反应的化学方程

式为3SiC14+4NH3高温SiaN4+12HCl,反应生成的氯化氢极易溶于水，用水吸收氯化氢时，应防止产生倒吸。

22.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造了一个又一个奇迹。

(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护

下，使SiC14与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：。

(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1420。。高温下氧气及水蒸气能

明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：

硅块一•■粉碎---------

氏二(无水氯化都疑卧雁画一氮［炉^

2力600℃：1200—1400℃

蒸一水—X18-36h

|氮化硅水洗H酸洗卜—1

①净化N2和七时,铜屑的作用是,硅胶的作用是0

1

②在氮化炉中发生反应：3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)+3O2(g)A//=-727.5kJ-moF,开始时，严格

控制氮气的流速以控制温度的原因是；体系中要通入适

量的氢气是为了

③X可能是..(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或"氢氟酸')。

(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅:

补充HC1T也h

粗硅

553—573K

反应I—SiHCU

1373~1453K

反应U

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCb遇水剧烈反应，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HC1的利用率为90%,反应

II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充HC1和H2的物质的量之比是。

【答案】(l)3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HC1

(2)①除去原料气中的氧气除去生成的水蒸气

②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触将体系中的氧气转化为水

蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)③硝酸(3)①SiHCb+3H2O=H2SiO31+3HCl+H2f②5:

1

【解析】⑴根据原子守恒可写出该反应的化学方程式：3SiC14+2N2+6H2=Si3N4+12HCl。(2)①由于

氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是

放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气

转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，盐酸

和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅，因此要除去铜应该选择硝酸。(3)①SiHCb遇水剧烈反应生成

H2SiC)3、HCl和氢气：SiHC13+3H2O=H2SiO3j+3HCl+H2T。②反应生成1mol纯硅需补充HC1P3)%--31Jmol,

11

需补充H21P93.75%Jmol,补充HC1与H2的物质的量之比为5：1。

23.我国能够造出几百万一颗的卫星芯片，但是在智能手机芯片上却屡屡遭到美国垄断。制造手机芯

片需要高纯硅，工业上制取高纯硅的流程如图。请根据所学知识回答下列问题。

焦炭

HC1

石

英

砂

高纯硅

(1)石英砂的主要成分为(填化学式)，实验室不能用石英用烟熔融氢氧化钠的原因是

(2)整个过程中可以循环利用的物质为(填化学式)=

(3)晶体硅为灰黑色固体，溶于氢氟酸可生成氢气。写出晶体硅与氢氟酸反应的化学方程式:

(4)某科研团队设计了一种以硅作为基底的微型直接氢气酸性燃料电池，其工作原理如图所示:

硫酸溶液

催化剂层

硅基片

①电池工作时，电子由（填“A”或"B"，下同）电极流向电极。

②电池工作时，B电极上的电极反应式为0

③每转移2moib,A电极消耗标准状况下的O2的体积为L。

【答案】（l）SiO2氢氧化钠能与SiCh发生反应，腐蚀石英用埸

（2）HC1、H2

（3）Si+4HF=SiF-+2H2f

+

（4）BAH2-2e=2H11.2

【解析】（1）石英砂的主要成分为SiO2,石英用烟中SiO2能与NaOH反应生成硅酸钠，氢氧化钠能腐蚀

石英用烟，故不能用石英垣堀熔融NaOH。（2）从制备流程可知，整个过程中可循环利用的物质为HC1和H2。

（3）晶体硅溶于氢氟酸生成氢气和四氟化硅，化学方程式为Si+4HF=SiF/+2H27。（4）①从该燃料电池的工作

原理图可知，A电极上。2得电子转化为H20为原电池正极，B电极上氢气失电子生成氢离子为原电池负极,

故电子从B电极流向A电极。②B电极上抵失电子生成H+,电极反应式为H2-2e=2H+。③A电极上

+

O2+4e-+4H=2H2O,每转移2moi电子，A电极消耗OzOSmol,标准状况下体积为11.2L。

题型五硅酸盐材料

24.（2024•黑龙江省哈尔滨市三模）龙是中华民族精神的象征，以下与龙有关文物的叙述错误的是（）

A.“月白地云龙纹舞丝单朝袍”所使用丝的主要材质为纤维素

B.“东汉玛瑙龙头雕刻品”的主要成分为二氧化硅

C.“战国青铜双翼神龙”的主要材质为铜合金

D.“龙首人身陶生肖俑”是以黏土为主要原料，经高温烧结而成

【答案】A

【解析】A项，月白地云龙纹绛丝单朝袍”所使用丝为蚕丝，主要材质为蛋白质，A错误；B项，玛瑙

的主要成分是SiCh,B正确；C项，青铜主要材质是铜合金，C正确；D项，陶瓷是以黏土为主要原料，

经高温烧结而成，D正确；故选A。

25.（2023•广东省韶关市二模）中国文物具有鲜明的时代特征。下列源自广东韶关的文物的主要成分不

属于硅酸盐的是（）

【答案】c

【解析】A项，清绿地素三彩花卉撇口碗的主要成分为陶瓷，属于硅酸盐，A不符合题意；B项，明代

三彩孩童骑牛陶俑的主要成分为陶瓷，属于硅酸盐，B不符合题意；C项，南朝弦纹三足铜铛的主要成分为

铜，属于金属材料，不属于硅酸盐，C符合题意；D项，东晋咸和二年酱褐釉陶牛车模型的主要成分为陶瓷,

属于硅酸盐，D不符合题意；故选C。

26.（2023•浙江省绍兴高三选考模拟）龙泉窑是中国历史上的一个名窑，是中国制瓷史上延续历史最长

的一个瓷窑系，龙泉窑以烧制青瓷而闻名，下列有关说法错误的是（）

A.高温烧结过程包含复杂的化学变化B.瓷器具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点

C.制作瓷器所用的黏土原料是人工合成的D.瓷器属于硅酸盐产品，含有多种金属元素

【答案】C

【解析】A项，高温烧结过程是许多物理化学变化的综合过程，A正确；B项，陶瓷成分是硅酸盐，经

高温烧结具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点，B正确；C项，黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏

土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，不是人工合成的，C错误；D项，陶瓷主要原料是黏土，属硅酸

盐产品，含有多种金属元素，D正确；故选C。

27.《天工开物》记载：“凡蜒泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则

堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉（主要为青色），与造砖同法”。下列说法错误的是（）

A.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料

B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化

C.沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐

D.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

【答案】C

【解析】制作砖瓦和陶瓷的主要原料是粘土，故A错误；，粘土的主要成分均为硅酸盐，灼烧使粘土发

生复杂的物理化学变化，故B正确；沙子的主要成分是二氧化硅，粘土的主要成分均为硅酸盐，故C错误;

浇水转釉（主要为青色），与造砖同法，所以烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦，故D正确。

28.“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

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

【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制

水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2,

黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。

29.宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇

窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是（）

A.窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化

B.氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料

C.高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物

D.陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸

【答案】C

【解析】不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的

颜色变化称为窑变，故A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，

无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中

含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化

硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。

30.水泥是重要的建筑材料，硅酸盐水泥主要为硅酸二钙QCaOSiCh）、硅酸三钙（3CaOSiO2）＞铝酸三

钙GCaOALCh）。铁铝酸四钙（4CaOAL03-Fe203）和氧化镁等的混合物。《水泥化学分析方法》中用EDTA（一

种常用作滴定金属离子含量的有机物）滴定法测定水泥样品中钙、镁的含量。其过程如图所示：

足量盐—•滤渣

水泥NaOH固体酸酸化倜pH到3

样品熔融钙含量

过滤EDTA滴定钙离子