高考二轮测试题：4-1 硅

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专题四  常见的非金属及其化合物第一单元  硅一、选择题1．硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列说法中，你认为不妥的是                                                                                                                                             (　　)A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B．自然界中存在大量的单质硅C．硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制D．自然界的硅易开采，且可再生解析　硅在自然界中主要是以化合物的形式存在，硅的含量在地壳中之所以多，是因为沙石的主要成分是二氧化硅。答案　B2．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是                 （    ）A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶解于强酸和强碱D．x等于6答案　C3．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是         (　　)①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素　②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品　③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②    B．②③    C．①④    D．③④解析　硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素；水晶的主要成分为SiO2，②错；制作光导纤维的原料是石英，而不是高纯硅，③错。答案　C4．下列离子方程式书写正确的是                (　　)A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCOB．单质Si与氢氟酸反应：Si＋4HF===H2↑＋SiF4↑C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO＋H2OD．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋2Na＋＋CO解析　A项的反应为2OH－＋CO2===CO＋H2O；B反应中，H2的化学计量数为2；D项中：Na2SiO3为可溶性盐，应该拆开写，并把前后的Na＋去掉，SiO＋H2O＋CO2===CO＋H2SiO3↓。故选C。答案　C5．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是        (　　)选项材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅解析　金刚石是一种碳单质，所以A项错。答案　A6．制造太阳能电池需要高纯度的硅。工业上由粗硅制高纯度硅可通过以下反应实现：①Si+3HCl 300 ℃ SiHCl3+H2②SiHCl3+H2 950 ℃ Si+3HCl下列有关叙述错误的是             (    )A.2个反应都是氧化还原反应B.2个反应都是置换反应C.反应①中Si是还原剂D.上述2个反应互为可逆反应解析　可逆反应是相同的反应条件，故上述反应不是可逆反应。答案　D7．在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是        (　　)①焦炭　②纯碱　③碳酸钙　④氢氟酸　⑤硝酸　⑥氢氧化钠　⑦硫酸钙A．③⑦    B．⑤⑦    C．③⑤    D．⑤⑥答案　B8．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系中错误的是  (　　)选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊不消失NaAlO2溶液B通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊消失。再加入足量NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液解析　向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，生成H2SiO3沉淀再通入CO2沉淀不溶解。答案　B二、非选择题9．单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450 ℃～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：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应生成相应的氯化物③有关物质的物理常数见下表： 物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/ ℃57.712.8－315－熔点/ ℃－70.0－107.2－－－升华温度/ ℃－－180300162请回答下列问题：(1)装置A中g管的作用是________________________________________________________________________；装置C中的试剂是________。(2)甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。方案优点缺点甲  乙  (3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：________________________________________________________________________。(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为________________________________________________________________________。解析　(1)g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。答案　(1)平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下　浓硫酸(2)方案优点缺点甲①收集产品的导管粗，不会堵塞导管②冷凝产品，减少产品损失①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解②尾气没有处理，污染环境乙①有尾气处理装置，注重环保②避免空气中的水蒸气进入装置①产品易堵塞导管②没有冷凝装置，产品易损失(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j(4)SiCl4＋2H2Si＋4HCl10．含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为__________________________________________________________，A与B在原子的电子层结构上的相同点是________________。(2)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是_________________________________________________________________________________________。 (3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。①分别写出生成D和F的化学反应方程式：___________________________________________________________________________________________________________。②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是       (　　)。A．普通玻璃坩埚  B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚  D．铁坩埚(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________。解析　(1)A的单质可作半导体材料，可知A为Si，位于ⅣA族，与之同族且相对原子质量较小的是碳元素，两者共同点是最外层均有4个电子。(2)C为SiO2，易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。(3)SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3(D)和CO2(E)。(4)不论CaCO3过量与否，生成的CO2由CaCO3决定，由关系式CaCO3～CO2得：＝　解得m(CaCO3)＝50 g混合物中石灰石的质量分数为×100%＝50%。答案　(1)ⅣA　　最外层均有4个电子(2)氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓②ABC　(4)50%11．物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸等强酸。A与纯碱熔融反应，生成化合物B，同时放出气体C；把气体C通入B的溶液中，则得到化合物D；D在干燥空气中转变为化合物E；将E加热又得到化合物A。试写出A、B、C、D、E的化学式：A________、B________、C________、D________、E________。解析　A是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物，它能与纯碱熔融反应，而且放出气体C，可初步判断A可能是SiO2，B可能是Na2SiO3，C可能是CO2。若把CO2通入Na2SiO3溶液中，会得到胶状沉淀H4SiO4，H4SiO4在干燥空气中易脱水生成H2SiO3，H2SiO3加热生成SiO2。答案　A：SiO2　B：Na2SiO3　C：CO2　D：H4SiO4E：H2SiO312．硅单质及其化合物应用范围很广。(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备高纯硅。Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；Ⅱ.粗硅与干燥的氯气在450～500 ℃条件下反应制得SiCl4；Ⅲ.SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1 100～1 200 ℃条件下反应制得高纯硅。已知SiCl4沸点为57.6 ℃，能与H2O强烈反应。1 mol H2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2 kJ。请回答下列问题：①第Ⅲ步反应的热化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________________。②整个制备纯硅的过程中必须严格控制在无水无氧的条件下。SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是____________________；H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起的后果是___________________________________________________________。(2)二氧化硅被大量用于生产玻璃。工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高温下完全反应时放出CO2 44 kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，则其中x＝____________。答案　(1)①2H2(g)＋SiCl4(g)Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋240.4 kJ·mol－1　②H2SiO3(或H4SiO4)和HCl　爆炸　(2)4