高考化学二轮专题大题练习专题11《硅及其化合物》(含详解)

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1．某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。

已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO + PdCl2 + H2O = CO2 + 2HCl + Pd（产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊）。

（1）实验时要通入足够长时间的N2，其原因是________________________。

（2）装置B的作用是____________________________。

（3）装置C、D中所盛试剂分别为___、___，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为____________________________。

（4）该装置的缺点是____________________________。

（5）设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：____________________________。

【答案】  要用氮气将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰  作安全瓶，防止倒吸  澄清石灰水  PdCl2溶液  3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si  没有尾气处理装置将CO吸收  向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸

【解析】(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，高温下，碳与空气中氧气也能反应，所以实验时要将装置液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2+4C2CO2+2CO+3Si，故答案为：澄清石灰水；PdCl2溶液；3SiO2+4C2CO2+2CO+3Si；

(4)一氧化碳有毒，有能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将CO吸收，故答案为：没有尾气吸收装置将CO吸收； 

点睛：解答本题需要注意题干信息的分析判断和应用。本题的易错点是(5)，验证碳酸、硅酸的酸性强弱，要注意避免气体物质的干扰，如果二氧化碳需要制备，则需要除去二氧化碳中的氯化氢杂质。

2．单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭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示意图。

相关信息：①四氯化硅遇水极易水解；②SiCl4沸点为57.7℃，熔点为－70.0℃。请回答：

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式___________________________________________。

（2）装置C中的试剂是______________；装置F的作用是_____________________________；

装置E中的h瓶需要冷却的理由是_____________________________________________。

（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中含有铁元素，为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定。

①反应的离子方程式：______________。

②滴定前是否要滴加指示剂？ _____（填“是”或“否”），请说明理由___________________。

③滴定前检验Fe3＋是否被完全还原的实验操作是__________________________________。

【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O浓硫酸防止空气中的水进入H中产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O否KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点取少量还原后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe3+已完全还原

【解析】

【分析】制四氯化硅是由粗硅与Cl2反应得到的，所以必须先制得Cl2，因SiCl4极易水解，所以Cl2须干燥，再根据表格数据分析提纯SiCl4的方法。

【详解】

（1）装置A是制取氯气的，所以发生反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。（2）四

【点睛】本题考查了实验方案设计，涉及氯气的制法、硅的提纯、氧化还原滴定和离子检验，把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键。

3．硅是最理想的太阳能电池材料，高性能晶硅电池是建立在高质量晶硅材料基础上的。工业上可以用如图所示的流程制取高纯硅。

（1）硅在周期表中的位置是_______________，反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比为：__________________

（2）粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3 (沸点31.8℃)中含有少量SiCl4 (沸点57.6℃)和SiH2Cl2 (沸点8.2℃)、SiH3Cl(沸点-30.4℃)提纯SiHCl3采用的方法为__________，整个过程中可以循环利用的物质X是：_____________（填化学式）

（3）提纯粗硅的过程中必须严格控制无水无氧，原因之一是硅的卤化物极易水解，写出SiCl4遇水剧烈反应的化学方程式___________________________________

（4）硅在有HNO3存在的条件下，可以与HF生成H2SiF6，同时有不溶于水的气体生成，该气体遇空气变为红棕色，硅单质发生的化学方程式为__________________________

（5）某工厂用100吨纯度为75%的石英砂为原料经第一步反应制得的粗硅中含硅28吨，则该过程中硅的产率是：__________（精确到小数点后两位）

【答案】  第三周期第IVA族  1:2  蒸馏或分馏  HCl  SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl或3SiCl4+4H2O=H3SiO4↓+4HCl  3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2O  0.80或80.00%

【解析】(1)硅是14号元素，在周期表中位于第三周期第IVA族，反应1为二氧化硅和碳的反应：

(5)100吨纯度为75%的石英砂中含有二氧化硅的质量为75t，其中含有硅元素75t×=35t，经第一步反应制得的粗硅中含硅28吨，该过程中硅的产率=×100%=80.00%，故答案为：80.00%。

4．中国传统文化是人类文明的瑰宝，古代文献中记载了大量古代化学的研究成果。回答下面问题。

（1）我国最原始的陶瓷约出现在距今12000年前，制作瓷器所用的原料是高岭士，其晶体化学式是Al4[Si4O10](OH)8，用氧化物表示其组成为____。

（2）《本草纲目》中记载：“（火药）乃焰消( KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者。”反应原理为：S+2KNO3+3CK2S+N2↑+2CO2↑，该反应的氧化剂是____ ，反应转移4mol电子时，被S氧化的C有____mol。

（3）我国古代中药学著作《新修本草》记载的药物有844种，其中有关“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如瑁璃…烧之赤色…。”我国早期科技丛书《物理小适-金石类》 记载有加热青矾时的景象：“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，载木不盛。”青矾就是绿矾( FeSO4·7H2O)。根据以上信息，写出“青矾”受热分解的化学方程式____

（4）中国古代第一部药物学专著《神农本革经》记载：“石硫磺(S)…主阴蚀疽痔恶血，坚筋骨，除头秃，能化金银铜铁奇物。”根据以上信息，得出硫磺(S)具有的性质或用途是 _____________。

【答案】Al2O3·2SiO2·2H2OS，KNO31/6或0.17或0.1672FeSO4·7H2OFe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O氧化性  杀菌(剂)或消毒(剂) 

【解析】

【详解】

【点睛】本题考查了硅酸盐的表示形式、氧化还原反应的规律和计算等。本题的易错点为（2），要注意还原剂C被两种物质氧化——S和KNO3，题目只要求被S氧化的C，需要根据S转移的电子守恒求解