新课标届高考化学一轮复习考点9硅及其化合物训练检测.docx

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新课标届高考化学一轮复习考点9硅及其化合物训练检测

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．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是（　　）

A．CO2属于大气污染物

B．酸雨是pH小于7的雨水

C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成

D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧

答案　D

解析　CO2不是大气污染物，也不是导致酸雨的气体，而是导致温室效应的主要气体，A、C错误，D正确；酸雨是指pH<5.6的雨水，B错误。

3．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＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑（　　）

③SiO2＋2C

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　①C　②D　③B　④A

解析　A用来雕刻玻璃，应有氢氟酸（HF）参与反应；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。

4．CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（　　）

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。

5．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·H2O

B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O

C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O

D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O

答案　B

解析　根据硅酸盐改写成氧化物的形式：

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，Ca2Mg5Si8O22（OH）2可表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，故选B。

6．能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是（　　）

A．H2CO3比H2SiO3受热易分解

B．高温下能发生反应Na2CO3＋SiO2

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。

7．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＋CaCO3

CaSiO3＋CO2↑

C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：

SiO2＋2C

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。

8．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．图中所有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．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高

答案　C

解析　A项SiO2＋2C

2CO↑＋Si、Si＋2Cl2

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。

9．下列离子方程式不正确的是（　　）

A．石英与烧碱溶液反应：

SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

B．硅与烧碱溶液反应：

Si＋2OH－＋H2O===SiO

＋2H2↑

C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：

2HCO

＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO

D．往水玻璃中加入盐酸：

2H＋＋SiO

===H2SiO3↓

答案　C

解析　当石灰水过量时，NaHCO3中的HCO

一定会完全反应转化为CO

，CO

再结合Ca2＋生成CaCO3沉淀，正确的离子方程式应为HCO

＋OH－＋Ca2＋===H2O＋CaCO3↓，C错误。

10．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Si3N4

B．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SiO2

D．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。

11．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．①③④⑥B．②③④⑥

C．③④⑤⑥D．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，开始有沉淀生成，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]

12．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）（2018·江苏高考）SiO2熔点高、硬度大，可用于制光导纤维。

（　　）

（2）（2017·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）（2015·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）（2015·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　SiO2硬度大，不是用于制造光导纤维的原因，

（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。

13．（2016·四川高考）根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是（　　）

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CO

或HCO

或SO

或HSO

，A错误；常温下，铁片遇浓硫酸发生钝化，是化学变化，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，不能证明该食盐中一定没有添加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。

14．（2015·江苏高考）在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（　　）

A．粗硅

SiCl4

Si

B．Mg（OH）2

MgCl2（aq）

Mg

C．Fe2O3

FeCl3（aq）

无水FeCl3

D．AgNO3（aq）

[Ag（NH3）2]OH（aq）

Ag

答案　A

解析　粗Si与Cl2在高温下反应生成SiCl4，SiCl4用H2还原生成纯Si和HCl，A正确；制备Mg，应电解熔融的MgCl2，不能有水，B错误；FeCl3溶液在蒸发的过程中，Fe3＋水解生成Fe（OH）3，同时生成的HCl挥发，故得不到无水FeCl3，C错误；蔗糖不能发生银镜反应，D错误。

[题组三　模拟小题]

15．（2019·长春一调）下列关于硅单质及其化合物的说法中，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高纯度的硅广泛用于制作光导纤维　④熔化氢氧化钠固体时，不能使用石英坩埚

A．①③B．②③C．①④D．②④

答案　C

解析　无机非金属材料的主角——硅是构成一些岩石或矿物的主要元素；水晶的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品；光导纤维的主要成分是二氧化硅；石英的主要成分SiO2高温下可与NaOH发生反应生成硅酸钠、水。

16．（2018·山东滕州模拟）多晶硅是单质硅的一种形态，是制造太阳能电池等的主要原料。

已知多晶硅的工业制取流程如图所示：

下列说法错误的是（　　）

A．Y、Z分别为H2、Cl2

B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋2

D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应

答案　B

解析　电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，Y和Z点燃化合，其中Y还能将硅从其化合物中还原出来，这说明Y、Z分别为H2、Cl2，A项正确；制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅：

3C＋SiO2

SiC＋2CO↑，在该副反应中碳既是氧化剂，也是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，B项错误；SiHCl3中H是＋1价，Cl是－1价，则硅元素的化合价为＋2，C项正确；氢气与SiHCl3制备多晶硅的反应为SiHCl3＋H2===Si＋3HCl，属于置换反应，D项正确。

17．（2018·湖北英山一中检测）美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉纤维者患肺癌。

已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22（OH）2，其中x、y的值分别为（　　）

A．5、8B．8、3C．3、8D．8、5

答案　A

解析　Ca为＋2价，Mg为＋2价，Si为＋4价，O为－2价，OH为－1价，根据化学式中元素化合价的代数和为零可列式：

（＋2）×2＋（＋2）×x＋（＋4）×y＋（－2）×22＋（－1）×2＝0，化简得x＋2y＝21。

将四个选项中x、y的值代入，只有A符合。

[题组一　基础大题]

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似。

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＋2C

Si＋2CO↑　（3）CaSiO3　Na2SiO3

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；根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＋2C

Si＋2CO↑。

[题组二　高考大题]

19．（2017·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，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。

实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____________________________，还可使用________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MnO－4＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。

实验中称取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，易沉淀分离　Al（OH）3　Fe（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节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＋；还可以使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，升高温度，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×

＝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＝

×100%＝45.0%。

[题组三　模拟大题]

20．（2018·福州期末）X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。

有关生产过程如下：

为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。

已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可用于制造光导纤维。

按要求回答下列问题：

（1）C的化学式为________；X的化学式为________。

（2）写出下列方程式：

反应①的化学方程式：

__________________________；

反应⑦的离子方程式：

__________________________。

答案　

（1）SiCl4　Si3N4　

（2）Si＋2Cl2

SiCl4　SiO

＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO

解析　本题可从I入手推断，I可用于制造光导纤维，故其为二氧化硅，F为硅酸，H为硅酸钠。

E为HCl，C为四氯化硅，X为Si3N4。

反应①为Si与Cl2反应生成SiCl4，反应⑦为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。

21．（2019·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制Si3N4，在H2的保护下，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整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成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%。

则在第二轮次的生产中，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）根据原子守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。

（2）①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：

SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；②由题中条件可知，

Si（粗）＋3HCl

SiHCl3＋H2

1mol　3mol　　　　　　1mol　1mol

SiHCl3＋H2

Si（纯）＋3HCl

1mol　1mol　　　　　　　　　3mol

由以上数据可知，循环生产中只能产生3molHCl，但HCl的利用率为90%，因此需要增加

－3molHCl，循环生产中只产生1molH2，但H2的利用率为93.75%，因此需要增加

－1molH2，因此，补充投入HCl和H2的物质的量之比是

－3∶

－1＝5∶1。

22．（2018·佛山质检）石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，将初级石墨与活性炭混合通入氯气加热至1500℃得到纯化石墨和气体Ⅰ，对气体Ⅰ的综合利用工艺如下：

注：

SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃。

请回答下列问题：

（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是________________________________________________________________________

________________________。

（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为______________。

（3）由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________。

（4）步骤①为：

________________，所得溶液Ⅳ中的阴离子有______________________。

（5）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为______________________________________，100kg初级石墨最多可获得沉淀Ⅴ的质量为________kg。

答案　

（1）排尽装置中的氧气，防止在高温下与活性炭和石墨反应（或排出装置中的空气，减少C的损失）

（2）CO

（3）SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O

（4）搅拌、静置、过滤　Cl－、AlO

、OH－

（5）AlO

＋CH3COOCH2CH3＋2H2O

CH3COO－＋Al（OH）3↓＋CH3CH2OH　7.8

解析　

（1）石墨和活性炭在高温下可与氧气发生反应，所以通入Cl2前先通一段时间N2的主要目的是排尽装置中的氧气，减少C的损失。

（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO。

（3）由题给信息知，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，所以气体Ⅰ经80℃冷凝后得到的气体Ⅱ中含有SiCl4，由SiCl4得到水玻璃的化学方程式为SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。

（4）气体Ⅰ中的金属氯化物经80℃冷凝后得到固体Ⅲ，所以固体Ⅲ为氯化铝、氯化铁、氯化镁等，氯化铁、氯化镁与过量氢氧化钠溶液反应生成沉淀，而氯化铝与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液，所以搅拌、静置后过滤，所得溶液Ⅳ中的阴离子有Cl－、OH－、AlO

。

（5）加入乙酸乙酯的目的是除去过量的氢氧化钠且加热条件下促进偏铝酸钠水解生成氢氧化铝沉淀：

AlO

＋CH3COOCH2CH3＋2H2O

CH3COO－＋Al（OH）3↓＋CH3CH2OH。

100kg初级石墨中含有5.1kgAl2O3，根据Al元素守恒，知最多可得到Al（OH）3的质量是

×2×78kg＝7.8kg。