2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练22 硅 无机非金属材料（含解析）

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1.(2025·广东广州模拟)中华文化源远流长,古人使用不同的材料制作乐器。下列乐器中,主要材质为硅酸盐材料的是( )
2.“价—类”二维图可以表示元素化合价与物质类别之间的关系,图中的a、b、c、d、e代表常见的含碳物质,下列说法错误的是( )
A.由a得到e至少要经过三步化学反应
B.e可能难溶于水
C.c和水反应生成d
D.b和氧气反应生成c
3.(2025·广东江门期初调研)制造芯片的刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合溶液,该工艺涉及的反应为Si+HNO3+6HFH2SiF6+HNO2+H2↑+H2O,下列说法错误的是( )
A.此反应不能在玻璃容器中进行
B.由此反应可判断氢氟酸是强酸
C.氧化性:HNO3>H2SiF6
D.标准状况下,生成1.12 L H2时,转移电子的物质的量为0.2 ml
4.(2025·广东部分学校联考)部分含Ca或含C物质的类别与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.可存在b→c→e→i的转化
B.a可能由电石与水反应制备
C.d可能为二元弱酸
D.能与H2O反应生成h的物质只有g
5.(2025·河南名校联盟联考)材料的开发与研究助力我国航空航天事业飞速发展。下列说法正确的是( )
A.“神舟十六号”宇宙飞船返回舱外表面使用的新型高温结构陶瓷主要成分是硅酸盐
B.火箭芯一级尾段使用的碳纤维材料属于新型无机非金属材料
C.“天问一号”使用的新型SiC增强铝基材料属于新型硅酸盐材料
D.中国空间站核心舱“天和号”推进器的氮化硼陶瓷材料属于传统的无机非金属材料
层次2综合性
6.(2025·四川达州统考)以下是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。
下列说法中不正确的是( )
A.步骤①中反应的化学方程式:SiO2+2CSi+2CO↑
B.工艺流程中,从混合物中分离出SiCl4、SiHCl3的方法为分液
C.由粗硅制备高纯硅的过程中,循环使用的物质主要有HCl和H2
D.若混合物分离后,得到SiCl4、SiHCl3、H2的物质的量之比为1∶1∶1,理论上需要额外补充2 ml H2
7.(2025·河北省级重点高中联考)某小组模拟工业上用SiHCl3与H2在1 357 K的条件下制备高纯硅,实验装置如图所示(加热及夹持装置略去)。
已知:①SiHCl3的沸点为33.0 ℃,易溶于有机溶剂,能与H2O剧烈反应,在空气中易被氧化;②CaCl2+xCH3CH2OHCaCl2·xCH3CH2OH。下列说法错误的是( )
A.装置B中的试剂是碱石灰
B.实验过程中应先打开弹簧夹K1,再加热石英管
C.装置D中反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl
D.装置E中CCl4的作用为防倒吸和吸收多余的SiHCl3
8.(2025·安徽合肥六校联考)H2SO4-SiO2法生产多晶硅的流程如图。下列说法错误的是( )
A.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4
B.合成1反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C.合成2的反应为SiF4+NaAlH4SiH4+NaAlF4
D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物
9.(2025·辽宁十校联合体联考)实验室用H2还原SiHCl3(沸点:31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去),下列说法正确的是( )
A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是热水、浓硫酸
B.实验时,应先加热管式炉,再打开活塞K
C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质,需要用到的试剂为盐酸、H2O2溶液、硫氰化钾溶液
D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨
层次3创新性
10.(12分)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
(1)工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温条件下生成粗硅的化学方程式为 。
(2)电弧炉中,当有1 ml C参与反应时,该反应转移的电子数是 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)还原炉中发生反应的化学方程式为 。
(4)上述工艺生产中可循环使用的物质有 。
(5)工艺师常用氢氟酸来蚀刻玻璃,该反应的化学方程式为 。
(6)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶,进一步脱水处理可得到硅胶,写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式: 。
(7)关于硅及其相关化合物的叙述正确的是 。
A.自然界中存在天然游离态的硅单质
B.已知C与Si的最高正价都是+4价,根据CO2+H2OH2CO3,可类比得到SiO2+H2OH2SiO3
C.硅元素在金属与非金属的分界线处,因此具有弱导电性,一般可用于作为半导体材料
D.SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,所以是两性氧化物
E.玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐材料
参考答案
1.C 解析:青铜编钟的主要材质为青铜,为金属材料,A不符合题意;木笙的主要材质为纤维素,为有机高分子材料,B不符合题意;陶埙的主要材质为陶瓷,为硅酸盐材料,C符合题意;骨笛的主要材质为动物的骨骼,不是硅酸盐材料,D不符合题意。
2.A 解析:a是碳元素的单质,e是一种碳酸盐,从a到e两步即可实现,如碳与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳,二氧化碳与碱反应即可得到碳酸盐,A错误;e可以是碳酸钙、碳酸钡等难溶于水的盐,B正确;c是二氧化碳,d是碳酸,二氧化碳与水反应生成碳酸,C正确;b、c均为含碳的氧化物,b中碳元素显+2价,所以b是一氧化碳,c中碳元素显+4价,所以c是二氧化碳,在点燃的条件下,一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳,D正确。
3.B 解析:氢氟酸能腐蚀玻璃,题中反应不能在玻璃容器中进行,A正确;该反应为氧化还原反应,不能由此反应判断氢氟酸是强酸,B错误;氧化剂的氧化性大于氧化产物,则氧化性:HNO3>H2SiF6,C正确;据关系式Si~HNO3~H2SiF6~HNO2~H2↑~4e-,则标准状况下,生成1.12 L H2(0.05 ml)时,转移电子的物质的量为0.2 ml,D正确。
4.D 解析:由图可知,a为HC≡CH或等氢化物,b为C,c为CO,d为H2C2O4(草酸),e为CO2,f为Ca,g为CaO,h为Ca(OH)2,i为钙盐。b→c→e→i的转化关系为CCOCO2CaCO3,A正确;电石(CaC2)与水反应可以生成HC≡CH,B正确;H2C2O4为二元弱酸,C正确;CaO与水反应可以生成Ca(OH)2,单质Ca与H2O反应也能生成Ca(OH)2,D错误。
5.B 解析:新型高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,不是硅酸盐材料,A错误;新型SiC增强铝基材料属于复合材料,不是硅酸盐材料,C错误;氮化硼陶瓷材料属于新型无机非金属材料,D错误。
6.B 解析:工艺流程中,各物质沸点不同,从混合物中分离出SiCl4、SiHCl3的方法为分馏,B错误;结合反应过程,HCl和H2可循环使用,C正确;根据SiCl4+H2SiHCl3+HCl、SiHCl3+H2Si+3HCl↑,1 ml SiCl4和1 ml SiHCl3完全转化为Si需要3 ml氢气,若SiCl4、SiHCl3、H2的物质的量之比为1∶1∶1,则理论上需要额外补充H2,D正确。
7.A 解析:装置B中盛有无水氯化钙用于吸收挥发的乙醇,防止干扰反应,A错误;为防止装置中空气中的氧气共热反应,应先打开弹簧夹K1,排尽装置中的空气,再加热石英管,B正确;装置D中发生的反应为氢气与三氯硅烷在加热条件下反应生成硅和氯化氢,化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl,C正确;装置E中四氯化碳和水用于吸收未反应的三氯硅烷和反应生成的氯化氢,同时防止极易溶于水的氯化氢与水接触产生倒吸,D正确。
8.A 解析:SiO2不溶于H2SO4,SiO2可溶于HF,A错误;合成1中反应为Na+Al+2H2NaAlH4,Na、Al两种元素化合价升高,H2中氢元素化合价降低,Na、Al是还原剂,H2是氧化剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1,B正确;根据元素守恒,合成2的反应为SiF4+NaAlH4SiH4+NaAlF4,C正确;净化、热解中硅元素化合价降低发生还原反应,生成的多晶硅为还原产物,D正确。
9.C 解析:制备高纯硅的反应为H2+SiHCl3Si+3HCl,在装置Ⅳ中进行,装置Ⅰ的目的是制备氢气,氢气中含有水蒸气,对后续实验产生干扰,必须除去,因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气,即装置Ⅱ中盛放浓硫酸,装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体,因此在水浴中加热,A错误;实验时应先通入氢气,目的是排出装置中的空气,防止发生危险,B错误;硅单质不与盐酸反应,铁与盐酸反应生成Fe2+,Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,Fe3+与KSCN溶液反应,溶液变红色,可以鉴定是否含有铁单质,C正确;用稀NaOH溶液制备氨,需要加热,装置Ⅰ中没有加热装置,因此不能制备氨,D错误。
10.答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑ (2)2NA
(3)SiHCl3+H2Si+3HCl (4)H2、HCl
(5)4HF+SiO2SiF4↑+2H2O
(6)SiO32-+2H+H2SiO3 (7)CE
解析:(1)石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温条件下反应生成粗硅和一氧化碳:SiO2+2CSi+2CO↑。
(2)在电弧炉中,反应中碳元素从0价升高至+2价,当有1 ml C参与反应时,反应中转移的电子数是2NA。
(3)还原炉内H2还原SiHCl3生成高纯硅和氯化氢气体:SiHCl3+H2Si+3HCl。
(4)流化床反应器中发生反应:Si+3HClSiHCl3+H2,还原炉中发生反应:SiHCl3+H2Si+3HCl,所以可以循环使用的物质有H2、HCl。
(5)氢氟酸蚀刻玻璃是氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水:4HF+SiO2SiF4↑+2H2O。
(6)水玻璃是硅酸钠的水溶液,硅酸钠与盐酸反应制取硅酸的离子方程式为SiO32-+2H+H2SiO3。
(7)自然界中不存在天然游离态的硅单质,硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于自然界中,A错误;SiO2不溶于水,也不与水反应,B错误;在元素周期表中,硅元素在金属与非金属的分界线处,一般可用于作为半导体材料,C正确;SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,但SiO2不能与其他酸反应,SiO2为酸性氧化物,D错误;玻璃、水泥、陶瓷都是传统的硅酸盐材料,E正确。
A.青铜编钟
B.木笙
C.陶埙
D.骨笛