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专题23 碳、硅及无机非金属材料
1．【2023年广东卷】建设美丽乡村，守护中华家园，衣食住行皆化学。下列说法正确的是
A．千家万户通光纤，光纤的主要材质为 B．乡村公路铺沥青，沥青属于天然无机材料
C．美容扮靓迎佳节，化妆品中的甘油难溶于水 D．均衡膳食助健康，主食中的淀粉可水解为葡萄糖
【答案】D
【解析】A．光纤的主要材质为二氧化硅，A错误；B．沥青属于有机材料，B错误；C．甘油溶于水，C
错误；D．淀粉水解的最终产物为葡萄糖，D正确； 故选D。
2．【2023年湖北卷】工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂 粗硅 高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．1molSi含Si-Si键的数目约为
C．原料气HCl和 应充分去除水和氧气
D．生成 的反应为熵减过程
【答案】B
【解析】A. 和 在高温下发生反应生成 和 ，因此，制备粗硅的反应方程式为
，A说法正确；B. 在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形
成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键， 1mol Si含Si-Si键的数目约为
，B说法错误；C. HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化； 在高
温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与 在高温下反应生成硅和HCl，因此，原
料气HCl和 应充分去除水和氧气 ，C说法正确；D. ，该反应是气体分
子数减少的反应，因此，生成 的反应为熵减过程，D说法正确；综上所述，本题选B。
3．（2021·湖北真题）“碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO 的说法错误的是
2
A．CO 是Ⅴ形的极性分子 B．CO 可催化还原为甲酸
2 2
C．CO 晶体可用于人工增雨 D．CO 是侯氏制碱法的原料之一
2 2
【答案】A【解析】A．CO 的中心原子C的价层电子对数为2，无孤电子对，CO 的空间构型为直线形，其正负电荷
2 2
中心重合，为非极性分子，A项错误；B．CO 可以被H 在催化剂作用下还原为甲酸，B项正确；C．
2 2
固态二氧化碳(干冰)升华时吸热，可用于人工增雨，C项正确；D．侯氏制碱法中发生反应： NaC1 +
HO + NH +CO = NaHCO ↓+NHC1，CO 是生产原料之一，D项正确；故选A。
2 3 2 3 4 2
4．【2022年广东卷】陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用焦炭和石英砂制取粗硅 可制作光导纤维
B 利用海水制取溴和镁单质 可被氧化， 可被还原
C 石油裂解气能使溴的 溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D 水解可生成 胶体 可用作净水剂
【答案】A
【解析】A．焦炭具有还原性，工业上常利用焦炭与石英砂（SiO）在高温条件下制备粗硅，这与SiO 是
2 2
否做光导纤维无因果关系，故A符合题意；B．海水中存在溴离子，可向其中通入氯气等氧化剂将其
氧化为溴单质，再经过萃取蒸馏物理操作分离提纯溴单质，另外，通过富集海水中的镁离子，经过沉
淀、溶解等操作得到无水氯化镁，随后电解熔融氯化镁可制备得到镁单质，陈述I和陈述II均正确，
且具有因果关系，B不符合题意；C．石油在催化剂加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃，从
而使溴的CCl 溶液褪色，陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系，C不符合题意；D．FeCl 溶液中
4 3
铁离子可发生水解，生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，从而可用作净水剂，陈述I和陈述II均正确，
且具有因果关系，D不符合题意；综上所述，答案为A。
5．【2022年江苏卷】周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热 ，
是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面 能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成 (
在水中完全电离为 和 )；1885年德国化学家将硫化锗 与 共热制得了门捷列夫
预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是
A． 与HF溶液反应：
B．高温下 还原 ：
C．铅蓄电池放电时的正极反应：
D．甲烷的燃烧：
【答案】A
【解析】A．由题意可知，二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸 和水，反应的离子方程式为
，故A正确；B．硫化锗与氢气共热反应时，氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢，硫化氢高温下分解生成硫和氢气，则反应的总方程式为 ，故B错误；C．铅
蓄电池放电时，二氧化铅为正极，酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生
成硫酸铅和水，电极反应式为正极反应 ，故C错误；D．由题意可
知，1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ，反应的热化学方程式为
，故D错误；故选A。
6．（2021.1·浙江真题）下列说法不正确的是
A．某些胶态金属氧化物分散于玻璃中可制造有色玻璃
B．通常以海水提取粗食盐后的母液为原料制取溴
C．生物炼铜中通常利用某些细菌把不溶性的硫化铜转化为可溶性铜盐
D．工业制备硝酸的主要设备为沸腾炉、接触室和吸收塔
【答案】D
【解析】A．某些胶态金属氧化物分散于玻璃中可制造有色玻璃，如氧化亚铜分散在玻璃中可以得到红色
的玻璃，三氧化二钴分散在玻璃中可以得到蓝色的玻璃，A说法正确；B．溴虽然被称为“海洋元素”，
但是其在海水中的浓度太小，直接以海水为原料提取溴的成本太高，而海水提取粗食盐后的母液属于
浓缩的海水，其中溴化物的浓度较高，因此，通常以海水提取粗食盐后的母液为原料制取溴，B说法
正确；C．某种能耐受铜盐毒性的细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，从而把不溶性的硫化铜
转化为可溶性的铜盐，因此，其可用于生物炼铜，C说法正确；D．工业制备硝酸的主要设备为氧化
炉（转化器）、热交换器和吸收塔，工业制备硫酸的主要设备为沸腾炉、接触室和吸收塔，D说法不
正确。综上所述，本题选D。
7．（2019·全国高考真题）陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切
的关系。下列说法错误的是
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
【答案】A
【解析】陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制
品。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。A．氧化铁为棕红色
固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，错误；B．秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的
混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，正确；C．陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶
瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，正确；D．陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅
酸盐的化学性质不活泼，具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，正确。故选A。
8．（2018·江苏高考真题）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．NaHCO 受热易分解，可用于制胃酸中和剂
3B．SiO 熔点高硬度大，可用于制光导纤维
2
C．Al O 是两性氧化物，可用作耐高温材料
2 3
D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
【答案】D
【解析】A．NaHCO 能与HCl反应，NaHCO 用于制胃酸中和剂，NaHCO 用于制胃酸中和剂与NaHCO
3 3 3 3
受热易分解没有对应关系；B．SiO 传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO 用于制光导纤维与
2 2
SiO 熔点高硬度大没有对应关系；C．Al O 的熔点很高，用作耐高温材料，Al O 用作耐高温材料与
2 2 3 2 3
Al O 是两性氧化物没有对应关系；D．CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与
2 3
CaO与水反应有对应关系；答案选D。
9．（2020·浙江高考真题） 是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )
A．可发生反应：
B．具有吸水性，需要密封保存
C．能与 ，反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为
【答案】D
【解析】将Ca SiO 改写为氧化物形式后的化学式为：3CaO·SiO ，性质也可与NaSiO 相比较，据此解答。
3 5 2 2 3
A．Ca SiO 与NH Cl反应的方程式为：Ca SiO+4NHCl CaSiO +2CaCl +4NH↑+2H O，A正确；
3 5 4 3 5 4 3 2 3 2
B．CaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；C．亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到
Ca SiO 溶液时，发生反应：3SO +H O+ Ca SiO=3 CaSO+H SiO，C正确；D．盐酸的酸性比硅酸强，
3 5 2 2 3 5 3 2 3
当盐酸与Ca SiO 反应时，发生反应：6HCl+ Ca SiO=3CaCl +H SiO+2H O，D不正确；故选D。
3 5 3 5 2 2 3 2
10．（2019·浙江高考真题）下列说法不正确的是
A．液氯可以储存在钢瓶中
B．天然气的主要成分是甲烷的水合物
C．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
【答案】B
【解析】A．液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，正确；B．天然气的主要成分是甲
烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，错误；C．石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均为二氧化
硅，正确；D．硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，正确。故答案选
B。
11．（2018·海南高考真题）化学与生产生活密切相关，下列说法错误的是
A．NaO 可与CO 反应放出氧气，可用于制作呼吸面具
2 2 2
B．SiO 具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池
2C．聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层
D．氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张．织物等
【答案】B
【解析】A．NaO 可与CO 反应放出氧气，可用于制作呼吸面具，A不符合题意；B．SiO 不导电，可用
2 2 2 2
于制作光导纤维，但光电池的主要成分是硅B，符合题意；C．聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工
反应器的内壁涂层，C不符合题意；D．氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张．织物等，D不符
合题意；故答案为B。
12．（2011·江苏高考真题）下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是
A．常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可用铝制容器贮运浓硫酸
B．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
C．二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
D．铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
【答案】A
【解析】A、因浓硫酸具有强氧化性，能够与大多数金属反应，但遇到金属铝、铁要发生钝化，因此常温
下可用铝、铁制容器贮运浓硫酸，正确；B、二氧化硅能与氢氟酸反应：SiO +4HF═SiF ↑+2H O，错
2 4 2
误；C、二氧化氯可用于自来水的杀菌消毒是因为其具有强氧化性，而不是还原性，错误；D、要减缓
船体的腐蚀，应连接比铁更活泼的金属，如锌等，这是牺牲阳极的阴极保护法，错误；答案为A。
13．（2009·重庆高考真题）材料与化学密切相关，表中对应系错误的是
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
【答案】A
【解析】A．刚玉是三氧化二铝，金刚石是由碳元素组成的单质，而不是三氧化二铝，错误；B．大理石、
石灰石的主要成分是碳酸钙，正确；C．普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，正确；D．沙子、
石英的主要成分是二氧化硅，正确；答案选A。
14．（2015·全国高考真题）食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是
A．硅胶可用作食品干燥剂
B．PO 不可用作食品干燥剂
2 5
C．六水合氯化钙可用作食品干燥剂
D．加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
【答案】C
【解析】A．硅胶多孔，吸附水分能力强，且没有毒，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，A正确；B．PO 是酸性氧化物吸水生成磷酸或偏硫酸，酸有腐蚀性，而偏磷酸有毒，因此不可用作
2 5
食品干燥剂，B正确；C．氯化钙检验吸水性，而六水合氯化钙不具有吸水性，不能用作食品干燥剂，
C错误；D．加工后具有吸水性的植物纤维没有毒，没有腐蚀性，因此可用作食品干燥剂，D正确；
答案选C。
15．（2017·浙江高考真题）下列说法不正确的是( )
A．氯化钠可用于配制生理盐水 B．二氧化硅可用于制造玻璃
C．海水中的钠元素以单质存在 D．氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料
【答案】C
【解析】A．NaCl易溶于水，食盐水可使细菌中细胞脱水，则氯化钠可用于配制生理盐水，正确；B．二
氧化硅与碳酸钠反应，则高温下二氧化硅可用于制造玻璃，正确；C．海水中存在大量NaCl，Na以离
子存在，不能以单质存在，且Na与水反应，错误；D．MgO的熔点高，熔点高的物质可作耐火材料，
则氧化镁（熔点2800℃）是良好的耐高温材料，正确；故选C。
16．（2014·江苏高考真题）下列物质性质与应用对应关系正确的是 ( )
A．晶体硅熔点高、硬度大，可用于制作半导体材料
B．氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂
C．漂白粉在空气中不稳定，可用于漂白纸张
D．氧化铁能与酸反应，可用于制作红色涂料
【答案】B
【解析】A、晶体硅能导电，可用于制作半导体材料，与熔点高硬度大无关系，A不正确；B、氢氧化铝具
有弱碱性，能与酸反应生成铝盐和水，可用于制胃酸中和剂，B正确；C、漂白粉具有强氧化性，可
用于漂白纸张，与其稳定性无关系，C不正确；D、氧化铁是红棕色粉末，可用于制作红色涂料，与
是否能与酸反应无关系，D不正确，答案选B。
17．（2017·北京高考真题）古丝绸之路贸易中的下列商品，主要成分属于无机物的是
A．瓷器 B．丝绸 C．茶叶 D．中草药
【答案】A
【解析】A、瓷器是硅酸盐产品，不含碳元素，不是有机物，是无机物，正确；B、丝绸的主要成分是蛋白
质，是有机物，错误；C、茶叶的主要成分是纤维素，是有机物，错误；D、中草药的主要成分是纤维
素，是有机物，错误；故选A。
18．（2008·广东高考真题）根据陈述的知识，类推得出的结论正确的是（ ）
A．镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO，则钠在空气中燃烧生成的氧化物是NaO
2
B．乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色，则丙烯也可以使其褪色
C．CO 与SiO 化学式相似，则CO 与SiO 的物理性质也相似
2 2 2 2D．金刚石的硬度大，则C 的硬度也大
60
【答案】B
【解析】A、Na在空气中燃烧生成的是NaO，错误；B、乙烯和丙烯均含有碳碳双键，都可使酸性高锰酸
2 2
钾溶液褪色，正确；C、CO 为分子晶体而SiO 为原子晶体，所以它们的物理性质不同，错误；D、金
2 2
刚石是原子晶体，C 为分子晶体，所以C 的硬度小，错误；答案选B。
60 60
19．（2013·上海高考真题）金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。完成下列
填空：
（1）铝原子核外电子云有______种不同的伸展方向，有_____种不同运动状态的电子。
（2）镓（Ga）与铝同族。写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式_____。
（3）硅与铝同周期。SiO 是硅酸盐玻璃（NaCaSi O ）的主要成分，NaCaSi O 也可写成
2 2 6 14 2 6 14
NaO·CaO·6SiO 。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反
2 2
应的化学方程式_______________。长石是铝硅盐酸，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由
钠长石化学式NaAlSi O 可推知钙长石的化学式为________。
3 8
（4）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al+4BaO
3Ba↑+BaO·Al O。常温下Al的金属性比Ba的金属性______________（选填“强”“弱”）。利用上
2 3
述方法可制取Ba的主要原因是__________。
a．高温时Al的活泼性大于Ba b．高温有利于BaO分解
c．高温时BaO·Al O 比Al O 稳定 d．Ba的沸点比Al的低
2 3 2 3
【答案】（1）4 13 （2）GaCl ＋3NH +3H O=3NH Cl+Ga(OH) ↓ （3）SiO＋2NaOH=Na SiO
3 3 2 4 3 2 2 3
＋HO CaAl Si O （4）弱 d
2 2 2 8
【解析】
（1）铝原子核外电子云有s、p，分别有1种、3种，共有4中不同的伸展方向，其核外有13个电子，则
有13种不同运动状态；
（2）类似氯化铝与氨水反应，则镓的氯化物和氨水反应的化学方程式为GaCl ＋
3
3NH +3H O=3NH Cl+Ga(OH) ↓；
3 2 4 3
（3）盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式
为SiO＋2NaOH=Na SiO＋HO；由“长石是铝硅酸盐”，结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠
2 2 3 2
长石的中钠更换为钙，铝硅酸阴离子不变，以及化合物中化合价代数和等于0可得钙长石的化学式为
CaAl Si O；
2 2 8
（4）利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金属活泼性：Al＜Ba；但Al在高温下可将氧化钡中钡置
换出来，原因是Ba的沸点低于铝，高温时Ba转化为气体脱离反应体系，使反应正向进行，故答案为：
弱；d。
20．（2017·全国高考真题）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO，并含有一定量的
2
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
_____________、____________（填化学式）。
（4）草酸钙沉淀经稀HSO 处理后，用KMnO 标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，
2 4 4
滴定反应为：MnO -+H++H C O→Mn2++CO +H O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了
4 2 2 4 2 2
0.0500 mol·L-1的KMnO 溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。
4
【答案】（1）将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ 双氧水(H O) （2）SiO (或HSiO) SiO +4HF
2 2 2 2 3 2
SiF↑+2H O （3）防止胶体生成，易沉淀分离 Fe(OH) Al(OH) （4）45.0%
4 2 3 3
【解析】（1）根据题中信息，水泥中含有一定量的铁、铝、镁等金属氧化物，根据流程需要除去这些杂
质，因为 Fe3+容易在pH较小时以氢氧化物的形式沉淀出来，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存
在的Fe2＋转化成Fe3＋； 加入的物质要具有氧化性，同时不能引入新的杂质，因为过氧化氢被称为绿
色氧化剂，所以可以选择双氧水；
（2）根据水泥中成分，二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅； SiO 溶于氢氟酸，发生的
2
反应是：SiO+4HF SiF↑+2H O
2 4 2
（3）盐类水解是吸热反应，加热可以促进Fe3+、Al3+水解转换为Fe(OH) 、 (OH) ；根据流程图，pH4
3 3
～5时Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B为Fe(OH) 、 (OH) 。
3 3
（4）草酸钙的化学式为CaC O，MnO －作氧化剂，化合价降低5价，HC O 中的C化合价由＋3价→＋4
2 4 4 2 2 4
价，整体升高2价，最小公倍数为10， 因此MnO －的系数为2，HC O 的系数为5，运用关系式法
4 2 2 4
5Ca2+～5HC O～2KMnO
2 2 4 4
n(KMnO)=0.0500mol/L×36.00×10－3mL=1.80×10－3mol
4
n(Ca2+)=4.50×10－3mol
水泥中钙的质量分数为4.50×10－3mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。
21．（2013·海南高考真题）硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛
应用。回答下列问题：
（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能
是_______。
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有_______。
（3）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：
发生的主要反应
电弧炉 SiO+2C Si+2CO↑
2
流化床反应器 Si+3HCl SiHCl +H
3 2
还原炉 SiHCl +H Si+3HCl
3 2
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_______；碳化硅又称
_______，其晶体结构与_______相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl 大约占85%，还有SiCl 、SiHCl、SiHCl等，有关物质的沸点数据如下
3 4 2 2 3
表，提纯SiHCl 的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_______。
3
物质 Si SiCl SiHCl SiHCl SiHCl HCl SiH
4 3 2 2 3 4
沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
③SiHCl 极易水解，其完全水解的产物为_______。
3
（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是_______。
【答案】（1）含有硅、碳的铁合金（或硅铁） （2）石英砂、纯碱和石灰石 （3） ①SiO+3C
2
SiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石（或单晶硅） ②精馏（或蒸馏） ③HSiO（或
4 4
HSiO）、H、HCl （4）H、HCl
2 3 2 2
【解析】
（1）石英砂是SiO，在高温下和木炭发生反应：2C＋SiO 2CO↑＋Si，然后硅和铁形成合金，或者
2 2
是硅、铁、过量的碳形成合金；
（2）制造普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，高温下SiO＋CaCO CaSiO ＋CO，SiO＋
2 3 3 2 2
NaCO NaSiO＋CO；
2 3 2 3 2
（3）①根据信息，在高温下，C和二氧化硅反应生成硅单质，硅单质再和C反应生成碳化硅，故：3C＋
SiO SiC＋2CO，碳化硅俗名金刚砂，属于原子晶体，碳和硅属于同一主族，晶体结构与金刚
2
石或晶体硅相似；
②沉降、冷凝后成分是：SiHCl 、SiCl 、SiHCl，都是液体，因此采用蒸馏的方法提纯，水解的反应方程
3 4 2 2
式：SiHCl ＋HO=HSiO↓＋HCl＋H↑，故HSiO、H、HCl；
3 2 2 3 2 2 3 2（4）2NaCl＋2HO 2NaOH＋H↑＋Cl↑，根据发生的主要反应，可以提供H、HCl。
2 2 2 2
22．（2008·广东高考真题）硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。
三氯甲硅烷(SiHCl )还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
3
①写出由纯SiHCl 制备高纯硅的化学反应方程式_________________________________。
3
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl 遇水剧烈反应生成HSiO、HCl和另一种物质，写出配平
3 2 3
的化学反应方程式_____________________；H 还原SiHCl 过程中若混入O，可能引起的后果是
2 3 2
_____。
（2）下列有关硅材料的说法正确的是_______(填字母)。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
【答案】（1）SiHCl +H Si+3HCl SiHCl +3H O＝HSiO↓+3HCl+H ↑ H 与O 反应爆炸，生
3 2 3 2 2 3 2 2 2
成的水与SiHCl 反应，生成的Si与O 反应生成SiO （2）ABCD
3 2 2
【解析】
（1）①纯SiHCl 制备高纯硅利用的还原剂是氢气，反应的化学反应方程式为SiHCl +H Si+3HCl。
3 3 2
②SiHCl 遇水剧烈反应生成HSiO、HCl和另一种物质，根据原子守恒可知另一种物质是氢气，反应的化
3 2 3
学反应方程式为SiHCl +3H O＝HSiO↓+3HCl+H ↑；H 还原SiHCl 过程中若混入O，可能引起的后果
3 2 2 3 2 2 3 2
是H 与O 反应爆炸，生成的水与SiHCl 反应，生成的Si与O 反应生成SiO。
2 2 3 2 2
（2）A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥，A正确；
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承，B正确；
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维，C正确；
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高，D正确；
E．盐酸与硅不反应，E错误；
答案选ABCD。
23．（2015·海南高考真题）单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X
为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：
（1）能与X发生化学反应的酸是_________；由X制备MgZ的化学方程式为_________。
2
（2）由MgZ生成Y的化学反应方程式为_________，Y分子的电子式为_________。
2
（3）Z、X中共价键的类型分别是_________。【答案】（1）氢氟酸 SiO+Mg O↑+Mg Si （2）MgSi+4HCl=2MgCl +SiH
2 2 2 2 2 4
（3）非极性键、极性键
【解析】单质Z是一种常见的半导体材料，则Z为Si，X为Z的氧化物，则X为SiO，Y为氢化物，分子
2
结构与甲烷相似，则Y为SiH，加热SiH 分解得到Si与氢气。
4 4
（1）能与SiO 发生化学反应的酸是氢氟酸；由SiO 制备MgSi的化学方程式为：SiO+4Mg
2 2 2 2
2MgO+Mg Si。
2
（2）由MgZ生成Y的化学反应方程式为：MgSi+4HCl=2MgCl +SiH ↑，Y为SiH，电子式为 。
2 2 2 4 4
（3）Z为Si，周期表中位于第三周期IVA族，其单质属于原子晶体，化学键类型为非极性共价键；X为
SiO，属于原子晶体，含有的化学键属于极性共价键。
2
