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易错点 12 硅元素及其化合物
易错题【01】硅及其化合物的性质
(1)自然界中无游离态的硅，通常原子晶体不导电，但硅是很好的半导体材料，是制作光电
池的材料。SiO 不导电，是制作光导纤维的材料。
2
(2)工业上制备粗硅，是用过量的C和SiO 在高温下反应，由于C过量，生成的是CO而不
2
是CO，该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
2
(3)氢氟酸不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液能用玻璃试剂瓶，但不能用玻璃塞。
(4)酸性氧化物一般能与水反应生成酸，但SiO 不溶于水；酸性氧化物一般不与酸作用，但
2
SiO 能与HF反应。
2
(5)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但
却是盐溶液。硅胶(mSiO·nHO)是一种很好的无毒干燥剂。
2 2
(6)H CO 的酸性大于HSiO 的，所以有NaSiO ＋CO(少量)＋HO===H SiO↓＋NaCO ，
2 3 2 3 2 3 2 2 2 3 2 3
但高温下NaCO ＋SiO NaSiO ＋CO↑也能发生，原因可从两方面解释：①硅酸盐
2 3 2 2 3 2
比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO 制得低沸点易挥发的CO 气
2 2
体。
(7)水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材
料。
易错题【02】新型无机非金属材料
材料类型 主要特性 示例 用途
能承受高温，强度 汽轮机叶片、轴承、永久性模具
高温结构陶瓷 氮化硅陶瓷
高 等
半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
易错题【03】常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系
重要性质 主要用途
① 硅是常用半导体材料 用于制造芯片、硅太阳能电池
② SiO 导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维
2
③ 二氧化硫与O 反应 用作葡萄酒中食品添加剂
2
④ 液氨汽化时吸收大量的热 用作制冷剂
⑤ 氢氟酸与玻璃中SiO 反应 用氢氟酸刻蚀玻璃工艺
2
⑥ 次氯酸盐（如NaClO等） 用于漂白棉、麻、纸张等
具有强氧化性
⑦ 硫酸钡难溶于水和盐酸 医疗上用作“钡餐”
易错题【03】（1）硅元素的原子序数为14，基态原子的简化电子排布式为[Ne] 3s23p2，核外电子的空间
运动状态有7种，不成对电子数有2种；单晶硅为原子晶体，晶体中每个Si原子以sp3杂化，
分别与4个相邻的Si 原子形成4个σ键，Si原子的配位数为4，晶体中最小的环是6元环，
1个环中平均含有2Si原子，含Si-Si键数为3。
（2）二氧化硅是直接由原子构成的原子晶体，晶体中Si原子均以sp3杂化，分别与4个O
原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，晶体中的最小环为12元环，其中有6个Si原
子和6个O原子，含有12个Si-O键；每个Si原子被12个环共有，每个O原子被4个环共
有，每个Si-O键被4个环共有，Si原子数与O原子数之比为1：2。二氧化硅不溶于水，熔
沸点和硬度高于分子晶体干冰。
典例分析
例1、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．实验室熔融烧碱时，不可选用陶瓷坩埚
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，主要化学成分是二氧化硅
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
C【解析】A．陶瓷含有二氧化硅，烧碱为氢氧化钠，能够与陶瓷中的二氧化硅反应，熔融
烧碱不能选用玻璃坩埚，故A正确；
B．陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原材料，经过高温烧制而成的产
品，闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，故B正确；
C．陶瓷由黏土经高温烧结而成，主要化学成分是硅酸盐，在新石器时代就已经开始使用，
应用较早，故C错误；
D．硅酸盐材料的化学性质不活泼，具有耐酸碱腐蚀，抗氧化等有点，故D正确。
例2、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl ：Si+3HCl=SiHCl +H
3 3 2
③SiHCl 与过量H 在1 100 ℃反应制得纯硅，已知SiHCl 能与HO强烈反应，在空气中易
3 2 3 2
自燃。
请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为_____。
(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl (沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl (沸点57.6
3 4
℃)和HCl(沸点-84.7 ℃)，提纯SiHCl 采用的方法为_____。
3(3)用SiHCl 与过量H 反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去)：
3 2
①装置B中的试剂是_____，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是______。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是____，装置D中发生反应的化学方程式为
____。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以
及____。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试
剂是____(填写字母代号)。
a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na SO 溶液
2 3
【答案】(1)SiO+2C Si+2CO↑(2)蒸馏(3) ①浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCl 气化②有
2 3
固体物质生成；SiHCl +H Si+3HCl③排尽装置中的空气④bd
3 2
【解析】本实验是利用SiHCl 和氢气反应制取纯硅，首先在装置A利用稀硫酸和锌粒反应
3
制取氢气，SiHCl 能与HO强烈反应、在空气中易自燃，所以需要装置B中盛放浓硫酸将
3 2
生成的氢气进行干燥、并用氢气排尽装置中的空气；水浴加热装置C，使SiHCl 挥发，和
3
氢气一同进入石英管中在高温条件下反应制取纯硅。
(1)高温下，SiO 和C反应生成Si和CO，反应的化学方程式为SiO+2C Si+2CO↑；
2 2
(2)沸点不同的液体混合物可以采用蒸馏的方法分离，这几种物质沸点不同，所以采用蒸馏
的方法分离；
(3)①为防止SiHCl 与HO强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气
3 2
反应，所以装置B中可以盛放浓硫酸；加热装置C中烧瓶，升高温度能使SiHCl 气化，从
3
而使SiHCl 和氢气在D中反应；
3②D中发生反应SiHCl +H Si+3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成；
3 2
③SiHCl 能与HO强烈反应、在空气中易自燃，且Si是亲氧元素，为防止SiHCl 自燃和
3 2 3
Si被氧化，需要排尽装置中的空气；
④若含铁单质，加入稀盐酸后溶液中应含Fe2+；检验Fe2+先加入KSCN溶液无明显现象，
再加入氯水溶液变红色即可，故选b、d。
例3、含硅元素的化合物广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石．晶体硅(熔点
1410℃)用途广泛，制取与提纯方法有多种。
(1)炼钢开始和结束阶段都可能发生反应：Si+2FeO 2Fe+SiO ，其目的是________。
2
A．得到副产品硅酸盐水泥 B．制取SiO，提升钢的硬度
2
C．除去生铁中过多的Si杂质 D．除过量FeO，防止钢变脆
(2)一种由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗) SiCl SiCl (纯) Si(纯)，在上
4 4
述由SiCl 制纯硅的反应中，测得每生成 1.12kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化
4
学方程式：________________；对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX)下列叙述正确的
4
是________________。
A．NaX易水解
B．SiX 是共价化合物
4
C．NaX的熔点一般高于SiX
4
D．SiF 晶体是由共价键形成的空间网状结构
4
(3)粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH)，硅烷分解也可以生成高纯硅．硅烷的热稳定性弱于
4
甲烷，所以Si元素的非金属性弱于C元素，用原子结构解释其原因：_______。
(4)此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl )，通过反应：SiHCl (g)+H(g) Si(s)
3 3 2
+3HCl(g)制得高纯硅．不同温度下，SiHCl 的平衡转化率随反应物的投料比(反⇌应初始时，
3
各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示．下列说法正确的是_______(填字母序号)。a．该反应的平衡常数随温度升高而增大
b．横坐标表示的投料比应该是
c．实际生产中为提高SiHCl 的利用率，可适当降低压强
3
(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是HSiO．室温下，0.1mol/L的硅酸钠溶液和
2 3
0.1mol/L的碳酸钠溶液，碱性更强的是___________，其原因是________________。已知：
HSiO：K =2.0×10﹣10、K =1.0×10﹣12，HCO：K =4.3×10﹣7K =5.6×10 ﹣11。
2 3 a1 a2 2 3 a1 a2
【答案】(1)CD(2)SiCl (g)+2H(g)=Si(s)+4HCl(g) H=+0.025akJ/mol；BC(3)C和Si最外层电
4 2
子数相同(或“是同主族元素”)，C原子半径小于△ Si(或“C原子电子层数少于Si”) Si元素
的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷(4)ac(5)硅酸钠；硅酸的K 小于碳酸的
a2
K ，硅酸钠更易水解
a2
【解析】(1)炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增
加到规定范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程，这一过程
基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧
化铁水中的碳、硅、锰等元素．化学反应主要是2FeO+Si 2Fe+SiO 、FeO+Mn
2
Fe+MnO；在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢
塑性变坏，轧制时易产生裂纹，故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝
等)，以除去钢液中多余的氧：Mn+FeO MnO+Fe，Si+2FeO SiO+2Fe，
22Al+3FeO Al O+3Fe，故答案选CD；
2 3
(2)由题意可知：每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，即生成 =40mol纯硅吸收的
热量为akJ热量，则生成1mol纯硅吸收的热量为 kJ=0.025akJ，所以该反应
的热化学方程式：SiCl (g)+2H(g)=Si(s)+4HCl(g) H=+0.025akJ/mol；
4 2
A．钠的强酸盐不水解，NaX(NaF除外)不易水解△，故A错误；
B．硅的卤化物(SiX)是由非金属元素原子间通过共用电子对形成的化合物，是共价化合物，
4
故B正确；
C．钠的卤化物(NaX)为离子化合物属于离子晶体，硅的卤化物(SiX)为共价化合物属于分
4
子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，即NaX的熔点一般高于SiX，故C正确；
4
D．SiF 晶体是由分子间作用力结合而成，故D错误；
4
故答案为BC；
(3)C和Si最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C原子半径小于Si(或“C原子电子层
数少于Si”) Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷，故硅烷的分解温度
远低于甲烷；
(4)a．因为随着温度的升高，SiHCl 的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度
3
升高而增大，故a正确；
b．增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横
坐标表示的投料比应该是 ，故b错误；
c．SiHCl (g)+H(g) Si(s)+3HCl(g)正向为气体系数增大的方向，降低压强平衡向气体系数
3 2
增大方向移动，可以⇌提高SiHCl 的利用率，故c正确；
3
故答案选a、c；
(5)依据所给数据可知：硅酸的K 小于碳酸的K ，依据“越弱越水解”可知硅酸钠更易水
a2 a2
解。1．（2022·广东·高考真题）广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。
下列文物主要由硅酸盐制成的是
文
物
选 D．铜镀金钟
A．南宋鎏金饰品 B．蒜头纹银盒 C．广彩瓷咖啡杯
项 座
2．（2022·河北·高考真题）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法
正确的是
A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为 和
C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高
3．（2022·湖北·高考真题） 在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态
碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是
A．具有自范性 B．与 互为同素异形体
C．含有 杂化的碳原子 D．化学性质与金刚石有差异
4．（2022·广东·模拟预测）寿山石是中国传统四大印章石之一，含叶蜡石、高岭石等黏土
矿物。下列说法错误的是
A．寿山石的硬度与金刚石相当 B．叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐
C．寿山石的红色条纹与Fe O 含量有关 D．寿山石印章要避免与强酸、强碱接触
2 3
5．（2022·广东茂名·一模）硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。 和 用于制
造芯片， 用于制造光纤， 用作木材防火剂。下列说法正确的是A． 在自然界以游离态存在 B． 和 具有优良的导电性
C． 不与酸反应 D． 溶液可与 反应
6．（2022·江苏·高考真题）下列说法正确的是
A．金刚石与石墨烯中的 夹角都为
B． 、 都是由极性键构成的非极性分子
C．锗原子( )基态核外电子排布式为
D．ⅣA族元素单质的晶体类型相同
7．（2022·天津天津·二模）氮化硅(熔点1900℃)具有高强度、高韧性，通过SiH 与NH 发
4 3
生反应3SiH+4NH=Si N+12H 制得。下列说法错误的是
4 3 3 4 2
A．Si的电负性小于N的电负性 B．SiH 的稳定性强于NH 的稳定性
4 3
C．Si N 属于共价晶体 D．SiH 为非极性分子
3 4 4
8．（2022·河南焦作·一模）2020年12月17日，嫦娥五号带回了近2公斤的月壤样品。将
月壤进行20倍放大后能明显看到褐色的玻璃状物质。下列有关玻璃的说法中正确的是
A．普通玻璃的原料是烧碱、石英、石灰石
B．普通玻璃和石英玻璃都属于硅酸盐产品
C．制备普通玻璃时的反应有NaCO + SiO CO↑+ Na SiO
2 3 2 2 2 3
D．普通玻璃用于镶嵌建筑物的门窗、墙面，但其不具有保温和防辐射等特征
9．（2022·湖北·天门市教育科学研究院模拟预测）“液态阳光”由中国科学院液态阳光研
究组命名，指的是利用太阳能、风能等可再生能源分解水制氢，再将空气中的CO 加氢制
2
成CHOH等液体燃料。该过程零污染、零排放，并且可形成循环，是迄今为止人类制备
3
CHOH最清洁环保的方式之一，下列说法错误的是（ ）
3
A．即使使用高效催化剂，改变反应历程，CO 和HO合成CHOH和O 也为吸热反应
2 2 3 2
B．SiO 的熔点比CO 的高，原因是SiO 的分子间作用力更大
2 2 2
C．CO 是直线形分子
2
D．甲醇的沸点介于水和甲硫醇( CH SH)之间
3
10．（2022·河北衡水中学一模）无机非金属材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的
是A．玻璃纤维用于高强度复合材料，其主要成分为玻璃
B．陶瓷是一种常见硅酸盐材料，可以用陶瓷坩埚熔融纯碱
C．碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，其中石墨烯具有导电性
D．碳化硅俗称金刚砂，可用作砂纸、砂轮的磨料
11．（2022·全国·模拟预测）“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的
主要成分是 ，下列说法错误的是
A． 属于酸性氧化物，不与任何酸反应
B．“水玻璃”可以由 与NaOH溶液反应制得
C． 是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一
D．通常所说的“从沙滩到用户”，这句话涉及工业上制备粗硅的工艺
12．（2021·浙江·模拟预测）根据“玉兔二号”提供的一个暗绿色闪光的石块信息进行分
析，发现石块主要由约 的斜长石( )、 的辉石 ( 、 为单
核离子， )和 的橄榄石( ， 为 、 )组成。下列关于上述“三石”
的说法正确的是
A．既是硅酸盐材料，又是金属材料
B．斜长石( )不稳定易水解
C．若辉石中 、 为 时， 可能是
D．橄榄石的氧化物形式一定为
13．（2022·山东潍坊·三模）白炭黑(可用 表示其组成)可广泛应用于日用化工、
橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如下：下列说法错误的是
A．硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装
B．沉淀反应的离子方程式为
C．蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键
D．用稀盐酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的
14．（2022·湖北·模拟预测）石膏、水泥和石灰是传统的无机胶凝材料中的三大支柱。如
图是石膏的部分层状结构，中间的虚线代表层与层的分界线。下列说法错误的是(已知：
：HO、 ：Ca2+、 ：硫氧四面体)
2
A．无水CaSO 可以用作干燥剂
4
B．每个HO连接在1个Ca2+和相邻两层各1个SO 的O上
2
C．加热石膏，可以破坏层与层之间的氢键，只发生物理变化
D．工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以调节水泥的硬化速度
15．（2022·天津天津·二模）一种碳化硅晶体的晶胞如图所示，与金刚石的类似。下列判
断正确的是A．该晶体质软 B．熔点：碳化硅＞金刚石
C．该晶体熔融时会破坏极性键 D．碳原子轨道的杂化类型为sp杂化
16．（2022·重庆市育才中学模拟预测）单晶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表：
物质 SiCl BCl AlCl FeCl PCl
4 3 3 3 5
沸点/℃ 57.7 12.8 — 315 —
熔点/℃ －70.0 －107.2 — — —
升华温度/℃ — — 180 300 162
请回答下列问题：
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式____。
(2)装置A中g管的作用是___；装置C中的试剂是___；装置F的作用是____。
(3)常用强碱溶液吸收尾气，反应的离子方程式为___。
(4)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，除铁元素外可能还含有的元素是___(填写元素符号)。(5)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
KMnO 标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是___。
4
17．作为推行“低碳经济”的重要科技进步，太阳能光伏发电成为重要的新型能源。太阳
能光伏发电最关键的材料是高纯硅，三氯甲硅烷( )还原法是当前制备高纯硅( )的主
要方法，生产流程示意如下：
(1)石英砂的主要成分是 ，其能与 反应生成硅酸钠和水，则 是_______(酸性
氧化物或碱性氧化物)，写出该反应化学方程式_______。
(2)“精馏”也是蒸馏的一种形式，通过蒸馏可把液体混合物分离开，原理是利用混合物各
成分的_______(填“熔点”或“沸点”)不同。
(3)制取粗 的反应为： (未配平)，该条件下， 气体和足
量硅充分反应生成 气体和 ，则 化学式为_______。
(4)整个制备过程必须达到无水无氧，在 还原 过程中若混入 ，除了生成 外，
还可能引起的后果是_______。
(5)为达到绿色化学和资源综合利用的目的，在生产过程中物质A需要循环使用，A的化学
式是_______。
18．（2022·湖北·模拟预测）多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池
及高纯硅制品的主要原料。
(1)已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。发生的主要反应
电弧炉
SiO+2C Si+CO↑
2
流化床反应器
Si+3HCl SiHCl +H
3 2
①物质Z的名称是_______。
②用石英砂和焦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_______
③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
3 4 2 2 3
的沸点数据如表，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
(2)利用晶体硅的粉末与干燥的氮气在1300~1400℃下反应，可制取结构陶瓷材料氮化硅
(Si N)。现用如图所示装置(部分仪器已省略)制取少量氮化硅。
3 4
①装置II中所盛试剂为_______。
②装置I和装置皿均需要加热，实验中应先_______(填“皿”或“I”)的热源。(3)由晶体硅制成的n型半导体、p型半导体可用于太阳能电池。一种太阳能储能电池的工
作原理如图所示，已知锂离子电池的总反应为：Li NiO+xLiC LiNiO +xC 。
1-x 2 6 2 6
完成下列问题。
①该锂离子电池充电时，n型半导体作为电源_______.(填“正”或“负”)极。
②该锂离子电池放电时，b极上的电极反应式为_______。
20. 硅及其化合物广泛应用于太阳能的利用、光导纤维及硅橡胶的制备等．
纯净的硅是从自然界中的石英矿石（主要成分为SiO）中提取．高温下制取纯硅有如下反
2
应（方法Ⅰ）：
①SiO
2
（s）+2C（s）⇌Si（s）+2CO（g）
②Si（s）+2Cl
2
（g）⇌SiCl
4
（g）
③SiCl （g）+2H （g）→Si（s）+4HCl（g）
4 2
完成下列填空：
（1）硅原子核外有______ 种不同能级的电子，最外层p电子有______种自旋方向；SiO
2
晶体中每个硅原子与______个氧原子直接相连。
（2）单质的还原性：碳______硅（填写“同于”、“强于”或“弱于”）．从平衡的视角
而言，反应①能进行的原因是______。
（3）反应②生成的化合物分子空间构型为；该分子为______分子（填写“极性”或“非极
性”）。
（4）某温度下，反应②在容积为V升的密闭容器中进行，达到平衡时Cl 的浓度为a
2
mol/L．然后迅速缩小容器容积到0.5V升，t秒后重新达到平衡，Cl 的浓度为b mol/L．则：
2
a______b（填写“大于”、“等于”或“小于”）。
（5）在t秒内，反应②中反应速率v（SiCl ）=______（用含a、b的代数式表示）。
4
（6）工业上还可以通过如下反应制取纯硅（方法Ⅱ）：④Si（粗）+3HCl（g） SiHCl （l）+H （g）+Q（Q＞0）
3 2
⑤SiHCl （g）+H （g） Si（纯）+3HCl（g）
3 2
提高反应⑤中Si（纯）的产率，可采取的措施有：______、______。
参考答案
1．C【详解】A．鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面，经过烘烤，汞蒸发
而金固结于器物上的一种传统工艺，其中不含硅酸盐，故A项不符合题意；
B．蒜头纹银盒中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，故B项不符合题意；
C．广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，故C项符合题
意；
D．铜镀金钟座是铜和金等制得而成，其中不含硅酸盐，故D项不符合题意；
综上所述，答案为C。
2．A【详解】A．陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器
的开关外包装和器件，A正确；
B．陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO 和MgO，C错误；
2
C．陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C错误；
D．由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷
的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误；
故答案为：A。
3．A【详解】A．自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；
B．碳玻璃和 均是由碳元素形成的不同的单质，所以是同素异形体，B正确；
C．碳玻璃具有高硬度，与物理性质金刚石类似，因而结构具有一定的相似性，所以含有
杂化的碳原子形成化学键，C正确；
D．金刚石与碳玻璃属于同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有
着活性的差异，D正确；
故选A。4．A【详解】A．已知寿山石是中国传统四大印章石之一，雕刻印章时通常用钢刀或金刚
石进行，故寿山石的硬度比金刚石小，A错误；
B．黏土属于硅酸盐，故叶蜡石、高岭石的主要成分属于硅酸盐，B正确；
C．Fe O 是一种红棕色粉末，故寿山石的红色条纹与Fe O 含量有关，C正确；
2 3 2 3
D．寿山石中含有铝硅酸盐，既能与强酸又能与强碱反应，故寿山石印章要避免与强酸、
强碱接触，D正确；
故答案为：A。
5．D【详解】A．硅在自然界中以化合态存在，而不是游离态形式存，故A错误；
B． 和 属于半导体，导电能力弱，故B错误；
C．SiO 能与氢氟酸发生反应，而不是不与任何酸反应，故C错误；
2
D．碳酸的酸性比硅酸强，则NaSiO 溶液可与 反应生成HSiO，故D正确；
2 3 2 3
故选：D。
6．B【详解】A．金刚石中的碳原子为正四面体结构， 夹角为109°28′，故A错误；
B． 的化学键为Si-H，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子；
的化学键为Si-Cl，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，故
B正确；
C．锗原子( )基态核外电子排布式为[Ar]3d10 ，故C错误；
D．ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形成的晶体硅为原子晶体，故D
错误；
故选B。
7．B【详解】A．元素的非金属性越强，电负性越大，氮元素的非金属性强于硅元素，所
以电负性强于硅元素，故A正确；
B．元素的非金属性越强，氢化物的稳定性越强，氮元素的非金属性强于硅元素，所以氨
分子的稳定性强于硅化氢，故B错误；
C．氮化硅是由原子组成的熔点高、强度高、韧性高的共价晶体，故C正确；
D．硅化氢的空间构型为结构对称的正四面体形，属于非极性分子，故D正确；
故选B。8．C【详解】A．制造普通玻璃的主要原料是：纯碱、石灰石和石英，A项错误；
B．石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B项错误；
C．制造普通玻璃的主要原料是：纯碱、石灰石和石英，则反应有NaCO + SiO
2 3 2
CO↑+ Na SiO，C项正确；
2 2 3
D．普通玻璃具有透光、隔热、隔声、耐磨、耐气候变化的性能，有的还有保温、吸热、
防辐射等特征，D项错误；
答案选C。
9．B【详解】A．改变反应历程不能改变反应的焓变，所以加入催化剂，CO 和HO合成
2 2
CHOH和O 也为吸热反应，A选项正确；
3 2
B．SiO 为共价晶体，CO 为分子晶体，两者晶体类型不同，SiO 的熔点比CO 的高，B选
2 2 2 2
项错误；
C．CO 的结构式为C=O=C，为直线形分子，C选项正确；
2
D．甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，而
水和甲醇均能形成分子间氢键，但分子数目相等时含有的氢键数目水比甲醇多，因此甲醇
的沸点介于水和甲硫醇之间，D选项正确；
答案选B。
10．B【详解】A．玻璃纤维是纤维状的玻璃，其主要成分为玻璃，常用于高强度复合材料，
故A正确；
B．陶瓷中的硅酸盐在高温条件下能与纯碱反应，故B错误；
C．碳纳米材料的主要成分为碳，属于新型无机非金属材料，石墨烯具有石墨的层状结构，
具有导电性，故C正确；
D．碳化硅为共价晶体，具有高硬度，可用作砂纸、砂轮的磨料，故D正确；
故选：B。
11．A【详解】A． 属于酸性氧化物，但其能与氢氟酸反应，A项错误；
B．“水玻璃”是硅酸钠溶液，可由 与NaOH溶液反应制得，B项正确；
C．普通玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅， 与碳酸钠在高温条件下反应生成
硅酸钠和二氧化碳，C项正确；D．“从沙滩到用户”的实质为工业上制粗硅的反应原理，即
，D项正确；
故选A。
12．C【详解】A．由化学式可知，斜长石、辉石、橄榄石的主要成分中都含硅元素，属于
硅酸盐材料；金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，
主要包括纯金属或合金，则三石不属于金属材料，故A错误；
B．由化学式可知，斜长石是性质稳定、不易水解的硅酸盐，故B错误；
C．若辉石中n=1，Y为V3+，由化学式可知，辉石中不含有铝元素，设X元素的化合价为
+a，由化合价代数和为0可得：a+3+4×2—2×6=0，解得a=1，则X可能为Na+，故C正确；
D．橄榄石属于硅酸盐，可以用盐的形式表示，也可以用氧化物的形式表示，当用氧化物
形式表示时，若橄榄石中M只表示Mg，氧化物形式为2MgO·SiO ，则橄榄石的氧化物形
2
式不一定为MgO·FeO·SiO ，故D错误；
2
故选C。
13．A【详解】A．硅酸钠水溶液能黏合玻璃塞与玻璃瓶內颈，故不能用带玻璃塞的试剂瓶
盛装，故A项错误；
B．硅酸的酸性比碳酸弱，故可用在水玻璃中通入二氧化碳的方法制备硅酸，离子方程式
为 ，故B项正确；
C．蒸发滤液得到NaCO·x H O，其中Na+与 之间为离子键， 内存在C-O极性键，
2 3 2
水分子内存在H-O键为极性键，故C项正确；
D． 在酸性条件下不能大量存在，故用稀盐酸洗涤沉淀可除去沉淀表面的 ，故D
项正确；
答案选A。
14．C【详解】A．硫酸钙可以吸收游离水生成结晶水合物石膏，可以做干燥剂，A项正确；
B．已知： ：HO、 ：Ca2+、 ：硫氧四面体(即硫酸根离子，四面体中每
2个顶点均代表一个O原子)，由图可知每个HO连接在1个Ca2+和相邻两层各1个SO 的
2
O上，B项正确；
C．加热石膏可失去结晶水，存在化学变化，C项错误；
D．石膏可调节水泥硬化速度，故工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可
以调节水泥的硬化速度，D项正确；
答案选C。
15．C【详解】A．碳化硅晶体属于原子晶体，与金刚石的类似，质硬，故A错误；
B．原子晶体中原子半径越小，共价键越强，硬度越大，原子半径：C＞Si，则熔沸点：金
刚石＞碳化硅，故B错误；
C．该晶体中只存在C-Si极性键，熔融时会破坏极性键，故C正确；
D．碳化硅形成4个共价键，C原子采用的是sp3杂化，故D错误；
故选：C。
16．(1)MnO +4HCl(浓) MnCl +Cl↑+2H O
2 2 2 2
(2) 平衡气压，使盐酸顺利滴下 浓硫酸 防止水蒸气进入h使四氯化硅
水解
(3)Cl +2OH-=Cl-+ClO-+H O
2 2
(4)Al、P、Cl
(5)5Fe2++MnO +8H+=5Fe3++Mn2++4H O
2
【解析】由制备四氯化硅的实验流程可知，A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，
B中饱和实验水除去HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯
化硅，产物SiCl 沸点低，需要冷凝收集，E为吸收装置，F可防止水蒸气进入h使四氯化
4
硅水解。
(1)装置A制备氯气，其中发生反应的化学方程式为MnO +4HCl(浓)
2
MnCl +Cl↑+2H O；
2 2 2
(2)浓盐酸有挥发性，故分液漏斗要加盖，加盖后如没有g管，则盐酸就不易流下去，g管
的作用是平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；参加反应的氯气是干燥的，则装置C中
的试剂是浓硫酸；四氯化硅遇水极易水解，则装置F的作用是防止水蒸气进入h使四氯化硅水解；
(3)氯气和氢氧化钠溶液反应的方程式为Cl+2OH-=Cl-+ClO-+H O；
2 2
(4)D中氯气与粗硅反应生成SiCl ，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由
4
表中数据可以看出，蒸出SiCl 气体时，BCl 早已成气体被蒸出，而AlCl 、FeCl 、PCl 升
4 3 3 3 5
华温度均高于SiCl 的沸点，所以当SiCl 蒸出后，而AlCl 、FeCl 、PCl 还为固体留在瓶里，
4 4 3 3 5
因此精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是Al、P、Cl；
(5)酸性高锰酸钾溶液氧化亚铁离子的离子方程式为5Fe2++MnO +8H+=5Fe3++Mn2++4H O。
2
17．(1) 酸性氧化物 SiO+2NaOH= Na SiO+H O
2 2 3 2
(2)沸点
(3)SiHCl
3
(4)爆炸
(5)HCl
【解析】石英砂的主要成分是 ，与焦炭在高温下反应，制得粗硅与一氧化碳；粗硅与
HCl反应，生成三氯甲硅烷( )；三氯甲硅烷( )通过精馏，得到纯的三氯甲硅烷
( )；三氯甲硅烷( )与氢气反应，得到高纯硅和HCl。
(1) 能与碱反应生成盐和水，则 是酸性氧化物；该反应化学方程式：
SiO+2NaOH= Na SiO+H O，故答案为：酸性氧化物；SiO+2NaOH= Na SiO+H O；
2 2 3 2 2 2 3 2
(2)蒸馏的原理是利用混合物各成分的沸点不同，故答案为：沸点；
(3)相同条件下，反应中气体的体积之比等于物质的量之比，也会等于化学计量数之比，
气体和足量硅充分反应生成 气体和 ，则 化
学的计量数之比：3∶1∶1，配平该方程式为： ，根据质量守恒可知
x=1，y=1，则 化学式为：SiHCl ，故答案为：SiHCl ；
3 3(4)该反应中，用 还原 ，若混入 ，除了生成 外，还可能引起的后果是爆炸，
故答案为：爆炸；
(5)通过分析可知，A的化学式是HCl，在生产过程中HCl可以循环使用，故答案为：
HCl。
18．(1)①氯气② ③蒸馏 (2) ①浓HSO ②I(3)①负②
2 4
【解析】电解饱和食盐水，产物为氢氧化钠、氯气和氢气， Y、Z点燃后和粗硅反应生成
SiHCl ，SiHCl 能和Y反应生成硅，表明Y是H，Z是Cl，X是NaOH。
3 3 2 2
【详解】(1)①物质Z的名称是氯气；
②石英砂和焦在电弧炉中高温加热生成碳化硅，化学方程式为： ；
③根据表中沸点数据可知，常温下SiHCl 、SiCl 为液体，SiHCl、SiHCl为气体，沉降除
3 4 2 2 3
去固体后，冷凝得到SiHCl 、SiCl 混合液体，将液体蒸馏可分离二者；
3 4
(2)亚硝酸钠和氯化铵反应生成N，晶体硅的粉末与干燥的氮气在1300~1400℃下反应，可
2
制取结构陶瓷材料氮化硅(Si N)，装置II是用来干燥N，装置II盛放的试剂为浓HSO ；
3 4 2 2 4
①装置II中所盛试剂为浓HSO ；
2 4
②为防止SiO 与空气反应，先利用N 排除装置中空气，故应先点燃装置I的热源；
2 2
(3)①充电时，a电极的LiC 转化为C ，C的化合价升高，发生还原反应，a电极作阴极，a
6 6
电极与n型半导体相连，n型半导体作负极；
②放电时，b电极上发生的反应是LiNiO 转化为Li NiO，电极反应式为：
2 1-x 2
。
20. （1）5；1；4（2）弱于；因为生成物CO为气态，降低CO的浓度，可使平衡正向移
动（3）非极性（4）小于（5） mol/（L•s）（6） 降低压强 升高温度（或及时
分离出HCl等）
【解析】（1）硅原子电子排布式：1s22s22p63s23p2，核外有5种不同能级的电子，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先占据不同轨道，而且自旋方向相
同，最外层的p电子有1种自旋方向；SiO 晶体中每个硅原子与4个氧原子形成4个Si−O
2
共价键；故答案为：5；1；4；
（2）非金属性越强单质的氧化性越强，碳的还原性弱于硅；减少生成物CO的浓度，平衡
正向移动；故答案为：弱于；因为生成物CO为气态，降低CO的浓度，可使平衡正向移
动；
（3）四氯化硅是正四面体结构，SiCl 分子结构对称结构，属于非极性分子；故答案为：
4
正四面体型；非极性；
（4）体积减小，压强增大，平衡正向移动，氯气的物质的量减小，但体积减小更大，浓度
增大；故答案为：小于；
（5）氯气的反应速率 ，
；
（6）该反应正向为气体体积增大的反应，降低压强可使平衡正向移动；该反应为吸热反应，
升高温度可使反应正向移动；及时分离出HCl，使生成物浓度降低，可使平衡正向移动，
故答案为：降低压强；升高温度(或及时分离出HCl等)。
