含硅物质的性质
一、单选题（共13题）
瑞典皇家科学院2009年6日宣布，华人科学家高锟以及两名美国科学家WillardBoyle和GeorgeSmith获得2009年诺贝尔物理学奖，以奖励他们在光纤和半导体领域上的开创性研究。下列有关光导纤维和半导体的有关说法错误的是
A. 二氧化硅是制备光导纤维的原料，光导纤维遇碱会“短路”
B. 作半导体材料的硅位于周期表中金属与非金属分界线附近
C. 工业上，利用二氧化硅热分解法冶炼硅
D. 二氧化硅和硅晶体都是由原子构成的
物质性质决定其用途，物质用途反映其性质。下列物质用途与性质对应关系不正确的是
选项 用途 性质
A 用作光导纤维 能把光的强弱转变为电流的强弱
B 工业上用纯碱去油污 溶液水解呈碱性，油脂碱性条件下水解程度大
C 明矾用作净水剂 明矾溶于水形成胶体，吸附水中悬浮杂质形成沉淀
D 三元催化器处理汽车尾气 尾气中CO有还原性，有氧化性。在催化剂作用下转化为和
A. A B. B C. C D. D
在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A.
B.
C.
D.
厉害了，我的国展示了中国在航空、深海、交通、互联网等方面取得的举世瞩目的成就，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是
A. “神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐
B. 港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐，依据的是外加电流的阴极保护法
C. 我国提出网络强国战略，光缆线路总长超过三千万公里，光缆的主要成分是晶体硅
D. 化学材料在北京大兴机场的建设中发挥了巨大作用，其中高强度耐腐蚀钢筋属于无机材料
常温下，铝土矿含有、FeO、、等物质用硫酸浸。下列说法中错误的是
A. 向浸出后的溶液加入过量NaOH溶液后存在：、、、
B. 向浸出后的溶液加入过量氨水后存在：、、、
C. 向浸出后的溶液通入过量HI后存在：、、、、
D. 若铝土矿改用NaOH溶液浸，浸出后的溶液中存在：、、、
沙子的主要成分是，属于酸性氧化物，部分性质与、类似。下列关于性质的预测错误的是
A. 能与氢氧化钠溶液反应生成和
B. 能与CaO反应生成
C. 能与水反应生成硅酸
D. 可以用作建筑材料
下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是
A. 既可以与NaOH溶液反应，也可以与氢氟酸反应，因此属于两性氧化物
B. 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
C. 普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D. 长石的主要成分为，用氧化物形式表示为
高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：
粗纯
下列说法不正确的是
A. 步骤的化学方程式：
B. 步骤中每生成1molSi，转移4mol电子
C. 步骤中的反应为氧化还原反应
D. 高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
硅是制造芯片的基础材料。工业制备高纯硅的流程如图所示。下列说法不正确的是
A. 上述制备工艺能耗高污染重 B. C和的还原性一定比Si强
C. 流程主要反应均属于置换反应 D. 第2、3步的目的是提纯产品
某同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。该同学用下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。下列说法错误的是
A. A中装硝酸溶液
B. 若B中是不溶固体，B可以为碳酸钙
C. B中有无色气体产生；C中可观察到有白色沉淀生成。
D. 该装置可以证明非金属性
古瓷中所用颜料的成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡，铜为价，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是
A. 可用氧化物形式表示为
B. 性质稳定，不易脱色
C. 易溶解于强酸和强碱
D. x等于6
高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：
粗纯
下列说法不正确的是
A. 步骤的化学方程式为：
B. 步骤中每生成，转移电子
C. 高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
D. 沸点中含有少量的沸点，通过蒸馏或分馏可提纯
二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。是对反应中所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是
反应中作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
反应中表现出氧化性
反应中表现了酸性氧化物的通性
反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理
反应中未参加氧化还原反应
A. ace B. bde C. cde D. ab
二、实验题（共4题）
某兴趣小组通过以下实验对二氧化硅的性质进行探究，请根据实验过程回答下列问题：
通过实验，发现试管Ⅰ中无变化可以证明___________，试管Ⅱ中无变化，而试管Ⅲ中二氧化硅固体溶解，推测二氧化硅所属的类别是________填“酸性”或“碱性”氧化物。
为了进一步证明是NaOH溶液中的哪一种粒子、、能使二氧化硅溶解，则进一步确认的实验操作是：在试管Ⅳ中先加入________，再加入________。
探究结果为___________________。
通过类比同价态的同类物质，写出试管Ⅲ中反应的离子方程式：______________。
许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本属于硅酸盐，例如和田玉的分子式为，表示成氧化物的形式为___________
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：
高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
粗硅与干燥HCl气体反应制得：；
与过量在反应制得纯硅。
已知能与剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：
第步制备粗硅的化学反应方程式为______________。
用与过量反应制备纯硅的装置如图所示热源及夹持装置均已略去：
装置B中的试剂是_______。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_____________________。
反应一段时间后，装置D中观察到的现象是____________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________，装置D中发生反应的化学方程式为_________________。
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______________。
某化学兴趣小组以石英岩含量为原料模拟工业制备无定形硅并测定产品纯度的实验流程如图。回答下列问题：
已知：副反应：
易自燃
制备无定形硅时，混合物中镁与石英岩最佳质量比宜采用略大于的原因是________________。
仪器A的材质宜选用________填“陶瓷”“玻璃”或“铁”，镁条的作用是________________。
“净化”必须在气氛中的原因是________________，滴加足量盐酸完成首次除杂的标志是________________。
实验过程中有一处明显错误是________，水洗前再用氢氟酸洗涤的目的是________________。
测定产品中硅纯度时，发生反应的化学方程式为________。
称取产品，利用装置测定产品纯度，反应前量气管液面读数为，反应后量气管液面读数为实验数据均转化为标准状况下，则产品的纯度为________列出计算式。
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：
高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
粗硅与干燥HCl气体反应制得：；
与过量在反应制得纯硅已知能与强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
第步制备粗硅的化学方程式为_____________________________________________。
用与过量反应制备纯硅的装置如下热源及夹持装置略去：
装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________________________________。
反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是____________，装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：二氧化硅是制备光导纤维的原料，二氧化硅能与碱液反应，因此光导纤维遇碱会“短路”，故A正确；
B.硅位于周期表中金属与非金属分界线附近，可以作半导体材料，故B正确；
C.工业上，用焦炭在高温下还原二氧化硅得到粗硅，粗硅经过精炼提纯得到高纯度硅，故C错误；
D.二氧化硅和硅都属于共价晶体，都是由原子构成的，故D正确；
故选：C。
A.光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅能与碱液反应；
B.周期表中金属与非金属分界线附近可以寻找半导体材料；
C.工业上，用焦炭在高温下还原二氧化硅得到粗硅；
D.共价晶体都是由原子构成的。
本题主要硅及二氧化硅的性质、应用，同时考查半导体的存在，共价晶体的构成，属于基本知识，基础内容，难度不大。
2.【答案】A
【解析】
本题考查元素化合物的性质及用途，为高频考点，题目难度不大，根据所学进行回答即可。
【解答】
A.二氧化硅用于制造光导纤维，利用的是二氧化硅具有良好的光学特性，故A错误；
B.碱性条件下油脂水解更彻底，则纯碱溶液可除去油污，故B正确；
C.明矾溶于水电离出的铝离子发生水解生成胶体，胶体能吸附水中的悬浮物，可达到净水目的，故C正确；
D.尾气中CO有还原性，有氧化性，二者发生氧化还原反应生成无污染的氮气和二氧化碳，故可用作三元催化器处理汽车尾气，故D正确。
3.【答案】B
【解析】解：氨气催化氧化生成一氧化氮，不能生成二氧化氮，则不能实现，故A错误；
B.三氧化铁和铝发生铝热反应生成铁单质，铁单质氯气中燃烧生成氯化铁，转化均能实现，故B正确；
C.二氧化硅不与水反应，则不能实现，故C错误；
D.蔗糖中不含醛基，不能被新制氢氧化铜氧化，则不能实现，故D错误；
故选：B。
A、氨气催化氧化生成一氧化氮；
B、三氧化铁和铝发生铝热反应生成铁单质，铁单质氯气中燃烧生成氯化铁；
C、二氧化硅不与水反应；
D、蔗糖中不含醛基，不能被新制氢氧化铜氧化。
本题考查了物质性质和转化关系的分析，主要是铁、氨气、二氧化硅、蔗糖等物质性质的理解应用，注意反应条件和反应产物的判断，题目难度中等。
4.【答案】D
【解析】解：A、新型无机非金属材料在性能上比传统无机非金属材料有了很大的提高，可适用于不同的要求。如高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等都属于新型无机非金属材料，故A错误；
B.港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐，是构成原电池锌为负极，不是电解池，故B错误；
C.二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光缆的主要原料，故C错误；
D.钢筋主要成分是铁，属于金属材料，属于无机材料，故D正确；
故选：D。
A.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，不属于传统的硅酸盐材料；
B.港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐，是构成原电池锌为负极；
C.依据二氧化硅具有良好的光学特性解答；
D.钢筋主要成分是铁；
本题考查了物质的用途及性质等知识点，根据物质的性质、组成等知识点分析解答，重分析与应用能力的考查，注意化学与生活的联系，题目难度不大。
5.【答案】B
【解析】
本题考查离子的共存，为高频考点，把握习题中的信息及常见离子之间的反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意复分解反应、氧化还原反应的判断，题目难度不大。
【解答】
取铝土矿含有、FeO、、等物质用硫酸浸出后的溶液中含、、、、等，
A.硫酸浸出后的溶液，含、、，加入过量NaOH，、转化为沉淀，溶液中含、、、，故A正确；
B.加入过量氨水，氨水为弱碱，反应后溶液中不会存在，故B错误；
C.向浸出后的溶液通入过量HI后，只有铁离子参与反应，反应后溶液中存在、、、、，故C正确；
D.若铝土矿改用NaOH溶液浸，、参与反应，反应后溶液中存在离子为：、、、，故D正确；
故选：B。
6.【答案】C
【解析】解：A、二氧化硅与氢氧化钠生成粘合剂硅酸钠和水，故A正确；
B、二氧化硅与CaO反应生成，故B正确；
C、二氧化硅不能与水反应生成硅酸，故C错误；
D、是沙子的主要成分，故可以用作建筑材料，故D正确；
故选：C。
A、二氧化硅与氢氧化钠生成粘合剂硅酸钠；
B、二氧化硅与CaO反应生成；
C、二氧化硅不能与水反应生成硅酸；
D、是沙子的主要成分。
本题考查了二氧化硅的性质，题目难度一般，熟悉物质的性质是解答本题的关键。
7.【答案】D
【解析】解：氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，所以二氧化硅不是两性氧化物，故A错误；
B.二氧化硅具有良好的光学特性是制造光导纤维主要原料，高纯硅不具有此性质和用途，故B错误；
C.石英玻璃成分为二氧化硅，为氧化物，不是硅酸盐，故C错误；
D.根据质量守恒可知，长石主要成分为，长石用氧化物的形式表示为，故D正确。
故选：D。
A.两性氧化物与酸和碱反应都只生成盐和水；
B.二氧化硅具有良好的光学特性；
C.石英玻璃成分为二氧化硅；
D.硅酸盐的氧化物表示方法：先写活泼金属氧化物，然后是不活泼的金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水。
本题考查物质的性质及应用，为高频考点，把握物质的性质、性质与用途的对应关系为解答的关键，侧重分析与运用能力的考查，注意元素化合物知识的应用，题目难度不大。
8.【答案】A
【解析】解：步骤的化学方程式：，故A错误；
B.依据方程式可知，反应中硅从价降为0价，每生成1molSi，转移4mol电子，故B正确；
C.步骤氢气与三氯化硅反应生成硅和氯化氢，氢、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C正确；
D.硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的基本原料，故D正确；
故选：A。
A.二氧化硅与碳高温反应生成硅和一氧化碳；
B.依据方程式分析解答；
C.有化合价变化的反应为氧化还原反应；
D.依据硅为良好的半导体材料，二氧化硅具有良好的光学特性解答。
本题考查了元素化合物知识，熟悉硅的制取和提纯，明确硅、二氧化硅性质和用途是解题关键，题目难度不大。
9.【答案】B
【解析】解：依据题意可知反应中需要在高温条件下进行，且反应物需要大量氯化氢，同时生成三氯硅烷，所以上述制备工艺能耗高污染重，故A正确；
B.依据反应可知，该条件下硅的还原性强于氢气，故B错误；
C.、、，都是置换反应，故C正确；
D.依据流程可知，第1为粗硅的制取，第2、3步为粗硅的提纯，故D正确。
故选：B。
由制取Si，反应原理是石英砂的主要成分二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，得到的是粗硅；硅与氯化氢在加热条件下反应生成三氯硅烷和氢气，氢气与三氯硅烷在高温下反应生成硅和氯化氢，依次发生的反应方程式为：、、，据此分析解答。
本题考查了粗硅的制备和提纯，明确硅及其化合物性质是解题关键，题目难度不大。
10.【答案】D
【解析】
本题考查化学实验方案的评价，为高频考点，把握物质的性质、实验目的、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意实验的评价性分析，题目难度不大。
【解答】
由实验装置可知，验证碳、硅、氮三种元素的非金属性强弱，则A为硝酸，B为碳酸盐，C中为可溶性硅酸盐，均发生强酸制取弱酸反应，且最高价含氧酸的酸性越强，对应元素的非金属性越强，以此来解答。
A.分液漏斗中盛放的液体为硝酸溶液，故A正确；
B.B中盛放碳酸盐，若B中是不溶固体，可以是，故B正确；
C.B中硝酸与碳酸盐反应生成二氧化碳，二氧化碳在C中与可溶性硅酸盐反应生成硅酸沉淀，故C正确；
D.该装置中从分液漏斗加入的硝酸具有挥发性，进入C装置的气体中可能含有硝酸，硝酸与可溶性硅酸盐反应也会生成沉淀，所以该装置不可以证明非金属性，故D错误。
11.【答案】C
【解析】
本题考查了硅酸盐的性质及利用化学式和元素的化合价来计算原子个数，难度不大，明确硅酸盐用氧化物形式表示时书写顺序，学生应利用信息中元素的化合价和常见元素在化合物中的化合价并结合化合价计算的原则来进行计算。
【解答】
A.硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：，故A正确；
B.中铜显价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故B正确；
C.，是硅酸盐，难溶于强酸和强碱，故C错误；
D.在硅酸铜钡中的铜元素化合价为，硅元素化合价为，氧元素的化合价为价，钡元素的化合价为价，则由化学式为，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得：，解得，故D正确。
故选C。
12.【答案】A
【解析】
本题结合高纯硅的制备考查硅及其化合物的性质与用途、氧化还原反应的相关计算等，题目难度不大，掌握硅及其化合物的相关知识即可解答。
【解答】
A.二氧化硅高温下与C反应生成硅和CO气体，即步骤的化学方程式为：，故A错误；
B.步骤中Si的化合价降低4价，故每生成转移电子 ，故B正确；
C.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，故C正确；
D.沸点相差以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确；
故选A。
13.【答案】B
【解析】
本题实际考查物质间的反应规律，题目难度不大，熟记物质间的反应规律及反应条件才能很好的解答本题。
【解答】
通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此a、c判断错误；
反应是一个置换反应，其中被还原，表现出氧化性，b判断正确；
反应是一个复分解反应，用难挥发的制取易挥发的，d判断正确；
反应中碳的化合价由0价变为和价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此没有参加氧化还原反应，e判断也正确。
14.【答案】二氧化硅不溶解于水且不与水反应；酸性；
或NaCl等；KOH；
二氧化硅固体溶于NaOH溶液是NaOH溶液中的在起作用，而、两种粒子都不能使二氧化硅溶解；
；
。
【解析】
本题考查了二氧化硅的性质探究实验，掌握实验的基本原理及元素及其化合物知识为解题的关键，试题难度不大。
【解答】
通过实验，发现试管Ⅰ中无变化可以证明二氧化硅不溶解于水且不与水反应，试管Ⅱ中无变化，说明二氧化硅不与酸反应，而试管Ⅲ中二氧化硅固体溶解，说明二氧化硅能与碱反应，则推测二氧化硅所属的类别是酸性氧化物；故答案为：二氧化硅不溶解于水且不与水反应；酸性；
为了进一步证明是NaOH溶液中的哪一种粒子、、能使二氧化硅溶解，则进一步确认的实验操作是：在试管Ⅳ中先加入或NaCl等，若无明显实验现象，再加入KOH，故答案为：或NaCl等；KOH；
由的实验结果可知二氧化硅固体溶于NaOH溶液是NaOH溶液中的在起作用，而、两种粒子都不能使二氧化硅溶解，故答案为：二氧化硅固体溶于NaOH溶液是NaOH溶液中的在起作用，而、两种粒子都不能使二氧化硅溶解；
试管Ⅲ中反应的离子方程式为：。故答案为：；
根据硅酸盐书写成氧化物的形式要求，表示成氧化物的形式应为。故答案为：。
15.【答案】；
浓硫酸；使滴入烧瓶中的汽化；
有固体物质生成；在该反应温度下，普通玻璃会软化；；
排尽装置中的空气。
【解析】
本题以Si的制取为载体考查化学实验，涉及氧化还原反应、基本操作、混合物的分离和提纯等知识点，明确反应原理是解本题关键，再结合物质的性质分析解答，同时考查学生思维的缜密性。
【解答】
高温下，和C反应生成Si和CO，反应方程式为；
为防止与强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以作干燥剂；升高温度能使汽化，从而使汽化进入石英管D中和氢气反应；
中发生反应：，Si为固态，所以看到的现象是有灰黑色固体物质生成；装置D不能采用普通玻璃管的原因是因为在该反应温度下，普通玻璃会软化；
是亲氧元素，为防止Si被氧化，需要实验时要排尽装置中的空气，故答案为：排尽装置中的空气。
16.【答案】使石英岩中充分反应，同时减少副产物生成
铁；引发镁粉与石英岩粉反应或引燃剂
防止硅被再次氧化，避免自燃 不再产生气泡
过滤时未用玻璃棒引流 洗去未反应的
【解析】
本题考查了物质组成和性质的实验探究，实验分析，现象判断，解题关键，题目难度中等。
【解答】
制备无定形硅的化学方程式：，Mg和最佳质量比为，镁粉略过量，既可以使石英岩中充分反应，同时减少副产物生成。
陶瓷和玻璃中含有，应选用铁制材料；镁条燃烧放热，引发反应；
硅是亲氧元素，易被氧气氧化，自燃，二氧化碳气氛可防止硅被再次氧化，避免自燃；反应残留固体主要成分为硅、二氧化硅、镁粉和，除杂完成的标志是不再产生气泡。
过滤操作必须使用玻璃棒引流；氢氟酸与未反应的二氧化硅反应。
单质硅与氢氧化钠反应的化学方程式：。
标准状况下氢气体积为，根据化学方程式可求出，单质硅放热物质的量为，则产品的纯度为。
17.【答案】
浓硫酸 ； 使滴入烧瓶中的汽化；
有固体物质生成 ；在该温度下，普通玻璃会软化 ； 。
【解析】
本题以Si的制取为载体考查化学实验，涉及氧化还原反应、基本操作、混合物的分离和提纯等知识点，明确反应原理是解本题关键，再结合物质的性质分析解答，同时考查学生思维的缜密性。
【解答】
高温下，和C反应生成Si和CO，反应方程式为，故答案为：；
为防止与强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以作干燥剂；升高温度能使汽化，从而使和氢气在D中反应，
故答案为：浓硫酸；使滴入烧瓶中的汽化；
中发生反应，，Si为固态，所以看到的现象是有灰黑色固体物质生成；和氢气反应温度是，该温度下，普通玻璃会软化，
故答案为：有固体物质生成； 在该温度下，普通玻璃会软化 ；；
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