2014届高一同步课堂名师章节精细讲解专题专练：无机非金属材料的主角——硅（4课时，20页，含答案解析，人教版必修1）


第一课时　二氧化硅和硅酸
(1)碳、硅核电荷数分别是6和14，其原子结构示意图分别为：。
(2)CO2是一种酸性氧化物，它和足量NaOH反应的化学方程式为：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O。
(3)地壳中含量最多的两种元素是O、Si，二者形成的化合物为SiO2，对应的酸为H2SiO3。
一、硅元素的存在
二、二氧化硅
1．存在
SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是SiO2。
2．结构
SiO2晶体是四面体空间网状结构，每个Si周围结合4个O，每个O周围有2个Si，Si∶O＝1∶2。
3．物理性质
SiO2的熔点高，硬度大，不溶于水。
4．化学性质
5．用途
(1)沙子是基本的建筑材料。
(2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。
(3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
(4)实验室中使用的石英坩埚。
三、硅酸
1．物理性质
硅酸是一种不溶于水的白色胶状物。
2．化学性质
(1)弱酸性：
向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，
化学方程式为：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，
结论(酸性)：H2SiO3(2)不稳定性：
H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式为：
H2SiO3H2O＋SiO2。
3．制备
实验操作
实验现象
滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有透明胶状物生成
结论
Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
4．存在及用途
浓度小→硅酸溶胶，浓度大→硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。
1．请将下列物质与相应的用途连接起来。
(1)　　　　　　 A.
B.
(2) C.
D.
答案：(1)—A、D，(2)—B、C
2．判断正误(正确打“√”，错误打“×”)
(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态(　　)
(2)SiO2是空间正四面体网状结构晶体(　　)
(3)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应(　　)
(4)利用石英坩埚可熔融NaOH固体(　　)
(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2，有白色胶状沉淀产生，可证明酸性：H2CO3>H2SiO3(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
3．长距离联网所使用的传输速度快、信息量大的线路，其材料的主要化学成分为________，该材料的名称是________。这种材料被埋在地下时，如果裸露在碱性土壤中，会导致断路，用离子方程式说明原因：__________________________________________。
答案：SiO2　光导纤维　SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
4．下列关于硅酸的叙述，错误的是(　　)
A．硅酸是一种很弱的酸
B．硅酸可由二氧化硅与水反应制得
C．硅酸不稳定，加热脱水会生成二氧化硅
D．硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得
解析：二氧化硅对应的酸虽然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。
答案：B
SiO2的结构和性质
CO2和SiO2的比较
CO2
SiO2
构成
CO2分子
硅原子和氧原子按1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体，无SiO2分子
物理性质
气体，熔、沸点低，溶于水
固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水
化学性质
与碱
2NaOH＋CO2=== Na2CO3＋H2O
SiO2＋2NaOH === Na2SiO3＋H2O
与水
CO2＋H2O??H2CO3
不反应
与碳
C＋CO22CO
2C＋SiO2 Si＋2CO↑
与氢氟酸
不反应
SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O
与氧化钙
CO2＋CaO=== CaCO3
SiO2＋CaO CaSiO3
与盐
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑
SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑
[例1]　下列叙述正确的是(　　)
A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似
B．因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂
D．SiO2晶体熔、沸点高，硬度大，故可用于制做光导纤维
[解析]　CO2的熔、沸点低，溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B错；SiO2晶体在光学方面的特性，决定了其可制做光导纤维，D错。
[答案]　C
(1)结构决定性质，SiO2与CO2性质上的差异，主要是由二者结构上的不同决定的。
(2)CO2与H2O能反应，但SiO2不溶于水也不与水反应；SiO2与氢氟酸能反应，但CO2不与酸反应。
H2SiO3的性质
H2CO3与H2SiO3性质的比较
H2CO3
H2SiO3
酸性
均为弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3
水溶性
能溶于水
难溶于水
制备
CO2＋H2O??H2CO3
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
转化关系
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
[例2]　下列关于硅酸的说法正确的是(　　)
A．硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得
B．用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂
[解析]　SiO2不能与水反应生成硅酸，A错；B中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B错；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C错。
[答案]　D
H2SiO3虽然是SiO2相应的水化物，但因SiO2不溶于水，制备H2SiO3时，应使用可溶性硅酸盐与酸性比硅酸强的酸反应制取。
1．(对应考点一)下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(　　)
A．CO2、SiO2都是酸性氧化物
B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物
D．CO2和SiO2都是由相应的分子组成的
解析：CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。
答案：A
2．(对应考点一)下列说法不正确的是(　　)
A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物
B．在反应SiO2＋2CSi＋2CO↑中SiO2作氧化剂
C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
解析：A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。
答案：A
3．(对应考点二)下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是(　　)
A．两者均为弱酸
B．两者均可使紫色石蕊溶液变红色
C．CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸
D．两者受热时均可以分解
解析：硅酸不能使紫色石蕊试液变红，B不正确。
答案：B
4．(对应考点二)碳酸的酸性比硅酸强，某化学课外小组搜集了大量的证据证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性。其中能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是(　　)
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸钙、碳酸钠等固体反应生成CO2
D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
解析：根据强酸制弱酸的规律，CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀的事实可证明碳酸的酸性比硅酸强。
答案：B
5．(实验题)为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为____________。
(2)装置B所盛的试剂是___________________，其作用是______________________。
(3)装置C所盛试剂是________________________________________________，
C中反应的离子方程式是_______________________________________________。
(4)由此可得出的结论是：酸性________>__________>________。
解析：根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。
答案：(1)盐酸
(2)饱和NaHCO3溶液　吸收HCl气体
(3)Na2SiO3溶液
SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
(4)HCl　H2CO3　H2SiO3
(1)SiO2是硅最重要的化合物，其组成多样，石英、沙子、玛瑙、光导纤维等的主要成分均为SiO2。
(2)SiO2为酸性氧化物，可与CaO、NaOH等反应，SiO2＋CaOCaSiO3；SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
(3)SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O，氢氟酸可用来刻蚀玻璃。
(4)硅酸酸性比碳酸还弱，可用化学方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓来证明。硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是(　　)
A．水晶的主要成分是二氧化硅
B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸
D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应
解析：水晶的主要成分为SiO2，A项正确；CO2是由分子构成的，而SiO2是Si和O按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B正确；SiO2不溶于水也不与水反应，C项正确；SiO2可以与氢氟酸反应，D项不正确。
答案：D
2．下列离子方程式，正确的是(　　)
A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O
B．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO＋SiO2===SiO＋CO2↑
C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2↑
D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3＋2OH－===SiO＋2H2O
解析：过量二氧化碳通入澄清石灰水中生成可溶性的碳酸氢钙，碳酸钠溶液中加入二氧化硅不反应，二氧化硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水，故A、B、C均错误。
答案：D
3．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是(　　)
A．CO2→H2CO3　　　　　　　 B．SiO2→Na2SiO3
C．Na2O2→Na2CO3 D．SiO2→H2SiO3
解析：由于SiO2不溶水也不与水反应，所以由SiO2制取H2SiO3需先使SiO2与强碱反应制得可溶性硅酸盐后，再与酸反应才能制得H2SiO3。
答案：D
4．(双选题)素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净的透明的石英晶体，石英的主要成分是SiO2。下列有关石英的叙述正确的是(　　)
A．石英都是无色透明晶体，可作装饰品，也可以制作光学仪器
B．石英晶体中每个Si周围结合4个O，每个O周围结合2个Si
C．石英制作的光导纤维在强碱性条件下易发生“断”路
D．石英不可以用来制取高纯硅，可以制光导纤维
解析：纯净的SiO2晶体水晶是无色的，而其他的石英晶体具有不同的颜色，如玛瑙。石英是光导纤维的材料，通过石英与碳反应可以得到单质Si，然后再与Cl2反应生成SiCl4，SiCl4与H2反应得到纯净的Si。
答案：BC
5．在一定条件下，下列物质不能和SiO2反应的是(　　)
①焦炭　②纯碱　③碳酸钙　④氢氟酸　⑤硝酸　⑥氢氧化钾　⑦氧化钙　⑧氟气
A．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧
C．⑤⑧ D．⑤
解析：二氧化硅是酸性氧化物，可与碱及碱性氧化物反应，⑥、⑦能反应；二氧化硅与纯碱(或碳酸钙)在高温下能发生反应，②、③能反应；二氧化硅在高温下还能与焦炭发生置换反应，①能反应；二氧化硅作为一种特殊的氧化物还能与氟气、氢氟酸反应，④、⑧能反应；二氧化硅与硝酸不反应，⑤不能反应。
答案：D
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(8分)指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。
(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(　　)
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑(　　)
(3)SiO2＋3CSiC＋2CO↑(　　)
(4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(　　)
A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B．氧化性
C．酸性氧化物的通性
D．未参加氧化还原反应
解析：(1)中SiO2表现的是酸性氧化物的性质。(2)中是SiO2得电子，显氧化性。(3)中得失电子的是C，SiO2未参与得失电子。(4)是雕刻玻璃的反应。
答案：(1)C　(2)B　(3)D　(4)A
7．(11分)下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内：
混合物
SiO2(CaCO3)
CO2(SO2)
NaHCO3 (Na2SiO3)
SiO2(NaCl)
除杂试剂
除杂方法
解析：SiO2(CaCO3)：可利用SiO2不溶于盐酸而CaCO3溶于盐酸的性质除去CaCO3；CO2(SO2)：可通入饱和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2气体；SiO2(NaCl)：溶于水过滤。
答案：
混合物
SiO2(CaCO3)
CO2(SO2)
NaHCO3
(Na2SiO3)
SiO2(NaCl)
除杂试剂
盐酸
饱和NaHCO3溶液
通入足量CO2
水
除杂方法
过滤
洗气
过滤
过滤
8.(11分)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。请填空：
(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。
(2)B的化学式(分子式)为________。B和碳反应生成A和E的化学方程式是________________________。
(3) C的化学式为________，D的化学式为________。
解析：“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质”知A是硅，根据图可初步假定B是SiO2，然后代入转化关系进行验证。
答案：(1) 　＋4　(2)SiO2　SiO2＋2CSi＋2CO↑　(3)CaSiO3　Na2SiO3
第二课时　硅酸盐和硅单质
(1)SiO2与CO2性质差异的主要原因是结构不同，SiO2的基本的结构单元是四面体。
(2)用化学方程式表示：
①氢氟酸刻玻璃：4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O。
②SiO2与NaOH溶液反应：
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
③硅酸钠溶液久置空气中变质：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
一、硅酸盐的性质及应用
1．硅酸盐的组成及性质
2．常见的硅酸盐——Na2SiO3
3．常见的硅酸盐产品——无机非金属材料
硅酸盐产品
原料
主要设备
水泥
黏土和石灰石、少量石膏
水泥回转窑
玻璃
纯碱、石灰石和石英
玻璃窑
陶瓷
黏土
4．特殊功能的含硅物质
(1)金刚砂(SiC)具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。
(2)硅钢(含Si 4%)具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。
(3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。
(4)人工制造的分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)，主要用作吸附剂和催化剂。
二、硅单质
1．种类及结构
单质硅分为晶体硅和无定形两类，晶体硅的结构与金刚石类似。
2．性质
(1)物理性质：
色、态
光泽
熔点
硬度
质地
导电性
灰黑色固体
金属光泽
高
大
脆
半导体
(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与F2、HF、强碱发生反应。
3．用途
(1)半导体材料，如硅芯片等。
(2)新型能源，如光电池等。
1．下列物质中，不含有硅酸盐的是(　　)
A．水玻璃　　　　　　　 B．硅芯片
C．黏土 D．普通水泥
分析：水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙、硅酸钠，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。
答案：B
2．将下列硅酸盐改写成氧化物的形式。
(1)NaAlSi3O8___________________________________________________________；
(2)Mg2Si3O8·nH2O______________________________________________________；
(3)普通玻璃(Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2)_____________________________________。
答案：(1)Na2O·Al2O3·6SiO2
(2)2MgO·3SiO2·nH2O
(3)Na2O·CaO·6SiO2
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)硅酸盐一般易溶于水，化学性质很稳定(　　)
(2)硅酸盐是SiO2和金属氧化物组成的混合物(　　)
(3)Na2SiO3固体是一种很好的干燥剂(　　)
(4)水泥、玻璃、陶瓷都属于传统的无机非金属材料(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
4．下列说法错误的是(　　)
A．硅是制造太阳能电池的常用材料
B．二氧化硅是制造光导纤维的材料
C．常温下硅性质活泼，可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应
D．水玻璃可用作木材防火剂
分析：常温下硅单质性质稳定，与Cl2、强酸、强碱等物质均不反应，C错误。
答案：C
硅及其化合物的“特性”
物质
一般规律
硅及其化合物特性
Si
硅还原性大于碳
2C＋SiO2Si＋2CO↑
非金属单质与强碱溶液一般不产生H2
硅可与强碱溶液反应产生H2
非金属一般不与非氧化性酸反应
Si＋4HF=== SiF4↑＋2H2↑
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体，常用于电子部件
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水，不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应
SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3
但SiO2在高温下有如下反应关系：
Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑
H2SiO3
无机酸一般易溶于水
硅酸和原硅酸均难溶于水
硅酸盐
大多数硅酸盐难溶于水
常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液俗称水玻璃
[例1]　下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　)
A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸
[解析]　A项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。B项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；C项，SiO2是一种酸性氧化物，但它不溶于水也不与水反应。D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
[答案]　D
(1)F2与Si、HF与SiO2在常温下反应的原因是产物SiF4特别稳定。
(2)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO2不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。
单质硅的性质与制备
1．化学性质
(1)常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应：
2F2＋Si===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(2)加热时能与氧气、氯气、碳等反应：
Si＋O2SiO2，Si＋2Cl2SiCl4，Si＋CSiC。
2．制取
(1)粗硅的制取：
2C＋SiO22CO↑＋Si(粗硅)。
(2)纯硅的制取：
Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4，
SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl。
[例2]　如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写空白：
(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。
(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？
________________________________________________________________________。
(3)写出D→C反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)写出E→D反应的化学方程式：________________________________________。
[解析]　本题的突破口是：“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B(Si)，可知D为SiO2，由此可知其他答案。
[答案]　(1)SiCl4　SiO2　H2SiO3
(2)粗硅提纯
(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(4)H2SiO3SiO2＋H2O
1．(对应考点一)下列说法正确的是(　　)
A．硅是良好的半导体材料，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应
B．二氧化硅不导电，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应
C．硅酸具有多孔性结构，可用作吸附剂或催化剂载体
D．二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氟酸反应，也能与氢氧化钠溶液反应
解析：硅与盐酸不反应，A不正确；二氧化硅与盐酸也不反应，B不正确；具有多孔结构，用作吸附剂或催化剂载体的是硅胶，而不是硅酸，C不正确；D项正确，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O,2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。
答案：D
2．(对应考点一)由下列实验事实得出的结论正确的是(　　)
A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是酸性氧化物
B．由SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3
D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物
解析：SiO2是酸性氧化物，A项错误；反应SiO2＋2CSi＋2CO↑不能说明碳的非金属性比硅强，该反应能发生是因为生成CO气体，它的放出促进了反应进行，B项错误；CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3胶体，符合强酸制弱酸的规律，证明酸性H2CO3>H2SiO3，C项正确；D项中SiO2除氢氟酸外不能与其他的酸反应，SiO2为酸性氧化物，不具有两性，D项错误。
答案：C
3．(对应考点二)下列关于硅的说法不正确的是(　　)
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
解析：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定、常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热或高温下可与O2、Cl2等一些非金属发生反应。
答案：C
4．(对应考点二)单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。科学家预计，到2011年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：
①SiO2＋2CSi＋2CO↑　②Si＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si＋4HCl。下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是(　　)
A．①③为置换反应
B．②为化合反应
C．①②③均为氧化还原反应
D．三个反应的反应物中硅元素均被还原
解析：反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。
答案：D
5．(热点题)氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷，因其有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。工业上普遍用下列流程进行生产：
(1)SiO2和C反应除了得到粗硅外，还有可能得到一种硬度也很大的物质，是生成粗硅还是生成该物质主要是由________决定的。
(2)反应①的条件是___________________________________________________。
(3)写出反应②的化学方程式：_____________________________________________。
(4)A中可能的杂质有_____________________________________________________。
(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热，得到纯度较高的氮化硅，其反应化学方程式为______________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：SiO2与C在高温下反应，会因C的用量不同而使产物不同：SiO2＋2CSi＋2CO↑或SiO2＋3CSiC＋2CO↑；反应①的条件是：高温和隔绝空气；反应②的化学方程式：3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O；A中可能的杂质有：NH3和H2O；得到纯度较高的氮化硅的反应方程式为：3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl。
答案：(1)C的用量　(2)高温和隔绝空气
(3)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
(4)NH3和H2O
(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
(1)硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。
(3)常见的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。
(4)硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。
(5)工业制硅的原理为：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO，
Si(粗)＋Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl。
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　)
A．这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
解析：水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
答案：D
2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　　)
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高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
A．①②　　　　　　　　 B．②③
C．①④ D．③④
解析：硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素，①正确；水晶饰物的材质主要是二氧化硅，不是硅酸盐产品，②错误；广泛用于制作光导纤维的是二氧化硅，而不是硅单质，③错误；陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料，④正确。
答案：C
3．二氧化碳通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是(　　)
A．氯化钙溶液 B．石灰水
C．饱和碳酸钠溶液 D．硅酸钠溶液
解析：A项，因为盐酸的酸性比H2CO3的酸性强，所以不可能产生沉淀；B项会生成CaCO3沉淀；C项因为NaHCO3溶解度更小，会生成NaHCO3沉淀；D项会生成H2SiO3沉淀。
答案：A
4．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是(　　)
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为2MgO·3SiO2
C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·6SiO2
D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
解析：用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其通式为：aMxOy·bSiO2·cH2O。当金属有多种时，先写活泼金属的氧化物，按K2O、Na2O、CaO、MgO等顺序排列；各氧化物化学式之间用“·”隔开；各氧化物前的计量数只能取整数；写成氧化物后，原化学式中各元素的原子个数比应保持不变。Mg2SiO4应表示为2MgO·SiO2，B错误。
答案：B
5．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是(　　)
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
解析：普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确。玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误。普通玻璃的大致组成为：Na2O·CaO·6SiO2，C正确。二氧化硅易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。
答案：B
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(9分)用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
(1)计算机的芯片的主要成分是________。
(2)光导纤维的主要成分是________。
(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是________。
(4)用作吸附剂、干燥剂或催化剂的载体的人造分子筛大多是一类称为________的化合物。
答案：(1)硅(或Si或单晶硅)　(2)二氧化硅(或SiO2)
(3)硅(或Si)
(4)铝硅酸盐或硅铝酸盐(注：此题明确是分子筛，不应答硅胶，答硅酸盐也不对)
7．(9分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1 300 ℃时反应获得。
(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填字母)。
A．制汽轮机叶片 B．制有色玻璃
C．制永久性模具 D．制造柴油机
(2)画出N的原子结构示意图________，已知得电子能力N>Si，请写出氮化硅的化学式：________________________________________________________________________。
(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：________________________。
解析：由氮化硅的性质(硬度大、熔点高、化学性质稳定)可判断其用途为A、C、D。有色玻璃只是在制作玻璃的过程中熔入了有颜色的化合物如Co2O3、Cu2O等；因非金属性N>Si，故在氮化硅中，N显－3价，Si显＋4价，由此可写出其化学式为Si3N4；氮化硅被氢氟酸腐蚀是由于Si3N4能与HF发生化学反应，由于Si与F有极强的亲合性生成SiF4，则另一种产物为NH3。
答案：(1)ACD　(2) 　Si3N4
(3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
8．(12分)根据下图A、B、D、E的转化关系，回答下列问题：
(1)写出A、D的名称：A________，D________。
(2)写出B→A的化学方程式：__________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式：A→E：________________________；E→D：________________________。
解析：(1)由图示分析：A与O2反应生成B，而B与碳在高温下反应生成A，可推知A是单质，B是氧化物。而A、B均能与NaOH溶液反应，可确认A是硅，B是二氧化硅，则E是硅酸钠，D是硅酸。(2)B→A的化学方程式即工业制粗硅的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑。(3)A→E的化学方程式为Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；E→D的化学方程式为Na2SiO3＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2NaHCO3。再将它们改写成离子方程式即可。
答案：(1)硅　硅酸　(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑
(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑
SiO＋2H2O＋2CO2===H2SiO3＋2HCO。