第03周 无机非金属材料
时间：45分钟 满分：100分
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1. (2024·河北)燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是（ ）。
A. 青铜铺首主要成分是铜锡合金 B. 透雕白玉璧主要成分是硅酸盐
C. 石质浮雕主要成分是碳酸钙 D. 青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙
2. (2024·江西)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是（ ）。
A. 青蓝色是由于生成了单质钴 B. 表面的釉属于有机高分子膜
C. 主要成分为铝硅酸盐 D. 铁元素的存在形式只有Fe2O3
3．(2022·河北)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SiO2和MgO
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
4. 具有完全自主知识产权的“碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池”被誉为“挂在墙壁上的油田”。下列关于该电池的说法错误的是（ ）。
A．碲化镉(CdTe)薄膜属于新型无机非金属材料
B．工作时存在光能-热能-化学能-电能几种能量转化
C．推广使用该电池有利于“碳中和”目标的实现
D．破损的CdTe薄膜要回收集中处理
5. 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（ ）。
A．Cu2S(s)CuO(s)CuCl2(aq)
B．SiO2(s)H2SiO3(s)Na2SiO3(aq)
C．Fe(s)Fe2O3(s)Fe2(SO4)3(aq)
D．NaCl(aq)Na2CO3(s)NaOH(aq)
6. 普通玻璃的主要成分是（ ）。
①Na2SiO3 ②CaCO3 ③CaSiO3 ④SiO2 ⑤Na2CO3 ⑥CaO
A．①③④ B．②③④ C．①③⑥ D．③④⑤
7．由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是（ ）。
A．X的水溶液俗称水玻璃，粘结力强，可用作木材防火剂
B．步骤II的反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4
C．步骤II中的稀硫酸可用通CO2后的水溶液替代
D．工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅
8．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是（ ）。
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为MgO·SiO2
C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2
D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
9. 中国古代诗词和书籍中蕴含着化学知识。下列说法错误的是（ ）。
A．“白玉金边素瓷胎，雕龙描凤巧安排”，陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料
B．“忽闻海上有仙山，山在虚无缥缈间”，海市蜃楼是一种自然现象，与胶体知识有关
C．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”，“翠色”来自氧化亚铜
D．镀金时“以汞和金涂银器上，入火则汞去，而金存”，其中“入火则汞去”指汞的挥发
(2024 高一下·湖北省武汉市期中)工业制备高纯硅的主要过程如图所示：
已知石英晶体部分结构如图。
下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应体现了C元素的非金属性比强
B．石英晶体中不存在SiO2分子
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D．流程中HCl、H2可以循环使用
11. 某溶液中可能含有OH-、CO、AlO、SiO、SO、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶液的体积变化如图所示。下列说法正确的是 （ ）。
A．BC段是OH-与盐酸反应
B．反应后最终溶液中的溶质只有NaCl
C．原溶液中一定含有的离子是Na+、OH-、SiO、SO、AlO、CO
D．原溶液中含有CO与AlO的物质的量之比为3∶4
12．硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水的弱酸，从溶液中析出时常形成凝胶状沉淀。实验室常用Na2SiO3溶液制备硅酸。某小组同学进行了如下实验：
编号 Ⅰ Ⅱ
实验
现象 a 中产生凝胶状沉淀 b 中凝胶状沉淀溶解，c 中无明显变化
下列结论不正确的是（ ）。
A．Na2SiO3溶液一定显碱性
B．由 Ⅰ 能说明酸性：H2CO3＞H2SiO3
C．由 Ⅱ 可知，同浓度时Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液
D．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2，发生反应：SiO32－+CO2+H2O=CO32－+H2SiO3↓
(2024 高一下·湖南省长沙市月考)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。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3遇水剧烈水解。下列说法错误的是( )
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的反应为：SiO2+CSi(粗)+CO2↑
C．制备高纯多晶硅的反应为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl
D．为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行
14. 超酸HSbF6是石油重整中常用的催化剂，实验室常以SbCl3、Cl2和HF为原料，通过反应：SbCl3+Cl2=SbCl5、SbCl5+6HF=HSbF6+5HCl制备。其制备SbCl5的实验装置如图所示。已知：SbCl3的熔点为73.4 ℃，沸点为223.5 ℃，易水解；SbCl5的熔点为3.5 ℃，液态SbCl5在140 ℃时即发生分解，2.9 kPa下沸点为79 ℃，也易水解。下列说法不正确的是（ ）。
A．装置I中的a为冷凝水的进水口
B．装置II的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气
C．SbCl5制备完成后，可直接常压蒸馏分离除去SbCl3
D．由SbCl5制备HSbF6时，因涉及HF而不能选用玻璃仪器
(2024·天津河北市一模)氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是
A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4
C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。
16．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。请回答下列问题：
(1)Si元素位于元素周期表 ，在SiO2中，硅原子和氧原子以 (填“极性共价键”、“非极性共价键”或“离子键”)连接形成立体网状结构，所以SiO2硬度大。
(2)国家速滑馆用到了建筑黏合剂和防火剂硅酸钠，硅酸钠可由SiO2溶解在NaOH溶液中反应来制备，反应的离子方程式为 。
(3)生产磨砂玻璃时可以用HF溶蚀玻璃，是因为HF溶液可与SiO2反应，其化学方程式为 。
(4)中国的瓷器名世界，制备陶瓷是以粘土[主要成分 Al2Si2O5(OH)4]为原料，经过高温烧结而成，若以氧化物形式表示该粘土的组成，则应表示为 。
(5)由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示，X为 ，可以循环使用的物质为 和 。
17. A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)写出C与酸发生反应的化学方程式： 。
(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①分别写出生成D和F的化学方程式： ， 。
②要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是 (填字母)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(3)100 g C与石灰石的混合物充分反应后生成的气体在标况下的体积为11.2 L，100 g混合物中石灰石的质量分数是 。
18. 硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题：
（1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括陶瓷、水泥和玻璃，其中制玻璃的主要原料为_______。
（2）下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是_______(填序号)。
①浓硝酸 ②溶液 ③溶液 ④澄清石灰水 ⑤溶液 ⑥溶液 ⑦溶液
（3）关于硅及其相关化合物的叙述正确的是_______(填字母)。
A．自然界中存在天然游离的硅单质
B．已知C与Si的最高正价都是正四价，由于CO2+H2O=H2CO3，用类比法可知，SiO2+H2O=H2SiO3
C．无机非金属材料AlN熔沸点很高，可作为耐高温材料制作特定仪器
D．保存氢氟酸可用玻璃瓶，但不能用玻璃塞
E．既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
F．SiO2制成的玻璃纤维，由于导电能力强而被用于制做通讯光缆
G．利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池
（4）硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图：
①写出制粗硅的化学方程式____________________________。
②上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有____________。
③整个制备过程必须严格控制无水无氧。遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式____________________________；在制备高纯硅的过程中若混入，可能引起的后果是________
____________________。
（5）新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4)可应用于原子反应堆，一种制备氮化硅的反应如下： 3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO，若生成标准状况下33.6 L CO时，反应过程中转移的电子数为_______。
19．(2023 山东)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为-126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si+3HClSiHCl3+H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为_________________；判断制备反应结束的实验现象是______________。图示装置存在的两处缺陷是_______________________。
(2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓溶液中发生反应的化学方程式为__________________________。
(3)采用如下方法测定溶有少量的SiHCl3纯度。
m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①________，②________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含m1、m2的代数式表示)。第03周 无机非金属材料
时间：45分钟 满分：100分
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1. (2024·河北)燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是（ ）。
A. 青铜铺首主要成分是铜锡合金 B. 透雕白玉璧主要成分是硅酸盐
C. 石质浮雕主要成分是碳酸钙 D. 青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙
【答案】D
【解析】青铜铺首是青铜器，青铜的主要成分是铜锡合金，A正确；透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸盐，B正确；石质浮雕是汉白玉，汉白玉的主要成分是碳酸钙，C正确；青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，D错误。
2. (2024·江西)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是（ ）。
A. 青蓝色是由于生成了单质钴 B. 表面的釉属于有机高分子膜
C. 主要成分为铝硅酸盐 D. 铁元素的存在形式只有Fe2O3
【答案】C
【解析】青花瓷上的蓝色花纹是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，A错误；釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质，通常由无机物质组成，如硅酸盐、氧化物等，B错误；青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确；青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红色，D错误。
3．(2022·河北)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SiO2和MgO
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
【答案】A
【解析】A项，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项，陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C错误；C项，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项，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；故选A。
4. 具有完全自主知识产权的“碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池”被誉为“挂在墙壁上的油田”。下列关于该电池的说法错误的是（ ）。
A．碲化镉(CdTe)薄膜属于新型无机非金属材料
B．工作时存在光能-热能-化学能-电能几种能量转化
C．推广使用该电池有利于“碳中和”目标的实现
D．破损的CdTe薄膜要回收集中处理
【答案】B
【解析】碲化镉(CdTe)薄膜属于新型无机非金属材料，A正确；太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，B错误；该电池的广泛使用可减少化石能源的消耗，从而减少向大气中排放的CO2的量，C正确；镉是重金属，有剧毒，故需回收集中处理，D正确。
5. 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（ ）。
A．Cu2S(s)CuO(s)CuCl2(aq)
B．SiO2(s)H2SiO3(s)Na2SiO3(aq)
C．Fe(s)Fe2O3(s)Fe2(SO4)3(aq)
D．NaCl(aq)Na2CO3(s)NaOH(aq)
【答案】A
【解析】涉及反应的化学方程式为Cu2S+2O22CuO+SO2、CuO+2HCl=CuCl2+H2O，A符合题意；SiO2不溶于水，与水不反应，所以二者不能直接反应生成H2SiO3，B不符合题意；铁和水蒸气在高温条件下反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2，C不符合题意；向饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再通入二氧化碳，溶液中溶解度最小的NaHCO3析出，NaHCO3受热分解生成碳酸钠，不能一步生成碳酸钠，D不符合题意。
6. 普通玻璃的主要成分是（ ）。
①Na2SiO3 ②CaCO3 ③CaSiO3 ④SiO2 ⑤Na2CO3 ⑥CaO
A．①③④ B．②③④ C．①③⑥ D．③④⑤
【答案】A
【解析】普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3及SiO2，A正确。
7．由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是（ ）。
A．X的水溶液俗称水玻璃，粘结力强，可用作木材防火剂
B．步骤II的反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4
C．步骤II中的稀硫酸可用通CO2后的水溶液替代
D．工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅
【答案】C
【解析】粗SiO2与氢氧化钠反应生成X，X为硅酸钠，硅酸钠再与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，最后经灼烧，硅酸分解生成二氧化硅，即实现了由粗SiO2制备纯SiO2的过程。X为硅酸钠，其溶液俗称水玻璃，粘结力强，可用作木材防火剂，A正确；步骤II的反应是硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀和硫酸钠，其化学方程式为Na2SiO3+ H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4，B正确；步骤I中所加的氢氧化钠溶液是过量的，故进行步骤II时，二氧化碳的溶解度较小，只通入二氧化碳，二氧化碳会被氢氧化钠完全吸收，生成碳酸钠或碳酸氢钠，造成酸性不足，不能生成足量的硅酸，产率降低，故步骤II中的稀硫酸不能用通CO2后的水溶液替代，C错误；在高温时，焦炭可以还原石英砂中的二氧化硅，生成单质硅和一氧化碳，但生成的硅中会混有其他固体杂质，D正确。
8．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是（ ）。
A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4表示为MgO·SiO2
C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2
D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·2SiO2·2H2O
【答案】D
【解析】由化学式改写成相应的氧化物的形式，按照活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、SiO2、H2O的顺序来书写，且要遵守原子守恒。钙沸石[Ca（Al2Si3O10）·3H2O]，用氧化物的形式表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O，CaO是活泼金属的氧化物，写在最前面，A错误；镁橄榄石（Mg2SiO4）表示为2MgO·SiO2，选项中不符合原子守恒，B错误；正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·6SiO2，选项中不符合原子守恒，C错误；高岭石[Al2（Si2O5）（OH）4]表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，符合书写规律，D正确。
9. 中国古代诗词和书籍中蕴含着化学知识。下列说法错误的是（ ）。
A．“白玉金边素瓷胎，雕龙描凤巧安排”，陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料
B．“忽闻海上有仙山，山在虚无缥缈间”，海市蜃楼是一种自然现象，与胶体知识有关
C．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”，“翠色”来自氧化亚铜
D．镀金时“以汞和金涂银器上，入火则汞去，而金存”，其中“入火则汞去”指汞的挥发
【答案】C
【解析】陶瓷材料是黏土等烧制而成的，是人类应用最早的硅酸盐材料，A正确；海市蜃楼是一种自然现象，是光线在气溶胶中折射产生的，与胶体知识有关，B正确； “翠色”为青色或者绿色，可能来自亚铁离子，氧化亚铜为砖红色，C错误；“入火则汞去”指汞受热挥发后剩余金附着在银器上，D正确；
(2024 高一下·湖北省武汉市期中)工业制备高纯硅的主要过程如图所示：
已知石英晶体部分结构如图。
下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应体现了C元素的非金属性比强
B．石英晶体中不存在SiO2分子
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D．流程中HCl、H2可以循环使用
【答案】A
【解析】在高温下焦炭和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，粗硅和氯化氢反应生成SiHCl3，然后在高温下氢气和SiHCl3反应生成纯硅。A项，制备粗硅的反应不是在溶液中进行的置换反应，不能体现了C元素的非金属性比Si强，A错误；B项，二氧化硅是由硅原子和氧原子构成的，不存在分子，因此石英晶体中不存在SiO2分子，B正确；C项，高温下水蒸气能和焦炭反应，氢气和氧气容易发生爆炸，所以原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；D项，流程中第二步反应产生氢气，第三步反应产生氯化氢，因此HCl、H2可以循环使用，D正确。
11. 某溶液中可能含有OH-、CO、[Al(OH)4]-、SiO、SO、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时，发现生成沉淀的物质的量随盐酸溶液的体积变化如图所示。下列说法正确的是 （ ）。
A．BC段是OH-与盐酸反应
B．反应后最终溶液中的溶质只有NaCl
C．原溶液中一定含有的离子是Na+、OH-、SiO、SO、[Al(OH)4]-、CO
D．原溶液中含有CO与[Al(OH)4]-的物质的量之比为3∶4
【答案】D
【解析】由图像分析可知，开始时无沉淀生成，说明加入的盐酸和溶液中的碱反应，故溶液中一定含OH- 离子，则与氢氧根离子不能共存的Fe3+、Mg2+、Al3+不存在；随后反应生成沉淀的质量逐渐增大，说明是[Al(OH)4]-、和氢离子发生反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀；继续加入盐酸，沉淀质量不变，消耗盐酸的离子只能是离子，反应完后继续加入盐酸，沉淀质量逐渐减小，至不再改变，进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸沉淀，氢氧化铝沉淀溶于盐酸，最后剩余沉淀为硅酸；硫酸根离子不能确定是否存在，但根据溶液呈电中性可知，溶液中一定含有Na+离子。BC段是碳酸根离子与盐酸反应，A错误；因为溶液中硫酸根离子不能确定是否存在，则反应后最终溶液中的溶质除了有NaCl，还可能有硫酸钠，B错误；原溶液中一定含有的离子是Na+、OH-、SiO、[Al(OH)4]-、CO，可能含有SO，C错误；依据图像可知和碳酸根离子反应的盐酸为2体积，反应的离子方程式为+2H+=CO2↑+H2O，氢氧化铝溶解消耗的盐酸为4体积，反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，则原溶液中含有与[Al(OH)4]-的物质的量之比为n（）∶n（[Al(OH)4]-）=（2×）∶（4×）=3∶4，D正确。
12．硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水的弱酸，从溶液中析出时常形成凝胶状沉淀。实验室常用Na2SiO3溶液制备硅酸。某小组同学进行了如下实验：
编号 Ⅰ Ⅱ
实验
现象 a 中产生凝胶状沉淀 b 中凝胶状沉淀溶解，c 中无明显变化
下列结论不正确的是（ ）。
A．Na2SiO3溶液一定显碱性
B．由 Ⅰ 能说明酸性：H2CO3＞H2SiO3
C．由 Ⅱ 可知，同浓度时Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液
D．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2，发生反应：SiO32－+CO2+H2O=CO32－+H2SiO3↓
【答案】B
【解析】硅酸钠为强碱弱酸盐，其溶液显碱性，A正确；盐酸与石灰石反应生成二氧化碳，同时挥发出氯化氢，氯化氢也能与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，所以由 Ⅰ 不能说明酸性：H2CO3＞H2SiO3，B错误；b中凝胶状沉淀溶解，c中无明显变化，说明b碱性更强，即同浓度时Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液，C正确；Na2SiO3溶液中通入少量CO2，反应生成碳酸钠和硅酸，发生反应的离子方程式为SiO32－+CO2+H2O=CO32－+H2SiO3↓，D正确。
(2024 高一下·湖南省长沙市月考)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。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3遇水剧烈水解。下列说法错误的是( )
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的反应为：SiO2+CSi(粗)+CO2↑
C．制备高纯多晶硅的反应为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl
D．为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行
【答案】B
【解析】电解饱和NaCl溶液，反应产生NaOH、H2、Cl2，X是NaOH，H2、Cl2点燃生成HCl，焦炭与石英在高温下反应产生粗Si和CO，HCl与粗硅反应产生SiHCl3和少量SiCl4，SiHCl3和SiCl4是沸点不同的混合物，经分馏分离提纯得到SiHCl3，SiHCl3和H2在加热条件下反应产生多晶硅和HCl，所以Y是H2，Z是Cl2。A项，由分析得，Y是H2，Z是Cl2，A正确；B项，制取粗硅是焦炭与石英在高温下反应产生粗Si和CO，反应方程式为：SiO2+2CSi(粗)+2CO↑，B错误；C项，制备高纯多晶硅是SiHCl3和H2在加热条件下反应产生多晶硅和HCl，反应方程式为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl，C正确；D项，已知SiHCl3遇水剧烈水解，且H2是可燃气体，因此为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行，D正确；故选B。
14. 超酸HSbF6是石油重整中常用的催化剂，实验室常以SbCl3、Cl2和HF为原料，通过反应：SbCl3+Cl2=SbCl5、SbCl5+6HF=HSbF6+5HCl制备。其制备SbCl5的实验装置如图所示。已知：SbCl3的熔点为73.4 ℃，沸点为223.5 ℃，易水解；SbCl5的熔点为3.5 ℃，液态SbCl5在140 ℃时即发生分解，2.9 kPa下沸点为79 ℃，也易水解。下列说法不正确的是（ ）。
A．装置I中的a为冷凝水的进水口
B．装置II的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气
C．SbCl5制备完成后，可直接常压蒸馏分离除去SbCl3
D．由SbCl5制备HSbF6时，因涉及HF而不能选用玻璃仪器
【答案】C
【解析】冷凝管的冷凝水一般低进高出，A正确；装置II的主要作用是吸收Cl2防止污染空气，同时吸收空气中的水蒸气，防止SbCl3水解，B正确；SbCl3的沸点为223.5 ℃，直接常压蒸馏分离除去SbCl3时温度高140 ℃，液态SbCl5发生分解，且SbCl5沸点低于223.5 ℃，达不到分离除去SbCl3的目的，C错误；HF能与玻璃仪器中的二氧化硅反应而腐蚀玻璃，D正确。
(2024·天津河北市一模)氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是
A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4
C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
【答案】A
【解析】石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，还含有Fe、Cu的单质及化合物，经过酸洗而除去，得到纯净的Si3N4。A项，“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A错误；B项，“高温氮化”反应为硅与氮气反应生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；C项，原料气可以为空气，通过灼热的铜粉除去氧气得到氮气，故“操作X”为原料气通过灼热的铜粉，C正确；D项，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的单质及化合物，Fe、Cu的单质及化合物可以与稀硝酸反应而溶解，而Si3N4与稀硝酸不反应，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D正确；故选A。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。
16．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。请回答下列问题：
(1)Si元素位于元素周期表 ，在SiO2中，硅原子和氧原子以 (填“极性共价键”、“非极性共价键”或“离子键”)连接形成立体网状结构，所以SiO2硬度大。
(2)国家速滑馆用到了建筑黏合剂和防火剂硅酸钠，硅酸钠可由SiO2溶解在NaOH溶液中反应来制备，反应的离子方程式为 。
(3)生产磨砂玻璃时可以用HF溶蚀玻璃，是因为HF溶液可与SiO2反应，其化学方程式为 。
(4)中国的瓷器名世界，制备陶瓷是以粘土[主要成分 Al2Si2O5(OH)4]为原料，经过高温烧结而成，若以氧化物形式表示该粘土的组成，则应表示为 。
(5)由SiO2制备高纯度硅的工业流程如图所示，X为 ，可以循环使用的物质为 和 。
【答案】(1)第三周期第Ⅳ A族 极性共价键 (2)SiO2+2OH-=SiO+H2O (3)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (4)Al2O3·2SiO2·2H2O (5)CO H2 HCl
【解析】（1）Si元素位于元素周期表的第三周期第Ⅳ A族；在SiO2中，硅原子和氧原子通过极性共价键相连接。（2）SiO2可以和NaOH反应，反应的离子方程式为SiO2+2OH－=SiO+H2O。（3）SiO2和HF反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。（4）铝的氧化物为Al2O3，硅的氧化物为SiO2，氢的氧化物为H2O，根据活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、SiO2、H2O的顺序可知，[Al2Si2O5(OH)4]可改成Al2O3·2SiO2·2H2O； （5）用焦炭和SiO2反应制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，所以X为CO；根据所给流程图可知H2和HCl可以循环利用。
17. A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)写出C与酸发生反应的化学方程式： 。
(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①分别写出生成D和F的化学方程式： ， 。
②要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是 (填字母)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(3)100 g C与石灰石的混合物充分反应后生成的气体在标况下的体积为11.2 L，100 g混合物中石灰石的质量分数是 。
【答案】(1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (2)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ Na2SiO3+CO2+H2O= Na2CO3+ H2SiO3↓ ②D (3)50%
【解析】A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，则A是Si元素，C是SiO2，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D，D是Na2SiO3。（1）SiO2是酸性氧化物，与一般的酸不能发生反应，但是可以与氢氟酸发生反应产生SiF4和氢气，发生反应的化学方程式是SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。（2）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E，则B是C，E是CO2，将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F是H2SiO3。①生成D和F的化学方程式分别是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓。②将NaOH高温熔化，由于NaOH是碱，可以与玻璃、石英中的酸性氧化物SiO2及两性氧化物氧化铝发生反应，腐蚀设备，故可选用铁坩埚，D正确。（3）根据反应的化学方程式：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑及CaCO3CaO+CO2↑可知：每100 g纯净的CaCO3发生反应，会产生1 mol CO2气体，在标准状况下体积是22.4 L，现在100 g C与石灰石的混合物充分反应后生成的气体在标况下的体积为 11.2 L，n(CO2)=11.2 L÷22.4 L/mol=0.5 mol，则根据碳元素守恒可知n(CaCO3)=0.5 mol，其质量是m(CaCO3)= 0.5 mol×100 g/mol=50 g，所以100 g混合物中石灰石的质量分数是(50 g÷100 g)×100%=50%。
18. 硅单质及其化合物应用广泛。请回答下列问题：
（1）传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，主要包括陶瓷、水泥和玻璃，其中制玻璃的主要原料为_______。
（2）下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是_______(填序号)。
①浓硝酸 ②溶液 ③溶液 ④澄清石灰水 ⑤溶液 ⑥溶液 ⑦溶液
（3）关于硅及其相关化合物的叙述正确的是_______(填字母)。
A．自然界中存在天然游离的硅单质
B．已知C与Si的最高正价都是正四价，由于CO2+H2O=H2CO3，用类比法可知，SiO2+H2O=H2SiO3
C．无机非金属材料AlN熔沸点很高，可作为耐高温材料制作特定仪器
D．保存氢氟酸可用玻璃瓶，但不能用玻璃塞
E．既能和溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
F．SiO2制成的玻璃纤维，由于导电能力强而被用于制做通讯光缆
G．利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池
（4）硅单质可作为硅半导体材料。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图：
①写出制粗硅的化学方程式____________________________。
②上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有____________。
③整个制备过程必须严格控制无水无氧。遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和一种气体单质，写出发生反应的化学方程式____________________________；在制备高纯硅的过程中若混入，可能引起的后果是________
____________________。
（5）新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4)可应用于原子反应堆，一种制备氮化硅的反应如下： 3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO，若生成标准状况下33.6 L CO时，反应过程中转移的电子数为_______。
【答案】（1）石英、纯碱、石灰石 （2）④⑥⑦ （3）CG （4）①SiO2+2C Si+2CO ②H2、HCl ③SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑ ④高温条件下H2与O2混合发生爆炸 （5）3
【解析】（1）工业上制玻璃的主要原料为石英、纯碱、石灰石，故答案为：石英、纯碱、石灰石；（2）玻璃中的二氧化硅能与碱性物质反应生成硅酸盐，硅酸钠溶液具有粘结性，故澄清石灰水、氢氧化钠溶液、硅酸钠溶液不能用磨口玻璃塞的试剂瓶保存，故选④⑥⑦；（3）A．硅元素是亲氧元素，自然界中不存在天然游离的硅单质，故错误；B．二氧化硅不溶水，不能与水反应生成硅酸，故错误；C．无机非金属材料氮化铝具有熔沸点很高的特性，可作为耐高温材料制作特定仪器，故正确；D．氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅反应，石英保存氢氟酸不能用玻璃瓶，也不能用玻璃塞，故错误；E．二氧化硅是酸性氧化物，不是两性氧化物，故错误；F．SiO2没有导电能力，但其传输光的能力强，可用于制造通讯光缆，错误；G．高纯硅是半导体，是制造光电池原料，正确。故选CG；（4）由题给流程可知，石英与焦炭高温条件下反应制得粗硅，粗硅在573 K以上条件下与氯气反应生成三氯硅烷和氢气，精馏得到的三氯硅烷与氢气在高温条件下反应生成硅与氯化氢；①由分析可知，制粗硅的反应为石英砂与焦炭在高温条件下反应生成硅与一氧化碳，反应的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO，故答案为：SiO2+2C Si+2CO；②由分析可知，上述工艺生产中循环使用的物质为硅、三氯硅烷、氢气和氯化氢，故答案为：H2、HCl；③由题意可知，三氯硅烷与水反应生成硅酸沉淀、盐酸和氢气，反应的化学方程式为SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑；在制备高纯硅的过程中若混入氧气，高温条件下氢气与氧气混合会发生爆炸，故答案为：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl+H2↑；高温条件下H2与O2混合发生爆炸；（5）由方程式可知，反应中碳元素的化合价升高被氧化，碳是反应的还原剂，氮元素的化合价降低被还原，氮气是氧化剂，反应生成6 mol一氧化碳时，反应转移12 mol电子，则生成标准状况下33.6 L一氧化碳时，反应过程中转移的电子数为×2×NA mol-1=3NA，故答案为：3。
19．(2023 山东)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为-126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si+3HClSiHCl3+H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为_________________；判断制备反应结束的实验现象是______________。图示装置存在的两处缺陷是_______________________。
(2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓溶液中发生反应的化学方程式为__________________________。
(3)采用如下方法测定溶有少量的SiHCl3纯度。
m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①________，②________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含m1、m2的代数式表示)。
【答案】(1) 检查装置气密性 当管式炉中没有固体剩余时 C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置 (2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O (3) 高温灼烧 冷却 AC
【解析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出同时D可处理多余吸收的氯化氢气体。(1)制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时候后，接通冷凝装置，加热开始反应，当管式炉中没有固体剩余时，即硅粉完全反应，SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置；(2)已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为-1，H元素的化合价为-1，硅元素化合价为+4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O；(3)m1 g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2 g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=，样品纯度为=。
