由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
考点9 硅及其化合物
[题组一 基础小题]
1．下列有关硅及其化合物的说法，正确的是( )
A．单质硅常用作半导体和光导纤维材料
B．硅在自然界中只以化合态的形式存在
C．SiO2与纯碱高温生成CO2，说明硅酸的酸性比碳酸强
D．SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应
答案 B
解析 光导纤维的主要成分是SiO2，A错误；硅在自然界中只以化合态的形式存在，B正确；SiO2与纯碱在高温下生成CO2气体，气体挥发，生成物浓度减小，促使反应向右移动，不能据此说明硅酸的酸性比碳酸强，事实上碳酸的酸性大于硅酸，C错误；SiO2可与氢氟酸反应，D错误。
2．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是( )
A．CO2属于大气污染物
B．酸雨是pH小于7的雨水
C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
答案 D
解析 CO2不是大气污染物，也不是导致酸雨的气体，而是导致温室效应的主要气体，A、C错误，D正确；酸雨是指pH苯酚，故正确。
15．[2015·江苏高考]在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是( )
A．粗硅SiCl4Si
B．Mg(OH)2MgCl2(aq)Mg
C．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
D．AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OH(aq)Ag
答案 A
解析 粗Si与Cl2在高温下反应生成SiCl4，SiCl4用H2还原生成纯Si和HCl，A项正确；制备Mg，应电解熔融的MgCl2，不能有水，B项错误；FeCl3溶液在蒸发的过程中，Fe3＋水解生成Fe(OH)3，同时生成的HCl挥发，故得不到无水FeCl3，C项错误；蔗糖不能发生银镜反应，D项错误。
[题组三 模拟小题]
16．[2017·上海六校联考]月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面5 cm 厚的沙土就含有铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)等。下列说法或分析错误的是( )
A．月球上有大量游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上弱
B．CaMgSi2O6、KAlSi3O8是化学式，表示矿物的组成元素及其原子个数比
C．从辉石的组成来看，它可被看做为复盐
D．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2
答案 A
解析 铁的性质取决于铁原子的结构，与区域无关。
17．[2017·安徽皖南八校第一次联考]高纯度单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”。这种材料可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
下列说法正确的是( )
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
答案 D
解析 A项，错误，正确的为2C＋SiO2Si＋2CO↑；B项，②③中每反应或生成1 mol Si时，转移2 mol电子，错误；C项，硅与氢氟酸反应，错误；D项，二者沸点相差很大，可用蒸馏方法分离，正确。
18．[2016·杭州质检]二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图)。下列说法正确的是( )
A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物
B．SiO2和Si都是光导纤维材料
C．在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶是否吸水失效
D．图中所示转化反应都是非氧化还原反应
答案 C
解析 两性氧化物为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应得到的SiF4气体不属于盐类，A项错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B项错误；CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C项正确；由SiO2制取Si的过程中发生的都是氧化还原反应，D项错误。
19．[2016·沈阳二中月考]石棉是一类价格低廉的硅酸盐材料，但是有毒，能使人患肺癌。一种叫矿青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
。它用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是( )
A．该物质中Fe元素的化合价为＋2价，它属于硅酸盐
B．该物质的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
C．1 mol该物质能和18 mol HNO3反应，也能与含18 mol HCl的盐酸反应
D．这种石棉属于新型无机非金属材料
答案 B
解析 本题考查硅酸盐的有关知识。由化合物中正负化合价代数和等于0可知Na2Fe5Si8O22(OH)2中的Fe具有＋2价与＋3价，且＋2价与＋3价的Fe的物质的量之比为3∶2，由此可将该硅酸盐写成氧化物的形式为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，由此化学式可知1 mol该物质能和18 mol HNO3(其中1 mol被还原，SiO2与HNO3不反应)反应，也能与含14 mol HCl的盐酸(SiO2与盐酸不反应)反应，该石棉不属于新型无机非金属材料。
[题组一 基础大题]
20．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，其晶体结构与金刚石相似。
请回答下列问题：
(1)单质A的原子结构示意图为________，它的最高化合价为________。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
(2)B的化学式为________，B的晶体类型为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式为______________________。
(3)C的化学式为________________，D的化学式为__________________。
答案 (1) ＋4 (2)SiO2 原子晶体
SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)CaSiO3 Na2SiO3
解析 硅是地壳中含量仅次于氧的非金属元素，即A为硅，其原子结构示意图为，其最高化合价为＋4价；根据题给框图可推断出B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO；其中SiO2为原子晶体，高温下与碳反应的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。
[题组二 高考大题]
21．[2015·北京高考]研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：____________________。
(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：_________________。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：
________＋________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x mol·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L－1。
(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理：__________________
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
____________________________________________________________
__________________________________________________________。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_________________________________________
__________________________________________________________。
答案 (1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCO
(2)①2HCO＋Ca2＋===CO2↑＋CaCO3↓＋H2O
②xCO2 2xHO
(3)① ②
(4)①a室发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H＋＋HCO===H2O＋CO2↑ ②c室的反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH
解析 (1)CO2溶于水生成二元弱酸碳酸，碳酸电离出碳酸氢根和氢离子：CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCO。
(2)①根据示意图可知碳酸氢根与钙离子结合生成碳酸钙和CO2，则根据原子守恒可知还有水生成，离子方程式为2HCO＋Ca2＋===CO2↑＋CaCO3↓＋H2O。
②在光合作用中产生的氧气来自于水，因此反应为xCO2＋2xHO(CH2O)x＋x18O2＋xH2O。
(3)①根据实验原理可知装置的作用之一是酸化，其次还需要将CO2
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
吹出，在酸化过程中要选择难挥发性的酸，因此选择酸化的试剂为稀硫酸，因此装置图为。
②根据化学方程式可知，在滴定过程中存在守恒关系：HCO～H＋，则n(H＋)＝xy×10－3 mol，溶液的体积V＝0.001z L，所以根据c＝可知c＝ mol·L－1。
(4)①电解池中，a室中发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜进入b室，发生反应H＋＋HCO===H2O＋CO2↑，从而达到提取CO2的目的。
②c室的反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH。
22．[2014·全国卷Ⅱ]铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：
(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；PbO2的酸性比CO2的酸性________(填“强”或“弱”)。
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为__________________________________________________________。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_______________________________________________。
(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即
×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n值。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
答案 (1)六 ⅣA 弱
(2)PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O
(3)PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－
(4)根据PbO2PbOx＋O2↑，有×32×100%＝239×4.0%，x＝2－＝1.4
根据mPbO2·nPbO，＝1.4，＝＝
解析 (1)铅元素位于元素周期表的第六周期第ⅣA族。
(2)PbO2具有强氧化性，能将浓盐酸氧化产生Cl2，反应的化学方程式为PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(3)ClO－具有强氧化性，能将PbO氧化为PbO2，反应的离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。
(4)由题意可写出PbO2受热分解的化学方程式：
PbO2PbOx＋O2↑或(m＋n)PbO2mPbO2·nPbO＋O2↑，由于失重部分就是生成的O2，则有：
×100%＝4.0%或×100%＝4.0%，解得x＝1.4；m∶n＝2∶3。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
[题组三 模拟大题]
23．[2017·湖北黄冈质检]硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题：
(1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：__________________________________________________________。
(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2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BaO·CuO·2SiO2
B．性质稳定，不易脱色
C．x等于6
D．易溶解于强酸和强碱
(3)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下：
①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行，写出该反应化学方程式：________________，再利用化学反应进行的方向的知识判断该反应的ΔH________(填“＜”“＞”或“＝”)0。
②SiCl4极易水解，其完全水解的化学方程式为____________________。
③在流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有关物质的沸点数据如下表，分离SiCl4和其他杂质的方法为________。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
④分离出SiCl4后的残余物中含有铁元素，为了测量残余物中铁元素的含量，先将残余物预处理，使铁元素还原成Fe2＋，再用KMnO4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__________________________________________________________，
某同学称取1.000 g残余物后，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取20.0 mL试样溶液，用1.000×10－3 mol/L KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残余物中铁元素的质量分数是________。
答案 (1)制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等(回答其中一种即可)
(2)D
(3)①2C＋SiO22CO↑＋Si ＞
②SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl
③蒸馏(精馏)
④MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O 2.8%
解析 (1)硅是良好的半导体材料，可以用于制半导体、电路板、太阳能电池板，也可用于制硅钢。
(2)硅酸铜钡用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2，A项正确；BaCuSi2Ox中铜显＋2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易脱色，B项正确；由化学式为BaCuSi2Ox，根据化合物中正负化合价的代数和为0可得(＋2)＋(＋2)＋(＋4)×2＋(－2)×x＝0，解得x＝6，C项正确；BaCuSi2O6是硅酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，D项错误。
(3)①电弧炉中发生反应为2C＋SiO22CO↑＋Si。该反应的ΔS＞0，根据ΔH－TΔS＜0，该反应在高温条件下才能进行，则ΔH＞0。②SiCl4水解时生成H2SiO3和HCl。③根据表格中提供数据，几种物质的沸点相差较大，采用蒸馏的方法分离。④根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。根据MnO～5Fe2＋
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
，残留物中铁元素的质量为1.000×10－3 mol/L×0.02 L×5××56 g/mol＝0.028 g，故铁元素的质量分数为×100%＝2.8%。
24．[2016·福州质检]在工业中利用镁制取硅：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：
(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用________(填字母)。
a．石灰石 b．锌粒 c．纯碱
(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是__________________________________________________________，
当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是___________________________________________________________
__________________________________________________________。
(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为__________________________________________________________。
答案 (1)b
(2)让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验产生影响 该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
(3)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑、SiH4＋2O2===SiO2↓＋2H2O
解析 (1)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入还原性气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用锌粒，使其发生反应产生H2，为反应的顺利进行创造有利的条件。
(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，是为了让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验造成影响；该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行。
(3)Mg2Si与HCl会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，SiH4常温下可自燃，故有闪亮的火星。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
微信/支付宝扫码支付