硅单质试题 高考化学考前专项复习（含解析）

硅单质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述正确的是(　　)
A．SiO2可与水反应制备硅胶
B．SiO2与NaOH和HF均可反应，属于两性氧化物
C．玻璃、水泥、陶瓷都是硅酸盐产品
D．晶体硅可做光导纤维
2．化学与生活密切相关，下列说法错误的是
A．利用丁达尔效应可检测气溶胶中的冠状病毒
B．氮氧化合物与”光化学烟雾”“臭氧层空洞”“硝酸型酸雨”的形成有关
C．单晶硅是一种半导体材料，可用于制造硅电池
D．镁着火不能用干粉灭火器灭火
3．下列说法中，不正确的是
A．Si可用来制造半导体材料 B．SiO2可用于制造光导纤维
C．合金中可以含有非金属元素 D．铝合金比纯铝的硬度低
4．下列说法正确的是
A．硅是制造光导纤维的材料 B．二氧化硅是制造光电池常用材料
C．陶瓷含有的主要成分是硅酸盐 D．水泥、沙子、水玻璃的成分是二氧化硅
5．关于物质的用途下列说法正确的是
①水玻璃是制备硅胶和木材防火剂的原料；②氢氧化铝可以用做耐火材料；③氢氟酸可以用来刻蚀玻璃；④光导纤维是混合物，主要成分是二氧化硅；⑤利用氯气的毒性可以消灭田鼠；⑥漂白粉既可做漂白棉麻纸张的漂白剂，又可做游泳池及环境的消毒剂；⑦四氧化三铁常用作红色油漆和涂料⑧晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池⑨在Na2O2与水反应的溶液中滴加酚酞观察到溶液呈红色。
A．①②③④⑤⑨ B．①③④⑤⑥⑧ C．①②④⑤⑥⑦ D．③④⑤⑥⑧⑨
6．下列说法正确的是
A．和是2种核素，它们互称为同素异形体
B．用带玻璃塞的试剂瓶盛放溶液
C．单质硅可用于制作太阳能电池
D．不溶于水也不溶于任何酸
7．“硅基生命”一直是科幻小说中永恒的主题。下列有关Si及其化合物描述正确的是
A．Si是第二周期IVA族元素 B．最高化合价为+2
C．高纯硅可用于制造计算机芯片 D．H2SiO3是一种强酸
8．化学与人们的生活、生产密切相关。下列说法正确的是
A．服用84消毒液能提高对新型冠状病毒的预防效果
B．三星堆黄金面具含金量85%，其硬度比纯金高
C．我国自主研发的5G芯片的材料是二氧化硅
D．在食品袋中放入含硅胶、生石灰的透气小袋，可防止食物氧化变质
9．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成为（ ）
A．Al、Cu、Mg、Si、Mn B．Al、Mg、Si、Zn
C．Al、Fe、C、Cu D．Al、Si、Zn、Na
10．化学与生活、科技及环境密切相关。下列说法正确的是
A．经常用“84消毒液”洗手有助于预防COVID-19
B．石油产品完全燃烧时不会产生污染性气体
C．各种芯片的主要成分为SiO2
D．热的纯碱溶液能较好地清除餐具上的油渍
二、判断题
11．(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在
(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料
(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维
(4)非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4
(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸 　
(7)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂
(8)SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃 　
(9)向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
(10)石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
(11)硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 　
(12)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化 　
(13)加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属发生反应 　
(14)二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 　
(15)二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆 　
(16)工业上制取粗硅的反应是SiO2+CSi+CO2↑
(17)用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24L气体(标准状况)时，得到2.8g硅 　
(18)因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强 　
(19)二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应 　
(20)2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO 　
(21)二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
12．石英砂可用于生产单晶硅。( )
13．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属发生反应。( )
14．单晶硅做芯片的基底材料与硅元素储量丰富、单晶硅耐腐蚀性能优异有关。(_______)
15．用来生产计算机芯片的硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在。( )
三、解答题
16．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高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2；
③SiHCl3与过量H2在1000～1100 ℃反应制得纯硅。
已知：SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅的化学方程式为 。
(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
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 。
④SiHCl3的电子式为 ，SiHCl3与H2O反应的化学方程式为： 。
17．某研究性学习小组设计了一组实验来探究元素周期律。
甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成同主族元素C和Si的非金属性强弱比较的实验研究；
乙同学设计了如图2装置来验证卤族元素性质的递变规律，图2中A、B、C三处分别是沾有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润的红纸。
已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气。
(1)从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到物质:图1中试剂A、B为(填序号) ；
①稀硫酸溶液；②浓盐酸；③碳酸钠粉末；④Na2SO3溶液
写出图1烧杯中发生反应的现象为 ；
(2)乙同学所做实验中制取氧气的离子方程式为 ；
(3)乙同学所做实验图2中B处的现象为 ；
(4)写出图2中A处发生反应的离子方程式为 。
18．实验室在模拟工业制备和提纯硅时，利用氯气、石英砂和碳粉等原料按以下装置制备了SiCl4。已知SiCl4熔点-70℃，沸点57.6℃，遇水极易水解。
请回答：
(1)通入氯气，硬质玻璃管中发生的反应方程式为 。
(2)液体X可选择的试剂是 ，作用是 。
(3)若缺少干燥管和固体Y，则会造成 。
参考答案：
1．C
【详解】A．二氧化硅与水不反应，故A错误；
B．二氧化硅是酸性氧化物能和强碱反应，反应方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；但也能和特殊的酸氢氟酸反应，反应方程式为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O，但二氧化硅属于酸性氧化物，故B错误；
C．制备玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，制备水泥的主要原料是黏土、石灰石，制备陶瓷的主要原料是黏土，石英主要成分是二氧化硅、黏土属于硅酸盐，故都属于硅酸盐产品，故C正确；
D．光导纤维是二氧化硅，而不是硅，故D错误；
故答案为C。
【点睛】考查硅及其化合物的性质与用途，硅位于金属和非金属分界线附近，常用作半导体材料，为无机非金属材料的主角，而二氧化硅具有熔点高、硬度大的特点，常用于制备耐高温材料和光导纤维，注意虽然二氧化硅是酸性氧化物，但它能和特殊的酸氢氟酸反应。
2．A
【详解】A．丁达尔效应是区别溶液和胶体的方法，气溶胶中的冠状病毒不属于胶体，所以丁达尔效应不能用来检测病毒，A错误；
B．“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”主要是由氮氧化合物产生的，“臭氧层空洞”主要是氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的，B正确；
C．单晶硅是一种半导体材料，可用于制造硅电池，C正确；
D．镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，所以镁着火不能用干粉灭火器灭火，D正确；
故选：A。
3．D
【详解】A．Si的导电性介于导体和绝缘体之间，故Si可用来制造半导体材料，正确；
B．SiO2可用于制造光导纤维，正确；
C．用量最大的合金钢中含有碳，故合金中可以含有非金属元素，正确；
D．合金的硬度一般比成分金属的大，故铝合金比纯铝的硬度高，错误；
故选D。
4．C
【详解】A. 二氧化硅是制造光导纤维的材料，A错误；B. 硅是制造光电池常用材料，B错误；C. 陶瓷含有的主要成分是硅酸盐，C正确；D. 水泥属于硅酸盐产品，沙子的主要成分是二氧化硅，水玻璃是硅酸钠水溶液，D错误，答案选C。
5．B
【详解】①水玻璃是矿物胶，不燃烧，而将硅酸钠涂在木材表面就阻隔了木材与空气中氧气的直接接触，可用作制备木材防火剂的原料，故正确；
②氢氧化铝加热易分解生成氧化铝，氧化铝熔点很高，一般条件下不熔化，所以可以用做耐火材料，故错误；
③玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅，所以氢氟酸可以用来刻蚀玻璃，故正确；
④纯净的二氧化硅是制备光导纤维的原料，是利用光的全反射原理，故正确；
⑤氯气有毒，能使田鼠中毒死亡而灭绝，故正确；
⑥次氯酸钠具有强氧化性，能使蛋白质变性而杀菌消毒，同时也具有漂白性，所以漂白粉既可做漂白棉麻纸张的漂白剂，又可做游泳池及环境的消毒剂，故正确；
⑦四氧化三铁是黑色固体，氧化铁是红棕色固体，所以氧化铁常用作红色油漆和涂料，故错误；
⑧硅位于金属和非金属分界线处，导致晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，故正确；
⑨过氧化钠与水反应后加入酚酞的现象为先变红后褪色，故错误；
答案选B。
【点睛】了解常见化学物质的物理、化学性质及其用途，熟悉课本内容是解题关键。
6．C
【详解】A．和是2种核素，它们互称为同位素，A错误；
B．玻璃中的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，所以不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放溶液，应该用橡皮塞，B错误；
C．硅是半导体，可以导电，单质硅可用于制作太阳能电池，C正确；
D．不溶于水，但可以溶于氢氟酸，D错误；
答案选C。
7．C
【详解】A．Si的质子数为14，核外电子排布分为两层，最外层有4个电子，所以Si是第二周期ⅣA族元素，故A错误；
B．Si是第ⅣA族元素，最高正化合价和主族序数相等，所以Si的最高正价为+4价，故B错误；
C．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，高纯硅可用于制造计算机芯片，故C正确；
D．Si的非金属性比较弱，所以其最高价氧化物对应的水化物的酸性较弱，H2SiO3是一种强酸，故D错误；
故选C。
8．B
【详解】A．84消毒液属于常用的含氯消毒剂的一种，主要成分是次氯酸钠，具有较强的氧化性，可以使新型冠状病毒的蛋白破坏，降低其传染性。故临床工作和日常生活中常使用84消毒液，对局部环境或物品的消毒，不能服用，A错误；
B．三星堆黄金面具含金量85%，属于合金，其硬度比纯金高，B正确；
C．我国自主研发的5G芯片的材料是硅单质，C错误；
D．在食品袋中放入含硅胶、生石灰的透气小袋，可作干燥剂，不能防止食物氧化变质，D错误；
故选B。
9．A
【详解】由于样品和稀盐酸反应能生成气体，且有不溶物，说明该样品中除了含有排在氢前的活泼金属以外，还含有不能和稀盐酸反应的物质；而该不溶物中有能和氢氧化钠溶液反应的物质，该不溶物中应该含有Si，还含有既不能和稀盐酸反应也不能和氢氧化钠溶液反应的物质，即在金属活动性顺序中氢后的金属，所以正确答案应为A。
10．D
【详解】A．“84消毒液”对人的皮肤具有腐蚀性，因此不能用作洗手液，A错误；
B．石油产品完全燃烧时会产生的二氧化硫、二氧化氮污染性气体，B错误；
C．各种芯片的主要成分为晶体Si，不是二氧化硅，二氧化硅导光不导电，C错误；
D．纯碱是Na2CO3，该物质是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液显碱性，升高温度，盐水解程度增大，溶液碱性增强，油脂在碱性环境会水解产生可溶性物质，因此热的纯碱溶液能较好地清除餐具上的油渍，D正确；
故合理选项是D。
11． 正确 错误 错误 正确 错误 错误 正确 正确 正确 错误 正确 错误 正确 错误 错误 错误 错误 错误 正确 错误 错误
【详解】(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在，正确；
(2)硅的导电性介于导体和绝缘体之间，故可用于制作半导体材料，错误；
(3)Si不可用于制造光导纤维，错误；
(4)非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4，正确；
(5)硅的化学性质不活泼，常温下可与HF反应，错误；
(6)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，溶于HF，错误；
(7)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂，正确；
(8)SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃，正确；
(9)硅酸为弱酸，故向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，正确；
(10)硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，错误；
(11)硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，正确；
(12)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原，错误；
(13)加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属发生反应，正确；
(14)二氧化硅是酸性氧化物，但是不能与水反应生成硅酸，错误；
(15)二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，错误；
(16)工业上制取粗硅的反应是SiO2+2CSi+2CO↑，错误；
(17)用二氧化硅制取单质硅时，反应是SiO2+2CSi+2CO↑，当生成2.24L气体(标准状况)时，得到1.4g硅，错误；
(18)硅酸酸性比碳酸弱，错误；
(19)二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应，正确；
(20)2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO，错误；
(21)二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶4，错误。
12．正确
【详解】石英砂主要成分为SiO2，可用碳还原得到粗硅，经提纯得单晶硅，故正确。
13．正确
【详解】加热条件下，硅能与一些非金属、氧化物等反应，如硅能与氢气生成硅烷，与氧气反应生成二氧化硅，故正确。
14．正确
【详解】半导体“硅”已成为信息时代高科技的代名词。由于硅元素储量丰富，且单晶硅具有优异的耐高温与抗腐蚀性能，所以单晶硅成为制造大规模集成电路(俗称“芯片”)的基底材料，故答案为正确。
15．错误
【详解】硅是一种亲氧元素，在自然界中全部以化合态存在，故错误。
16．(1)SiO2＋2C Si＋2CO↑
(2) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化进入石英管反应 有灰黑色固体物质生成 SiHCl3＋H2 Si＋3HCl 排尽装置中的空气 SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl+H2↑或SiHCl3＋4H2O=H4SiO4↓＋3HCl+H2↑
【分析】已知SiHCl3与过量H2在1000～1100 ℃反应制得纯硅，SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃，据此分析，装置A用于制取氢气，装置B干燥氢气，装置C为热水浴，使液态SiHCl3气化，在装置D中发生反应制得纯硅。
【详解】（1）粗硅制备常用C和SiO2反应制备，反应方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
（2）①SiHCl3与水发生强烈反应，因此避免水进入，因此B中盛放浓硫酸，吸收H2中的水蒸气；滴入烧瓶中的SiHCl3汽化进入石英管反应，故装置C中的烧瓶需要加热。②装置D中发生反应的化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，故现象为有灰黑色固体物质生成。
③氢气是可燃性气体，与氧气混合容易发生爆炸，因此要排尽装置的空气。
④参考SiCl4的结构，SiHCl3的电子式为：；与水剧烈反应，在空气中易自燃，说明产生可燃性气体，SiHCl3＋3H2O = H2SiO3↓＋3HCl + H2↑。
17． ①③ 溶液出现白色沉淀 2MnO4- +10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O 试纸变蓝 2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
【详解】（1）根据甲设计的实验装置图可知，其实验的原理是利用较强酸制较弱酸。图1中试剂A、B为①稀硫酸溶液，③碳酸钠粉末；有关反应的离子方程式：。
（2）因生成硅酸，不溶于水，实验图1烧杯中现象是溶液出现白色沉淀 。
（3）要验证卤族元素性质的递变规律，则可以利用活泼的非金属单质置换较不活泼的非金属单质来实现。酸性高锰酸钾溶液能把盐酸氧化生成氯气，所以B处反应的离子方程式是2I－＋Cl2===2Cl－＋I2。因生成I2，淀粉KI试纸变蓝。
（4）酸性高锰酸钾溶液能把盐酸氧化生成氯气，所以A处反应的离子方程式是：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2。
【点睛】：该题是中等难度试题的考查，试题注重基础，侧重能力和方法的考查和训练。该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。
18． SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO 冰水等 使SiCl4冷凝液 水蒸气进入装置Z造成SiCl4水解产生白色烟雾
【分析】干燥的氯气通入玻璃管中，发生的化学反应为SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO，z用来收集SiCl4，为了防止堵塞导气管用的粗导气管，干燥管中固体Y应该是干燥剂，防止洗气瓶中水蒸气进入收集装置，最后为尾气处理装置，氢氧化钠吸收多余的氯气，一氧化碳用点燃法处理。
【详解】(1)CO在高温下热稳定性比CO2强，通入氯气，硬质玻璃管中发生反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应方程式为SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO。故答案为：SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO；
(2)液体X可选择的试剂是冰水等，作用是使SiCl4冷凝液。故答案为：冰水等；使SiCl4冷凝液；
(3)SiCl4遇水极易水解，实验所用氯气等原料必须预先干燥处理，若缺少干燥管和固体Y，则会造成水蒸气进入装置Z造成SiCl4水解产生白色烟雾。故答案为：水蒸气进入装置Z造成SiCl4水解产生白色烟雾。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()