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课时8碳、硅及其化合物1硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C.反应：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D.硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应【答案】A【解析】粗硅提纯涉及的反应：Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl都是氧化还原反应，B错误；该反应的实质是Si先与H2O反应：Si+3H2OH2SiO3+2H2↑，H2SiO3再与NaOH发生复分解反应生成Na2SiO3，故只有H2O是氧化剂，C错误；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D错误。2下列关于硅的说法不正确的是()A.硅是非金属元素，晶体硅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反应D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应【答案】C【解析】晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属，A正确；硅既有金属性又有非金属性，其导电性也介于金属导体和非金属绝缘体之间，是良好的半导体材料，B正确；硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应，C错误，D正确。3二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(各种转化见下图)。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可显示硅胶吸水是否失效D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应【答案】C【解析】两性氧化物与酸和碱反应均生成盐和水，SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类，A错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B错误；CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原反应，D错误。4下列说法正确的是()A.光导纤维的主要成分是硅B.常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃C.制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英D.实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液【答案】B【解析】光导纤维的主要成分是二氧化硅，A错误；4HF+SiO2SiF4↑+2H2O，所以可以用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃，B正确；制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，C错误；玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅与氢氧化钠反应生成具有黏性的硅酸钠，时间长了会打不开瓶塞，D错误。5寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是()A.寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触B.寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C.潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D.置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质【答案】C【解析】根据寿山石的主要成分可知其能与酸和碱发生反应，A正确；寿山石中主要成分为叶蜡石，含有不同形态的金属氧化物，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C错误；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D正确。6月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A.辉石、斜长石和橄榄石均属于硅酸盐矿B.斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2C.月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气D.橄榄石中铁为+2价【答案】B【解析】辉石、斜长石和橄榄石成分中都含有硅元素和氧元素，所以均属于硅酸盐矿，A正确；斜长石的氧化物形式应该表示为K2O·Al2O3·6SiO2才符合化学式KAlSi3O8，B错误；游离态铁具有还原性容易被氧化，沙土中含有大量铁单质，说明月球的表面几乎没有氧气，C正确；橄榄石中硅为+4价，氧为-2价，只有铁为+2价才能满足化合价代数和为0，D正确。7.硅及其化合物已被广泛用于生产生活中，下列说法不正确的是()图1图2A.图1是常见于汽车中的小摆件“苹果花”，它的动力源于以Si为原料的太阳能电池B.互联网通过光纤交换信息，光纤的主要原料是SiO2C.硅酸钠溶液的俗名是水玻璃，常用作木材的阻燃剂D.图2中这幅玻璃上的精美刻花，是工艺师用盐酸刻蚀玻璃形成的【答案】D【解析】工艺师用氢氟酸刻蚀玻璃，D错误。8.下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是()A.SiO2→SiB.Na2SiO3→H2SiO3C.SiO2→H2SiO3D.Si→Na2SiO3【答案】C【解析】SiO2+2CSi+2CO↑，A正确；Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3，B正确；SiO2和H2O不能一步反应生成H2SiO3，C错误；Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑，D正确。9.判断下列说法是否正确。(1)Si和SiO2都用于制造光导纤维。()(2)NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中。()(3)硅胶可作袋装食品的干燥剂。()(4)漂白粉、石英都属于纯净物。()(5)因为晶体硅熔点高、硬度大，所以可用于制作半导体材料。()(6)玻璃容器可长期盛放各种酸。()(7)浓硫酸可刻蚀石英制艺术品。()(8)含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封保存的过程中没有发生化学变化。()(9)氢氟酸刻蚀玻璃不涉及化学变化。()【答案】(1)✕(2)√(3)√(4)✕(5)✕(6)✕(7)✕(8)✕(9)✕【解析】(1)SiO2用于制造光导纤维，Si用于制造半导体材料。(2)NH4F水解产生HF，HF易和玻璃中的SiO2反应，所以NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中。(3)硅胶多孔，吸收水分能力强，可作袋装食品的干燥剂。(4)漂白粉是次氯酸钙和氯化钙的混合物，石英是混合物，其主要成分是二氧化硅。(5)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，可用于制作半导体材料。(6)HF能与玻璃的成分SiO2发生反应(SiO2+4HFSiF4↑+2H2O)，所以玻璃容器不能长期盛放氢氟酸(HF)。(7)浓硫酸不与玻璃的成分二氧化硅发生反应，工艺师用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品。(8)硅胶具有吸水性，可防止食品受潮，属于物理变化；铁粉可防止食品氧化，属于化学变化。(9)HF能与玻璃的成分SiO2发生反应，因此用于雕刻玻璃，属于化学变化。10.我国目前制备多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还原法。由于三氯氢硅氢还原法具有一定优点，被广泛应用。其简化的工艺流程如下图所示。(1)由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为。该生产工艺中可以循环使用的物质是(至少写出两种)。(2)由于SiH4具有易提纯的特点，因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。工业上广泛采用的合成硅烷的方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷，反应的化学方程式是。整个制备过程必须严格控制无水，否则反应将不能生成硅烷，而是生成硅酸和氢气等，其化学方程式为。整个系统必须与空气隔绝，其原因是。【答案】(1)SiHCl3+H2Si+3HClHCl、H2、SiHCl3等(任写两种)(2)Mg2Si+4NH4ClSiH4↑+2MgCl2+4NH3↑Mg2Si+4NH4Cl+3H2O2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑硅烷在空气中易燃，浓度高时容易发生爆炸【解析】(1)根据三氯氢硅氢还原法制备多晶硅的工艺流程可知，发生的反应为Si+3HClSiHCl3+H2，SiHCl3+H2Si+3HCl，反应过程中，HCl、H2、SiHCl3可循环使用。11.绿泥石的组成可表示为Al4Si4Ox(OH)y，其中x、y分别为()A.108B.710C.810D.97【答案】A【解析】由化学式中各元素化合价的代数和为0可知：(+3)×4+(+4)×4+(-2)·x+(-2+1)·y=0，则有2x+y=28。将各选项中x、y的值代入验证，只有A项符合。12.下列表述正确的是()①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A.①②③B.②④C.③④⑤D.③⑤【答案】C【解析】人造刚玉的成分是氧化铝；玛瑙的主要成分是二氧化硅；水泥是硅酸盐工业产品，属于硅酸盐材料；石英玻璃具有很好的折光性能，可以制作精密仪器和镜片；利用高纯硅的半导体性能制成的光电池，可将太阳光的光能直接转换成电能。13.硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法不正确的是()A.硅燃烧产物对环境产生的污染容易得到有效控制B.由Si(s)+O2(g)SiO2(s)ΔH=-858.6kJ·mol-1可知，硅燃烧放出的热量较多C.自然界中硅的贮存量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D.硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一【答案】C【解析】硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅不是气体，其污染容易得到有效控制，A正确；从热化学方程式来看，硅燃烧的热效应是非常大的，B正确；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，C错误；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易，D正确。14.(2014·江西抚州三校联考)下列说法正确的是()A.单质氧化物酸或碱盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化B.若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现转化：b→c→aC.太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D.单质硅常用于制造光导纤维【答案】C【解析】SiO2不与H2O反应，即“氧化物酸或碱”不能实现，A错误；b→c(SiO2→H2SiO3)，c→a(H2SiO3→Si)均不能通过一步反应实现转化，B错误；硅在元素周期表中处于第3周期ⅣA族，为金属元素与非金属元素的交界位置，C正确；SiO2用于制造光导纤维，Si用于制造半导体材料和太阳能电池，D错误。15.下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B.反应①Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓，反应②Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D.祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2【答案】D【解析】硅酸钠本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结，A错误；两反应条件不同，反应①是在溶液中进行的，较强酸可以制较弱酸，反应②是在高温条件下进行的，CO2是气体，逸出促使反应发生，B错误；石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐，石英玻璃不属于硅酸盐材料，C错误；Be3Al2Si6O18改写成氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2，D正确。16.从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：粗硅的制取：①SiO2+2CSi+2CO↑由粗硅制纯硅(常用方法)：②Si(粗)+2Cl2SiCl4；③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl根据以上反应，下列说法不正确的是()A.①反应为置换反应，C作还原剂B.②、③反应分别为化合反应和置换反应C.在半导体行业上充分体现了“从沙滩到用户”D.在③反应中，SiCl4作氧化剂发生氧化反应【答案】D【解析】①反应为置换反应，C被氧化成CO，作还原剂，A正确；②、③反应分别为化合反应和置换反应，B正确；在半导体行业上实现了SiO2→Si，充分体现了“从沙滩到用户”，C正确；SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl中，Si元素化合价降低被还原，发生还原反应