1．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是( )
A．高纯度的硅广泛用于制作计算机
B．硅可由二氧化硅还原制得
C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅
解析：选D。自然界中无单质硅，D项错误。
2．(2012·杭州高三调研)下列有关说法正确的是( )
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
解析：选A。B项，工艺师利用HF刻蚀石英制作艺术品；C项，水晶项链的成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品；D项，粗硅制备单晶硅先用Cl2氧化粗硅，再用H2还原SiCl4，这两个反应都是氧化还原反应。
3．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A．①②⑥ B．②③⑥
C．①③④⑤ D．全部
解析：选C。SiO2可与烧碱溶液、氧化钙反应，表现出酸性氧化物的性质；SiO2可以与氢氟酸反应；在制玻璃过程中SiO2与Na2CO3固体反应；SiO2不能与浓硫酸和浓硝酸反应。
4．下列说法中，不正确的是( )
A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应
B．SiO2在适当条件下可与浓H2SO4、浓HNO3发生反应
C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应
D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3
解析：选B。SiO2是一种酸性氧化物，但是可与HF溶液发生反应，与浓H2SO4、浓HNO3不反应。
5．含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)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________________________________________________________________________。
A与B的原子的电子层结构上的相同点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(3)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写出生成D和F的化学反应方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是________________________________________________________________________。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是______________。
解析：(1)A元素单质可作半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，C为SiO2，D为Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。(4)若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应方程式只有一个，即CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应CaCO3CaO＋CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：
CaCO3 ～ CO2
100 g 22.4 L
m(CaCO3) 11.2 L
m(CaCO3)＝50 g。
混合物中CaCO3的质量分数：×100%＝50%。
答案：(1)ⅣA 最外层均有4个电子
(2)氢氟酸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) ②D
(4)50%
1．(2009·高考重庆卷)材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
解析：选A。A项，刚玉的主要化学成分为三氧化二铝，而金刚石的主要化学成分为碳。
2．(2011·高考江苏卷)下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是( )
A．常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸
B．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
C．二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
D．铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
解析：选A。A项正确，因为Fe、Al遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，故可用Fe、Al制容器贮运浓硫酸或浓硝酸；B项错误，SiO2与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；C项错误，ClO2能杀菌消毒，是因为其具有强氧化性；D项错误，牺牲阳极的阴极保护法就是在被保护金属上连接一个更活泼的金属。
3．(2010·高考江苏卷)下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是( )
A．二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
B．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
C．盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性
D．石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯
解析：选D。光纤制品的主要原料是SiO2，A正确；水玻璃硬化析出的硅酸凝胶具有很强的黏附性，且具有耐高温的特性，可以作防火剂，B正确；盐析是利用物理变化降低蛋白质的溶解度，C正确；乙烯、丙烯和丁二烯是通过石油裂解得到的，D错误。
一、选择题
1．信息、材料、能源被称为新科技革命的“三大支柱”。下列观点或做法错误的是( )
A．在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源
B．加大煤炭的开采速度，增加煤炭燃料的供应量，以缓解石油危机
C．光缆在信息产业中有广泛应用，制造光缆的主要材料是二氧化硅
D．高温结构陶瓷氮化硅(Si3N4)具有较高的硬度和耐磨性，可用于制造汽车发动机
解析：选B。缓解能源危机，应致力于新能源的开发，比如利用核能、太阳能、氢能等新能源来代替化石能源，B项错误。
2．根据水泥和玻璃的生产，总结出传统硅酸盐工业的一般特点是( )
①生成物是硅酸盐
②反应条件是高温
③用含硅的物质作原料
④反应原理是一系列复杂的物理化学变化
A．只有①③ B．只有①②③
C．①②③④ D．只有①③④
答案：C
3．(2012·嘉兴高三调研)用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2，溶液不变浑浊。先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊
CaCl2溶液
B
通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2，溶液变浑浊。再加入品红溶液，红色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2，溶液变浑浊。继续通CO2至过量，浑浊消失。再加入足量NaOH溶液，又变浑浊
Ca(OH)2溶液
解析：选B。因为酸性H2CO3>H2SiO3，Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，继续通CO2时，Na2CO3变为NaHCO3，但H2SiO3↓不消失。
4．下列离子方程式或化学方程式书写不正确的是( )
A．往NaOH溶液中通入少量CO2：
CO2＋OH－===HCO
B．单质Si与氢氟酸反应：
Si＋4HF===2H2↑＋SiF4↑
C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：
SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O
D．往水玻璃中通入二氧化碳：
SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
解析：选A。往NaOH溶液中通入少量CO2，产物为Na2CO3，离子方程式为：CO2＋2OH－===CO＋H2O，A项错误。
5．下列说法正确的是( )
①普通玻璃的组成为Na2O·CaO·6SiO2
②硅晶体的熔、沸点都很高，常温下性质比较稳定
③制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英
④实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
解析：选A。制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，不正确；保存氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶，因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶，时间长了会打不开瓶塞，不正确。
6．面对日益恶化的地球生态环境，联合国环境规划署建议“低碳生活方式”降低二氧化碳等温室气体的排放，人人行动来保护我们生存的家园。下列说法正确的是( )
A．CO2的比例模型为
B．用过氧化钠吸收CO2是目前比较经济的减碳方案
C．16O18O与16O16O互为同位素且化学性质相似
D．从我做起节电、节气等低碳生活方式可减少温室气体排放量
解析：选D。碳的原子半径比氧大，A错；用Na2O2吸收CO2成本太高，B错；C中的两个结构不是核素，不可能是同位素的关系。
7．硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色，被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( )
A．玻璃制品 B．石英钟表
C．计算机芯片 D．光导纤维
解析：选C。玻璃制品、石英钟表、光导纤维用到的都是SiO2，只有计算机芯片用到的是硅单质。
8．对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是( )
A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键
B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下可与碱性氧化物反应
D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2
解析：选B。一般非金属与非金属原子之间以共价键结合，A正确。C、Si、Ge为同主族元素，最外层电子数相等均为4，但核电荷数依次增多，次外层电子数依次为2、8、18，B错误。大多数非金属氧化物是酸性氧化物，如CO2、SiO2，酸性氧化物在一定条件下能够与碱性氧化物(如CaO)反应，C正确。最高正化合价数等于最外层电子数，ⅣA族元素的主要化合价是＋4和＋2，D正确。
9．(2012·北京海淀区高三期末)氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温、硬度大等优异性能的新型陶瓷。工业上可用下列方法制取：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO。下列说法正确的是( )
A．氮化硅晶体属于分子晶体
B．氮化硅中氮元素的化合价为－3
C．上述反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂
D．上述反应中，每生成1 mol Si3N4，N2得到6 mol电子
解析：选B。A项，Si3N4具有耐高温、硬度大的特点，应为原子晶体。C项，C是还原剂，N2是氧化剂。D项，每生成1 mol Si3N4，有2 mol N2被还原，得到12 mol电子。
10．往含0.2 mol KOH和0.1 mol Ca(OH)2的溶液中持续地通入CO2气体，当通入气体的体积为6.72 L(标准状况)时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子的物质的量n和通入CO2的体积V的关系示意图正确的是(气体的溶解忽略不计)( )
解析：选D。将CO2通入混合液中发生反应的离子方程式为：
2OH－＋CO2＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O①
2OH－＋CO2===CO＋H2O②
CO＋H2O＋CO2===2HCO③
CaCO3＋H2O＋CO2===Ca2＋＋2HCO④
溶液中Ca2＋的物质的量为0.1 mol，Ca2＋完全沉淀发生反应①需消耗0.2 mol OH－，共消耗离子的物质的量为0.3 mol，此时消耗CO2的体积为2.24 L，溶液中剩余的0.2 mol OH－继续发生反应②，当通入4.48 L CO2时，消耗0.2 mol OH－，生成0.1 mol CO，溶液中离子的物质的量减少0.1 mol，再继续通入CO2，发生反应③，溶液中离子的物质的量增加，当通入6.72 L CO2时溶液中离子的物质的量增加0.1 mol。
二、非选择题
11．(1)光导纤维的使用，让人们的生活更加丰富多彩，________(填化学式)是制备光导纤维的基本原料。
(2)硅燃烧放出大量热量，“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源。与“氢能源”比较，“硅能源”具有________________________________________等更加优越的特点，从而得到全球的关注和期待。
(3)三硅酸镁(2MgO·3SiO2·nH2O)被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。写出三硅酸镁与胃酸(盐酸)反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)制备光导纤维的基本原料是SiO2。
(2)硅能源具有来源丰富，易开采、便于贮存、运输，产物污染小，反应易控制且放出大量的热等优点。
(3)三硅酸镁与盐酸的反应为2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O。
答案：(1)SiO2
(2)来源丰富，易贮存、运输(其他合理答案亦可)
(3)2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O
12．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。
请回答下列问题：
(1)B的化学式是________，目前B已被用作________的主要原料。
(2)B和a溶液反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)C和过量的盐酸反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是硅酸或氯化银，若E是氯化银，则C是硝酸银，A为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸，则C为硅酸盐，A为硅，a溶液为强碱的水溶液，进一步推出B为二氧化硅。
答案：(1)SiO2 光导纤维
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)SiO＋2H＋===H2SiO3↓
13．青石棉[Na2Fe5Si8O22(OH)2]是一种矿物纤维物质。我国综合利用海水、青石棉来生产纯硅的研究获得了成功。具体生产流程如下：
(1)实验室实现操作①需要使用的玻璃仪器有____________________。操作②的名称为________，若在操作②结束后发现溶液B略有浑浊，应采取的措施是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)试写出反应①②③的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(3)对上述流程中反应①制得的粗硅中的杂质进行分析，完成下表(可不填满)：
可能含有的杂质
实验操作
现象
1
SiO2
2
3
4
(4)青石棉[Na2Fe5Si8O22(OH)2]属于________盐，用氧化物的形式表示为________________________________________________________________________。
解析：(1)操作①为溶解，溶解在烧杯中进行，并用玻璃棒搅拌可加速粗盐溶解。操作②为过滤，发现过滤的滤液显浑浊，可采用重新过滤的方法除去不溶性杂质。(3)根据反应的原料及后续反应，可知杂质除SiO2外，还可能有C、SiC。
答案：(1)烧杯、玻璃棒 过滤 换过滤器并重新进行过滤操作
(2)①SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑ ②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl
(3)
C
取少量样品，滴加浓硫酸并加热
产生气体
SiC
取少量样品，滴加氢氟酸
产生气体
(4)硅酸 Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
14．氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。
其中—NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________________________。
(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看作Si结合四个OH－生成H4SiO4，硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②
(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓(答案合理即可，若写“H4SiO4”也正确)
(4)Si3N4
(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
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