【例1】若把4.2g的硅和9.2g的鈉同時投入適量的水中，充分反應后，能收集到H2（標準狀況）的體積是A.22.4LB.11.2LC.5.6LD.2.8L【思路點撥】解答本題必須明確如下三點：【自主解答】選B。n（Na）＝n（Si）＝根據反應2Na+2H2O====2NaOH+H2↑，Na反應生成的H2的物質的量為0.4mol×＝0.2mol，生成NaOH的物質的量為0.4mol。再根據反應：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑，可以判斷NaOH過量，而Si完全反應，其反應生成的H2的物質的量為0.15mol×2=0.3mol，所以產生H2的物質的量共為：0.2mol+0.3mol=0.5mol，其在標準狀況下的體積為V（H2）=0.5mol×22.4L/mol＝11.2L。【變式訓練】要除去下表中各粉末狀混合物中的雜質，填寫所用試劑和操作（如果不需要另加化學試劑，則對應答案欄可空著）：【解析】除雜質的關鍵就是利用Si、SiO2和其他物質在性質上的差異，通過必要的反應和操作達到目的。Si可以溶于NaOH溶液，但不能溶于稀鹽酸，鐵能夠溶于稀鹽酸，但是不能溶于NaOH溶液。SiO2可以溶于NaOH溶液，但不能溶于稀鹽酸，CaCO3能夠溶于稀鹽酸，但是不能溶于NaOH溶液。H2SiO3不穩定，受熱容易分解成SiO2和H2O，SiO2可以溶于氫氟酸生成SiF4氣體和H2O。答案：【例2】下列說法正確的是A.SiO2能使紫色石蕊試液變紅B.光導纖維傳導光的能力非常強，利用光纜通訊，能同時傳送大量信息C.因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸強D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸【自主解答】選B。【變式訓練】某氧化物X難溶于水，能熔于熔融態的燒堿，生成易溶于水的化合物Y，將少量Y溶液滴入鹽酸中，最終能生成一種白色的膠狀沉淀，則X是（）A.MgOB.Al2O3C.SiO2D.CO2【解析】選C。CO2溶于水而且和水反應，不符合條件；MgO是一種堿性氧化物，不能和堿反應，不符合條件；Al2O3熔于熔融態的燒堿生成NaAlO2，加入少量鹽酸生成白色的Al(OH)3沉淀，加入過量的鹽酸則沉淀全部溶解生成AlCl3溶液，不符合條件；SiO2熔于熔融態的燒堿生成Na2SiO3，加入鹽酸生成白色H2SiO3沉淀，H2SiO3不溶于過量的鹽酸，符合條件。1.（2010·合肥高一檢測）硅被譽為“無機非金屬材料的主角”。制造下列器件需用到硅單質的是（）A.陶瓷餐具B.石英鐘表C.計算機芯片D.光導纖維【解析】選C。陶瓷的主要成分是硅酸鹽；石英和光導纖維的主要成分是二氧化硅；計算機芯片的主要成分是單質硅。2.能夠證明SiO2是酸性氧化物的反應是（）A.SiO2+3C====SiC+2CO↑B.SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OC.SiO2+4HF====SiF4↑+2H2OD.CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑【解析】選B。應該從酸性氧化物的定義角度證明，能夠和堿反應生成鹽和水的氧化物叫酸性氧化物。高溫高溫3.（2010·寧波高一檢測）被譽為“光纖之父”的華人科學家高錕榮獲2009年諾貝爾物理獎。下列敘述不正確的是()A．SiO2是生產光導纖維和粗硅的主要原料B．SiO2與CO2都屬于酸性氧化物，都不能與酸反應C．SiO2與CO2（干冰）的晶體結構不同D．水晶的主要成分是SiO2【解析】選B。酸性氧化物一般不溶于酸能夠溶于堿，但SiO2可溶于氫氟酸（HF），可用來在玻璃上雕花或刻字，其反應的化學方程式為：SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。4.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質是（）A.熔點很高B.與水反應生成對應的酸C.可與燒堿反應生成鹽D.堅硬【解析】選B。地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物是SiO2，它是一種高熔點、高硬度的酸性氧化物，可以與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉，但是不能和水反應生成硅酸。5.硅單質是從它的氧化物中提取出來的，主要化學反應如下：①2C（焦炭）+SiO2（石英砂）====Si（粗硅）+2CO↑粗硅轉變為純硅（常用方法）：②Si（粗）+2Cl2====SiCl4；③SiCl4+2H2====Si（純）+4HCl高溫高溫高溫根據以上反應，回答下列問題：（1）在制取粗硅的反應中，焦炭的作用是_________________________________________________。（2）在由粗硅制取純硅的反應中，反應②屬于______________反應（填四種基本反應類型）；反應③屬于___________反應（填四種基本反應類型）；H2的作用是____________。【解析】（1）在2C+SiO2====Si+2CO↑反應中SiO2是氧化劑，C是還原劑；（2）Si+2Cl2====SiCl4屬于化合反應；在SiCl4+2H2====Si+4HCl反應中，SiCl4是氧化劑，H2是還原劑，屬于置換反應。答案：（1）還原劑（2）化合置換還原劑高溫高溫高溫A組（30分鐘50分）一、選擇題（本題共4小題，每小題6分，共24分）1.（2010·龍巖高一檢測）下列說法正確的是（）A.硅材料廣泛用于光纖通訊B.工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品C.水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D.粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應【解析】選A。二氧化硅是光導纖維的主要成分，A選項正確；氫氟酸可以刻蝕石英制作藝術品，鹽酸和二氧化硅不反應，B選項錯誤；水晶項鏈的主要成分是純凈的二氧化硅，瓷盤的主要成分是硅酸鹽，C選項錯誤；以焦炭和石英為原料制備單晶硅的基本反應是：①2C+SiO2====Si+2CO↑，②Si+2Cl2====SiCl4和③SiCl4+2H2====Si（純）+4HCl，它們都是氧化還原反應。高溫高溫高溫2.下列有關硅及其化合物的化學方程式或離子方程式書寫正確的是（）A.單質硅與燒堿溶液反應：Si+OH-+H2O====SiO32-+H2↑B.碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2====SiO32-+CO2↑C.工業上制粗硅的反應：SiO2+C====Si+CO2↑D.二氧化硅與燒堿溶液反應：SiO2+2OH-====SiO32-+H2O高溫【解析】選D。A選項的反應不符合電荷守恒原理，正確的離子方程式為Si+2OH-+H2O====SiO32-+2H2↑；碳酸鈉溶液和二氧化硅不反應，碳酸鈉固體和二氧化硅在高溫下反應，其反應的化學方程式為Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑；SiO2具有弱氧化性，只能將碳氧化成CO，正確的化學方程式為：SiO2+2C====Si+2CO↑。高溫高溫3.關于硅及其化合物的敘述中，錯誤的是（）A.硅是良好的半導體材料B.二氧化硅能與石灰石反應：SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑C.可以用焦炭還原二氧化硅生產硅：SiO2+2C====Si+2CO↑D.水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2【解析】選D。水泥的主要成分是硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣。高溫高溫4.鑒別Na2CO3和Na2SiO3兩種溶液的試劑（方法）可選用（）A.焰色反應B.鹽酸C.石灰水D.氯化鈣溶液【解析】選B。二、非選擇題（本題共2小題，共26分）5.（14分）把河沙（主要成分是SiO2）跟鎂粉按質量比約15∶24的關系混合均勻，裝入試管中加熱，約1min后發生劇烈反應，生成一種白色固體化合物和一種硅化物。待生成的混合物冷卻后，將其放入盛有稀硫酸的燒杯中，立即產生氣泡并伴有爆炸聲。產生的氣體是一種能在空氣中自燃的氣態氫化物。（1）寫出河沙與鎂粉在加熱條件下發生反應的化學方程式________________________，該反應是______反應（填“放熱”或“吸熱”）；（2）固態混合物在稀硫酸中反應生成氣體的化學方程式是______________________________________；（3）寫出產生“爆炸聲”的有關化學反應方程式_________________；觀察此反應的現象，除有爆炸聲以外，還有的現象是________________________。【解析】（1）SiO2與Mg的質量比為15∶24，物質的量比為1∶4。反應的生成物之一硅化物只能是硅化鎂（Mg2Si），再根據質量守恒定律，反應的化學方程式為：SiO2+4Mg====Mg2Si+2MgO。由反應的劇烈性可知，此反應為放熱反應。（2）已知MgO與H2SO4反應生成MgSO4和H2O，分析Mg2Si的組成并結合反應生成氣態氫化物的條件可知，化學方程式為：Mg2Si+2H2SO4====2MgSO4+SiH4↑。△（3）通過（2）的結論可知：與爆炸聲有關的化學反應是SiH4和O2的反應，化學方程式為：SiH4+2O2====SiO2+2H2O。由于SiO2在通常狀況下為固體，所以爆炸之后會產生白煙。答案：（1）SiO2+4Mg====Mg2Si+2MgO放熱（2）Mg2Si+2H2SO4====2MgSO4+SiH4↑（3）SiH4+2O2====SiO2+2H2O產生白煙△6.（12分）（2010·泉州高一檢測）氯堿工業中，通過電解飽和食鹽水獲得重要的化工原料：氯氣、氫氣和氫氧化鈉。其中氯氣用途十分廣泛，除用于凈水、環境消毒外，還用于生產鹽酸、硅、聚氯乙烯、氯苯等。（1）工業上可用氯氣和石灰乳為原料制造_____________________________________________。（2）工業上生產半導體材料硅的流程如下：①石英砂的主要成分是________，在制備粗硅時，焦炭的作用是__________。（填“氧化劑”或“還原劑”）②粗硅與氯氣反應后得到沸點較低的液態四氯化硅中常混有一些高沸點、難揮發性雜質，必須進行分離提純。其提純方法為________。（填序號）A.蒸餾B.過濾C.萃取D.蒸發③向四氯化硅中通入氫氣得到高純硅和氯化氫氣體，寫出該反應的化學方程式：______________________________________________________________________。【解析】（1）工業上以氯氣和石灰乳為原料制造漂白粉的原理是2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；（2）石英砂的主要成分是SiO2，制備粗硅的反應是：SiO2+2C====Si+2CO↑，反應中焦炭的化合價由0價變成+2價，被氧化，起還原劑的作用；分離液體混合物時，可以利用它們沸點的不同采用蒸餾的方法。高溫答案：（1）漂白粉（2）①SiO2（或二氧化硅）還原劑②A③SiCl4+2H2====Si+4HCl高溫B組1.（2010·焦作高一檢測）下列敘述正確的是()A．自然界存在大量單質硅B．SiO2與任何酸都不起反應C．CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀D．SiO2的化學性質活潑，能與很多物質發生化學反應【解析】選C。硅在自然界中全部以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在于地殼的礦物和巖石中，沒有游離態的硅，A選項錯誤；SiO2是一種酸性氧化物，但是它能夠和氫氟酸發生反應，B選項錯誤；因為碳酸的酸性也比硅酸的酸性強，故CO2通入可溶性硅酸鹽溶液中可以得到硅酸，C選項正確；二氧化硅化學性質不活潑，在常溫下只能和NaOH、氫氟酸等發生反應，與其他大多數物質在加熱和高溫下才能進行，D選項錯誤。2.下列各單質和化合物之間有以下轉化關系，而且各單質和化合物組成的元素皆為1～18號元素。根據上述關系判斷：（1）單質A只可能是_________（填名稱）。（2）單質B一定是________（填“金屬”或“非金屬”）單質。（3）各化合物的化學式為：甲__________，乙____________。（4）單質A和NaOH溶液反應的離子方程式為____________________________________________________。（5）化合物乙與過量鹽酸反應的離子方程式為_________________________________________________。【解析】本題是元素及化合物推斷題，解題的突破口是1～18號元素的單質A與NaOH溶液反應生成氫氣C，此元素可能是Al或Si，而產生的化合物乙與過量鹽酸反應，生成的化合物丁能兩次失去化合物丙生成化合物甲，則進一步推斷出A單質不是金屬Al，而只能是Si。又由于單質A和化合物甲都能跟NaOH溶液反應，都生成化合物乙（Na2SiO3），只不過A的另一種產物是氫氣，而化合物甲的另一種產物為化合物丙，丙又可通過氫氣與單質B反應生成，故單質B為O2，其他的各種化合物也就能推出來了。答案：（1）硅（2）非金屬（3）SiO2Na2SiO3（4）Si+2OH-+H2O====SiO32-+2H2↑（5）SiO32-+2H+====H2SiO3↓晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用炭還原二氧化硅制得粗硅。②粗硅與干燥的Cl2反應制得SiCl4：Si+2Cl2====SiCl4。③SiCl4被過量H2在1000℃～1100℃時還原制得純硅。△某同學從資料中查知：SiCl4熔點為-70℃，沸點為57.6℃，在潮濕的空氣中能發生水解反應。該同學設計了以下制取純硅的實驗裝置（熱源及夾持裝置略去）。請回答下列問題：（1）為使SiCl4從裝置B中逸出與H2充分混合，應采取的措施是：___________________________________。（2）裝置C不能采用普通玻璃管的原因是_____________________，石英的化學式是________。（3）為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度，還應對該裝置進行的改進是_______________________________。【解析】本題主要考查制取純硅過程中H2還原SiCl4的實驗，解題過程中要充分利用題干所給信息，去考慮裝置的設計、優化所應采取的措施。如SiCl4沸點低（57.6℃），故要使其逸出燒瓶與H2反應，則需對燒瓶B進行水浴加熱，由于H2還原SiCl4的實驗是在1000℃～1100℃的高溫下進行的，在此溫度下普通玻璃管會軟化，故需用石英玻璃管。而H2從A逸出時會帶出水蒸氣，使B中SiCl4發生水解影響實驗，所以可以想到應在A、B之間加一個干燥裝置。答案：（1）對裝置B水浴加熱（2）在1000℃～1100℃時普通玻璃管會軟化SiO2（3）在裝置A與B之間連接一盛有濃硫酸的洗氣瓶（或盛有堿石灰的干燥管）1.下列物質中，主要成分不是二氧化硅的是（）A.水晶B.石英C.黏土D.瑪瑙【解析】選C。黏土的主要成分是硅酸鹽，不是二氧化硅。2.四氯化硅還原法是當前制備較高純度硅的一種方法，有關反應的化學方程式為：SiCl4+2H2====4HCl+Si。下列說法不合理的是（）A.反應制得的硅可用于制造半導體材料B.增大壓強有利于加快上述反應的化學反應速率C.四氯化硅可以由粗硅與氯氣通過化合反應制得D.混入少量空氣對上述反應無影響高溫【解析】選D。高純度硅可用于制造半導體材料，A選項正確；增大壓強可以加快氣體反應的反應速率，B選項正確；粗硅與氯氣在高溫下可以化合成四氯化硅，其反應的化學方程式為：Si+2Cl2====SiCl4，C選項正確；混入少量空氣在反應的高溫條件下可以將產生的硅氧化成二氧化硅，影響產品的純度。高溫3.玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上進行刻蝕，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質是（）A.燒堿B.純堿C.氫氟酸D.鹽酸【解析】選C。氫氟酸能與二氧化硅發生化學反應，具有強的腐蝕性，故可用來在玻璃上雕花或刻字。燒堿也能與二氧化硅反應，但反應很緩慢，作用遠不如氫氟酸強。4.硅和二氧化硅都是制造太陽能電池的重要物質。其中，粗硅冶煉原理：SiO2+2C====Si+2CO↑①硅精煉原理：Si+3HCl====SiHCl3（粗）+H2↑ΔH<0②SiHCl3（粗）====SiHCl3（精）③SiHCl3（精）+H2====Si（純硅）+3HCl④高溫高溫高溫高溫下列對上述發生反應的判斷正確的是（）【解析】選C。反應①、②和④都是“單質+化合物新單質+新化合物”，屬于置換反應，反應中元素的化合價一定發生變化，都屬于氧化還原反應；反應③是將得到的含有雜質的液態SiHCl3先加熱汽化，然后再冷凝，從而達到除去SiHCl3中雜質得到純凈的SiHCl3的目的，實際上是一步蒸餾操作，屬于物理變化；反應④從形式上看是反應②的逆反應，屬于吸熱反應。5.A、B、C、D、E代表單質或化合物，它們之間的相互轉換關系如圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質，其晶體結構與金剛石相似。請填空：（1）形成單質A的原子結構示意圖為____________，它的最高化合價為________。（2）B的化學式為__________，B的晶體類型為_____。B和碳反應生成A和E的化學方程式是_______________________________________。（3）C的化學式為_________，D的化學式為________。【解析】地殼中含量占第二位的元素為Si，我們所學過的制備單質硅的反應是：SiO2+2C====Si+2CO↑，所以可以推斷B為SiO2，E為CO；SiO2和CaO反應生成CaSiO3，所以C為CaSiO3；SiO2和NaOH反應生成Na2SiO3和水，所以