考點13 硅及其化合物（核心考點精講精練）-備戰(zhàn)高考化學一輪復習（新高考專用）-試卷下載-教習網(wǎng)

1．3年真題考點分布
2．命題規(guī)律及備考策略
【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于該專題主要考查：
1．硅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用
2．硅酸鹽材料與新型無機非金屬材料
【備考策略】熟練掌握硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，熟悉各物質(zhì)的特特殊性質(zhì)及其應(yīng)用；明確元素化合物和化學反應(yīng)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的聯(lián)系。關(guān)注生活中的合金，了解其應(yīng)用。
【命題預測】高考對本部分內(nèi)容的考查以硅及其化合物的性質(zhì)、硅酸鹽材料在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用為主，高考題型有選擇題、實驗題、化學工藝流程題等。尤其是以硅及其化合物的性質(zhì)及用途是考查的熱點。
考法1 硅和二氧化硅
1、硅
(1)原子和晶體結(jié)構(gòu)：硅元素的原子序數(shù)為14，基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ne] 3s23p2，核外電子的空間運動狀態(tài)有7種，不成對電子數(shù)有2種；單晶硅為_________晶體，晶體中每個Si原子以sp3雜化，分別與4個相鄰的Si 原子形成4個σ鍵，Si原子的配位數(shù)為4，晶體中最小的環(huán)是6元環(huán)，1個環(huán)中平均含有0.5個Si原子，含Si-Si鍵數(shù)為1。
（2）物理性質(zhì)：晶體硅為原子晶體，灰黑色、有金屬光澤、硬度大而脆、熔沸點高，導電性介于導體和絕緣體之間，是常用的半導體材料。金剛石、晶體硅、碳化硅中熔點從高到低的順序是金剛石、碳化硅、晶體硅。
（3）化學性質(zhì)：常溫下化學性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)，在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。
（4）用途：太陽能電池、計算機芯片、半導體材料、制作特種鋼及合金等。
（5）制備：自然界中無游離態(tài)的硅，工業(yè)上，用C在高溫下還原SiO2可制得粗硅，有關(guān)反應(yīng)的化學方程式： SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl。
2、二氧化硅
（1）空間結(jié)構(gòu)：二氧化硅是直接由原子構(gòu)成的_________晶體，晶體中Si原子均以sp3雜化，分別與4個O原子成鍵，每個O原子與2個Si原子成鍵，晶體中的最小環(huán)為12元環(huán)，其中有6個Si原子和6個O原子，含有12個Si-O鍵；每個Si原子被_________個環(huán)共有，每個O原子被6個環(huán)共有，每個Si-O鍵被6個環(huán)共有，Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。
（2）物理性質(zhì)：熔點高，硬度大，不溶于水。
（3）化學性質(zhì)：SiO2常溫下化學性質(zhì)很不活潑，不與水、酸反應(yīng)（_________除外），能與強堿溶液、氫氟酸反應(yīng)，高溫條件下可以與堿性氧化物反應(yīng)。
（4）用途：石英可用于制作石英表和石英玻璃；石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料；水晶常用來制造電子部件、光學儀器、工藝品和眼鏡片等；瑪瑙用于制造精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品；SiO2被用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——_________。
【典例1】（2023·棗陽市第一高級中學模擬預測）硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是( )
A．硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料
B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)
C．反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑
D．硅能與氫氟酸反應(yīng)，則硅也可以與鹽酸反應(yīng)
【拓展延伸】二氧化碳和二氧化硅的比較
【典例2】（2023·日照第一中學模擬預測）多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅芯片的主要原料。已知第三代工業(yè)制取多晶硅流程如圖所示：
下列說法錯誤的是( )
A．Y、Z分別為H2、Cl2
B．制取粗硅的過程中焦炭與石英會發(fā)生副反應(yīng)生成碳化硅，在該副反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1
C．SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為H2SiO3、H2、HCl，據(jù)此推測SiHCl3中硅元素的化合價為＋4
D．Y與SiHCl3制備多晶硅的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)
1．（2023·廣東梅州·統(tǒng)考三模）下列敘述Ⅰ和Ⅱ均正確且有因果關(guān)系的是
2．（2023·遼寧·校聯(lián)考二模）高純硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料，如圖是一種生產(chǎn)高純硅的工藝流程示意圖：
已知：①流化床反應(yīng)器主反應(yīng)：；
②還原爐主反應(yīng)：；
③極易水解：。
回答下列問題：
(1)石英砂的主要成分為，是一種酸性氧化物，能與燒堿反應(yīng)生成鹽和水，下列物質(zhì)中也能與燒堿反應(yīng)生成鹽和水的是 (填標號)
A． B． C． D．
還能在一種常見的酸中溶解，生成一種氣態(tài)含硅物質(zhì)，這種酸的電子式為。
(2)電弧爐中生成粗硅，反應(yīng)的化學方程式為。若電弧爐中焦炭過量，還會有生成，石英砂和焦炭生成的反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為。
(3)整個操作流程都需隔絕空氣，原因是 (答出兩條即可)。
(4)流化床反應(yīng)器中除外，還可能發(fā)生副反應(yīng)，生成其他含硅化合物(如、、等)，可以用分餾的方法加以分離，該操作方法的理論依據(jù)是。
(5)上述操作流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是。
3．（2023·福建龍巖·統(tǒng)考三模）硅在地殼中含量豐富，晶體硅與硅化物等新材料在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域作用巨大。回答下列問題：
(1)下列屬于硅原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有 (填標號，下同)，其中能量較高的是。
a．1s22s22p63s23p2 b．1s22s22p63s13p3 c．1s22s22p63s13p2 d．1s22s22p63s13p24s1
(2)SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng)，機理如圖1所示。

①a與c的水溶性：a c(填“>”“Y>X
B．最簡單氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性X>W
C．最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性Y>Z>M
D．工業(yè)上用電解ZX來制備Z的單質(zhì)
6．（2023·廣東潮州·統(tǒng)考二模）提純粗硅時可通過反應(yīng)獲取晶體硅。下列說法正確的是
A．晶體中含有非極性鍵
B．基態(tài)原子的軌道表示式
C．的空間填充模型為
D．的電子式為
7．（2023·海南海口·海南中學?？既＃?高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。它可以按下列方法制備：
(1)寫出步驟①的化學方程式：_________。
(2)步驟②經(jīng)過冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點57.6 ℃)和HCl(沸點－84.7 ℃)，提純SiHCl3的主要化學操作的名稱是______；SiHCl3和SiCl4一樣，遇水可發(fā)生劇烈水解，已知SiHCl3水解會生成兩種氣態(tài)產(chǎn)物，試寫出其水解的化學方程式：________。
Ⅱ.白炭黑(SiO2·H2O)廣泛應(yīng)用于橡膠、涂料、印刷等行業(yè)，可用蛇紋石[主要成分為Mg6(Si4O10)(OH)8]來制取，其主要工藝流程如圖所示：
(3)蛇紋石用氧化物形式可表示為_________________。
(4)堿浸時，為提高其中硅酸鹽的浸取率，除采用合適的液固比和循環(huán)浸取外，還可采用的方法：①___________；②____________(任舉兩種)。
(5)過濾1得到的濾液的主要成分是___________________。
(6)濾液與鹽酸反應(yīng)的主要離子方程式為________________。
(7)洗滌時，如何證明產(chǎn)品已洗滌干凈？______________。
8．（2023·興寧一中高三月考）高純硅被譽為“信息革命的催化劑”。某小組模擬工業(yè)上用SiHCl3與H2在1357K的條件下制備高純硅，實驗裝置如圖所示(部分加熱及夾持裝置略去)：
已知：①SiHCl3的沸點為33.0℃，密度為1.34g·cm-3；易溶于有機溶劑；能與H2O劇烈反應(yīng)；在空氣中易被氧化；
②CaCl2+xCH3CH2OH→CaCl2·xCH3CH2OH；
③銀氨溶液中存在：[Ag(NH3)2]++2H2OAg++2NH3·H2O。
回答下列問題：
(1)裝置B中試劑宜選擇____(填字母，單選)。
a.堿石灰b.無水氯化鈣c.五氧化二磷d.硅膠
(2)實驗操作步驟有：
①加熱裝置D至1357K；
②關(guān)閉K1；
③加熱裝置C，打開K2，滴加VmLSiHCl3；
④關(guān)閉K2；
⑤打開K1，向安全漏斗中加入足量乙醇，裝置A中反應(yīng)一段時間。
正確的操作順序為___(填序號)。
(3)E中CCl4的作用是防倒吸和___。
(4)石英管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為___。
(5)本實驗制得高純硅a g，則SiHCl3的利用率為___(只列計算式)。實驗結(jié)束后，有同學認為根據(jù)高純硅與消耗鈉或乙醇的量也可以計算SiHCl3的利用率，這種觀點___(填“是”或“否”)正確。
【真題感知】
1．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）“高山流水覓知音”。下列中國古樂器中，主要由硅酸鹽材料制成的是
2．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）建設(shè)美麗鄉(xiāng)村，守護中華家園，衣食住行皆化學。下列說法正確的是
A．千家萬戶通光纖，光纖的主要材質(zhì)為B．鄉(xiāng)村公路鋪瀝青，瀝青屬于天然無機材料
C．美容扮靚迎佳節(jié)，化妝品中的甘油難溶于水D．均衡膳食助健康，主食中的淀粉可水解為葡萄糖
3．（2022·河北·高考真題）定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是
A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B．陶瓷主要成分為和
C．陶瓷燒制的過程為物理變化D．白瓷的白色是因鐵含量較高
4．（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）工業(yè)制備高純硅的主要過程如下：
石英砂粗硅高純硅
下列說法錯誤的是
A．制備粗硅的反應(yīng)方程式為
B．1mlSi含Si-Si鍵的數(shù)目約為
C．原料氣HCl和應(yīng)充分去除水和氧氣
D．生成的反應(yīng)為熵減過程
5．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）三氯甲硅烷是制取高純硅的重要原料，常溫下為無色液體，沸點為，熔點為，易水解。實驗室根據(jù)反應(yīng)，利用如下裝置制備粗品(加熱及夾持裝置略)?；卮鹣铝袉栴}：
(1)制備時進行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)將盛有砫粉的瓷舟置于管式爐中；(ⅲ)通入，一段時間后接通冷凝裝置，加熱開始反應(yīng)。操作(ⅰ)為；判斷制備反應(yīng)結(jié)束的實驗現(xiàn)象是。圖示裝置存在的兩處缺陷是。
(2)已知電負性在濃溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為。
(3)采用如下方法測定溶有少量的純度。
樣品經(jīng)水解、干燥等預處理過程得硅酸水合物后，進行如下實驗操作：① ，② (填操作名稱)，③稱量等操作，測得所得固體氧化物質(zhì)量為，從下列儀器中選出①、②中需使用的儀器，依次為 (填標號)。測得樣品純度為 (用含、的代數(shù)式表示)。
年份
卷區(qū)
考點分布
硅的制備、性質(zhì)及用途
二氧化硅的性質(zhì)及用途
硅酸鹽性質(zhì)及用途
綜合應(yīng)用
2023
江蘇
廣東
√
√
山東
√
湖北
√
遼寧
√
√
2022
全國
√
湖北
√
河北
√
廣東
√
√
遼寧
√
江蘇
√
湖南
√
浙江
√
2021
重慶
√
福建
√
條件
化學反應(yīng)
化學方程式
常溫
跟F2反應(yīng)
___________________________
跟HF反應(yīng)
___________________________
跟NaOH溶液反應(yīng)
___________________________
高溫
跟O2反應(yīng)
___________________________
跟Cl2反應(yīng)
___________________________
化學反應(yīng)
化學方程式
相關(guān)應(yīng)用
與強堿反應(yīng)
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
SiO2能與強堿溶液生成的硅酸鈉具有粘性，所以不能用帶磨口玻璃塞試劑瓶存放堿性溶液，避免Na2SiO3將瓶塞和試劑瓶粘住，打不開，堿性溶液存放應(yīng)用橡皮塞
與氫氟酸反應(yīng)
__________________
利用此反應(yīng)，氫氟酸能刻蝕玻璃；氫氟酸不能用玻璃試劑瓶存放，應(yīng)用塑料瓶
與堿性氧化物反應(yīng)
SiO2＋CaOCaSiO
與某些鹽類反應(yīng)
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
之所以能夠如此反應(yīng)，原因是高溫條件下，產(chǎn)物CO2容易從反應(yīng)體系中逃逸，使反應(yīng)向正方面進行
選項
敘述Ⅰ
敘述Ⅱ
A
具有氧化性
在葡萄酒釀制過程中添加適量
B
斷裂分子中的鍵需要吸收熱量
工業(yè)上用液氨作制冷劑
C
氫氟酸可與反應(yīng)得到
二氧化硅是一種兩性氧化物
D
蔗糖遇濃硫酸變黑，同時產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體
濃硫酸具有脫水性和強氧化性
硅酸鹽產(chǎn)品
水泥
玻璃
原料
__________________
__________________
反應(yīng)原理
發(fā)生復雜的物理化學變化
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑
主要設(shè)備
水泥回轉(zhuǎn)窯
玻璃窯
主要成分
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
反應(yīng)條件
高溫
高溫
物質(zhì)
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸點/℃
57.7
12.8
—
315
—
熔點/℃
－70.0
－107.2
—
—
—
升華溫度/℃
—
—
180
300
162
物質(zhì)
SiCl4
AlCl3
FeCl3
沸點/℃
57.7
—
315
熔點/℃
-70.0
—
—
升華溫度/℃
—
180
300
序號
操作
可能出現(xiàn)的現(xiàn)象
結(jié)論
①
向a試管中滴加幾滴溶液
若溶液褪色
則假設(shè)1成立
若溶液不褪色
則假設(shè)2或3成立
②
向b試管中滴加幾滴溶液
若溶液褪色
則假設(shè)1或3成立
若溶液不褪色
假設(shè)2成立
③
向c試管中滴加幾滴溶液

假設(shè)3成立

A．清康熙宜興紫砂象生瓜形壺
B．明萬歷款黃釉五彩雙龍紋盤
C．清起降款青花船形碟
D．南朝波斯鎏金器

A．九霄環(huán)佩木古琴
B．裴李崗文化骨笛
C．商朝后期陶塤
D．曾侯乙青銅編鐘

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