2022高考一轮轮复习化学-专题第9讲 硅及其化合物.docx

第9讲 硅及其化合物【知识梳理】一、硅和二氧化硅1硅（1）自然界存在形式：硅在地壳中的含量仅次于氧，全部以化合态存在。主要单质有：晶体硅和无定性硅两大类。（2）物理性质：晶体硅为原子晶体，灰黑色、有金属光泽、硬度大而脆、熔沸点高。导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料。（3）化学性质：常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应，在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。条件化学反应化学方程式常温跟F2反应Si2F2SiF4跟HF反应Si4HFSiF42H2跟NaOH溶液反应Si2NaOHH2ONa2SiO32H2高温跟O2反应SiO2SiO2跟Cl2反应Si2Cl2SiCl4（4）用途：太阳能电池、计算机芯片、半导体材料、制作特种钢及合金等。（5）制备：自然界中无游离态的硅，工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅，有关反应的化学方程式： SiO22CSi(粗)2CO，Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(纯)4HCl温馨提示：硅主要用于半导体材料（如集成电路的芯片），另外还用于制作特种纲及合金。非金属单质一般为非导体（如硫），但Si却为半导体。C、Si同属IVA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来（条件是高温），原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应。2二氧化硅（SiO2）（1）SiO2的空间结构：SiO2晶体是立体网状结构。在SiO2晶体里，每个Si周围结合四个O，同时每个O与两个Si相结合，在SiO2晶体中原子个数比为12，因此用“SiO2”这个式子表示二氧化硅晶体的组成。SiO2直接由原子构成不存在单个SiO2分子。（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应。化学反应化学方程式相关应用与强碱反应SiO22NaOHNa2SiO3H2OSiO2能与强碱溶液生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放碱性溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，碱性溶液存放应用橡皮塞与氢氟酸反应SiO24HFSiF4+2H2O利用此反应，氢氟酸能刻蚀玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶与碱性氧化物反应SiO2CaOCaSiO与某些盐类反应SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2之所以能够如此反应，原因是高温条件下，产物CO2容易从反应体系中逃逸，使反应向正方面进行（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；水晶常用来制造电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等；玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品；SiO2被用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维。温馨提示：二氧化碳和二氧化硅的比较例题1、下列说法正确的是 。因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4Si石英砂可用于生产单晶硅用NaOH溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅Si和SiO2都可用于制造光导纤维SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+SiC与SiO2的熔点均与所含化学键的键能有关碳和硅均为A族元素，自然界中有碳和硅的多种单质存在在粗硅的制取中发生2CSiO22COSi，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙二、硅酸与硅酸盐1硅酸（1）物理性质：硅酸是不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，硅胶吸附水分能力强。（2）化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸弱，其酸酐为SiO2，不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3或Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3H2CO3）（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。2硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3。（1）硅酸钠溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是一种矿物胶。盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶塞。能与酸性较强的酸反应：Na2SiO3 + 2HCl H2SiO3(白)+ 2NaCl；Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3+ Na2CO3。（2）硅酸盐材料是传统的无机非金属材料，玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品。硅酸盐产品水 泥玻 璃原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2主要设备水泥回转窑玻璃窑主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温陶瓷生产的一般过程：混合成型干燥烧结冷却陶瓷，随着现代科学技术的发展，一些具有特殊结构、特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等相继被生产出来。温馨提示：“水玻璃非玻璃，名碱却是盐”是Na2SiO3的写照，该物质的水溶液俗名为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭；Na2SiO3因水显强碱性，俗名“泡花碱” ，但它却不是碱，而是盐。复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOy·bSiO2·cH2O的方式（具体顺序是：碱性氧化物·两性氧化物·酸性氧化物·水），如硅酸钙：3CaO·SiO2、铝酸三钙：3CaO·Al2O3；高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O。例题2、下列说法正确的是 。硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维玻璃瓶不能盛放氢氟酸SiO2与水反应可制取硅酸CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品玻璃是一种纯净物陶瓷、玻璃、水泥都用到石灰石作原料水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质烧碱溶液存放在带橡胶塞的玻璃瓶中【课时练习】1硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为122下列物质的用途不正确的是（ ）A单质硅用来制作芯片B水晶玛瑙制作工艺品和饰品C硅酸钠用作防火材料D二氧化硅制作太阳能电池3如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化都是氧化还原反应4下列说法正确的是A因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记B下列转化在一定条件下能够实现：SiO2SiCl4SiCSiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物DSi和SiO2都用于制造光导纤维5单晶硅是制作电子集成电路的基础材料,对硅的纯度要求很高。制得高纯度硅的化学方程式为：SiO2 + 2C Si + 2CO Si + 3HClSiHCl3 + H2 SiHCl3 + H2 Si + 3HCl，则有关反应分类说法正确的是A均属于氧化还原反应B只有属于置换反应C只有属于氧化还原反应D属于复分解反应6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：Si2NaOHH2ONa2SiO32H2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7下列各项操作中，不发生先沉淀后溶解现象的是（ ）向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2向Na2SiO3溶液中逐滴加入过量稀硫酸向石灰水中通入过量的CO2气体向NaAlO2溶液中通入过量CO2ABCD8Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )A可发生反应：Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2OB具有吸水性，需要密封保存C能与SO2，反应生成新盐D与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO29高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)，下列说法正确的是()A步骤的化学方程式为SiO2CSiCO2B步骤、中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子C二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应DSiHCl3(沸点33.0 )中含有少量的SiCl4(沸点67.6 )，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl310下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( )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Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3，反应Na2CO3+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·Al2O3·6SiO211青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法中正确的是( )A青石棉是一种易燃品，且易溶于水B青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OC1mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗8.5 L 2 mol/L HNO3溶液DNa2Fe5Si8O22(OH)2不能和氢氟酸作用12据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可轻易制备出超高强度和超高耐久性能的高性能混凝土。关于二氧化硅下列说法中正确的是（）A二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C由CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2可知硅酸的酸性比碳酸强D二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸13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：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HCl=SiHCl3+H2SiHCl3与过量H2在1 100 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)第步制备粗硅的化学反应方程式为_。 (2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点-84.7 )，提纯SiHCl3采用的方法为_。 (3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去)：装置B中的试剂是_，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。 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_。 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_。 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是_(填写字母代号)。 a.碘水b.氯水c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液14碳、硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是_（用化学方程式表示）；Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_。A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚 C氧化铝坩埚 D铁坩埚（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为_。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/2 35557.631.88.230.484.9111.9SiHCl3极易水解，其完全水解的化学方程式为_。（3）某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验），实验操作步骤：.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。.A中看到白色沉淀时，关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，关闭活塞a。B中反应的离子方程式是_。通过步骤得知盐酸具有的性质是_（填字母）。A挥发性 B还原性 C氧化性 D酸性C装置中的试剂X是_（写化学式）。D中反应的化学方程式是_。碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因：碳和硅_。15单晶硅是信息产业中重要的基础材料。工业上可用焦炭与石英砂(SiO2)的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO，SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备 SiCl4的装置示意图：实验过程中，石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl4、AlCl3、FeCl3遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4AlCl3FeCl3沸点/57.7315熔点/-70.0升华温度/180300(1)装置B中的试剂是_，装置 D 中制备SiCl4的化学方程式是_。(2)D、E 间导管短且粗的作用是_。(3)G中吸收尾气一段时间后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-，请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子(忽略空气中CO2的影响)。（提出假设）假设1：只有SO32-；假设2：既无SO32-也无ClO-；假设3：_。（设计方案进行实验）可供选择的实验试剂有：3 mol/L H2SO4、1 mol/L NaOH、0.01 mol/LKMnO4、溴水、淀粉-KI、品红等溶液。取少量吸收液于试管中，滴加 3 mol/L H2SO4 至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中，分别进行下列实验。请完成下表：序号操作可能出现的现象结论向a试管中滴加几滴_溶液若溶液褪色则假设1成立若溶液不褪色则假设2或3成立向b试管中滴加几滴_溶液若溶液褪色则假设1或3成立若溶液不褪色假设2成立向c试管中滴加几滴_溶液_假设3成立16硅及其化合物是重要的材料，应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成，该反应的化学方程式为_。写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出并配平该化学反应方程式：_。(2)水泥属于硅酸盐工业产品，是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_(写化学式)。参考答案例题1、【解析】氟化氢和二氧化硅反应生成四氟化硅和水，可以刻蚀玻璃，正确；四氯化硅被氢气还原可以制备单质硅，但SiO2与盐酸不反应，错误；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，正确；一个碱性氧化物，一个是酸性氧化物，所以可先用氢氧化钠溶液溶解，过滤，得氧化铁固体和硅酸钠溶液，往硅酸钠溶液中加入盐酸，过滤，将所得沉淀加热即可得到二氧化硅，错误；Si可用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维，错误；SiO2和氢氟酸反应，没有生成盐和水，不是两性氧化物，错误；向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式为SiO32+2H+=H2SiO3，错误；SiC和SiO2都是原子晶体，熔化断裂的是共价键，与化学键有关，正确；因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，错误；依据元素周期律可知，硅的还原性大于碳，反应能发生是因为产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，错误；二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，错误；盐酸与SiO2不反应，与CaCO3反应，正确。例题2、【解析】硅在地壳中的含量为与氧元素之后居第二位，错误；光导纤维的成分是SiO2，错误；普通玻璃是硅酸钠（Na2SiO3）、硅酸钙（CaSiO3）和二氧化硅（SiO2）等熔合而得到的物质，氢氟酸遇二氧化硅易发生如下反应：SiO24HFSiF42H2O，故玻璃瓶不能盛放氢氟酸，氢氟酸通常盛放在塑料瓶中，正确；SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接与水反应制取硅酸，错误；H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，CO2通入水玻璃发生的反应为：Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3，正确；水晶、光导纤维的主要成分均是SiO2，并不是硅酸盐，错误；玻璃的成分主要是SiO2和硅酸盐，它是混合物，无固定的熔、沸点，错误；玻璃、水泥都用石灰石作原料，而陶瓷主要原料为黏土，错误；水玻璃易与空气中的二氧化碳反应，错误；盛放烧碱溶液的试剂瓶若使用玻璃塞封口，玻璃塞中的SiO2跟碱液反应生成Na2SiO3，而使瓶口和瓶塞黏结在一起，正确。【课时练习】1D【解析】A氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构，Si原子最外层电子数为4，N原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，则应有二者个数比值为3：4，其化学式为Si3N4，正确；BSiC为原子晶体，熔点高，硬度大，可用于做耐高温材料，正确；C光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，正确；D二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键个数之比为1：4，错误；答案选D。2D【解析】A项、单质硅可以做半导体、硅芯片和太阳能电池，故A正确；B项、水晶玛瑙的主要成分是二氧化硅，可以制作工艺品和饰品，故B正确；C项、硅酸钠溶液可以用作木材的防火材料和防腐材料，故C正确；D项、二氧化硅可制作光导纤维，太阳能电池的主要材料为单质硅，故D错误；故选D。3C【解析】A.二氧化硅与NaOH反应：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O，生成了盐和水，SiO2虽然能与HF反应：SiO2+4HFSiF4+2H2O，但没有盐生成，二氧化硅不是两性氧化物，二氧化硅是酸性氧化物，故A错误；B.Na2CO3溶液呈碱性，二氧化硅能与碱反应生成具有黏性的硅酸盐，使玻璃塞无法打开，故B错误；C. 硅胶吸水后，可通过加热的方式将水除去重复使用，C正确；D.图中二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠、碳酸钠的反应，硅酸钠与盐酸的反应，硅酸钠与二氧化碳、水的反应，硅酸的分解，元素的化合价都没有发生变化，是非氧化还原反应，故D错误；答案选C。4A【解析】A、HF与SiO2反应生成SiF4气体，会腐蚀玻璃，A 正确；B、SiO2与HCI不反应，B错误；C、SiO2只能与HF反应，不与其他酸反应，故不是两性氧化物，C错误；D、Si不能用于制造光导纤维，D错误。故选A；5A【解析】A. 均属于氧化还原反应，故A正确；B. 均属于置换反应，故B错误；C. 均属于氧化还原反应，故C错误；D. 不属于复分解反应，故D错误；故选A。6A【解析】A硅是良好的半导体材料，常用来制造太阳能材料，A正确；B粗硅制备单晶硅的反应为：SiO2+2CSi+2CO，为置换反应，是氧化还原反应，B错误；C反应：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2中，Si为还原剂，H2O为氧化剂，C错误；D、硅只与HF反应，与盐酸不反应，D错误；答案选A。7C【解析】由于碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，会有晶体析出，符合题意；Na2SiO3和稀硫酸反应，生成硅酸沉淀，硅酸不溶于水，也不溶于稀硫酸，符合题意；石灰水和CO2气体反应，先生成碳酸钙沉淀，继续通入二氧化碳，生成碳酸氢钙，碳酸氢钙溶于水，不符合题意；NaAlO2溶液和CO2反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝不溶于水，也不溶于碳酸，符合题意；故本题选C。8D【解析】A.Ca3SiO5与NH4Cl反应的方程式为：Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2O，A正确；B.CaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；C.亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3 CaSO3+H2SiO3，C正确；D.盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl+ Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O，D不正确；故选D。9D【解析】A二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO，故A错误；B步骤中Si的化合价降低4，转移电子数为4mol，步骤中生成SiHCl3，化合价升高2，步骤中每生成1mol Si，转移2mol电子，故B错误；C二氧化硅和硅均能与氢氟酸反应，故C错误；D沸点相差30以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，则SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量的SiCl4(沸点67.6 )，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3，故D正确；故答案为D。10D【解析】A硅酸钠能将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起而打不开，不能用磨口玻璃塞试剂瓶存放，故A错误；B反应Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3是强酸制弱酸，反应Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2，是高温下硅酸钠比碳酸钠稳定，原理不同，都可发生，两者不矛盾，故B错误；C石英玻璃主要成分二氧化硅，是氧化物不是硅酸盐，故C错误；D祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物的形式表示时书写顺序是：活泼金属氧化物、较不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，故可以表示为：3BeOAl2O36SiO2，故D正确；故选D。11B【解析】A青石棉属于硅酸盐，不易燃，也不溶于水，故A错误；B青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，故B正确；C青石棉用稀硝酸溶液处理时，亚铁离子被氧化为铁离子，硝酸被还原为一氧化氮，产物为NaNO3、Fe(NO3)3、NO、H2O、SiO2，1mol该物质能和(2mol+5mol×3+1mol)=18molHNO3反应，至少需消耗9 L 2 mol/L HNO3溶液，故C错误；D青石棉能与氢氟酸反应生成四氟化硅，故D错误。故选B。12B【解析】A、二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水，故A错误；B、碳酸的酸性都强于硅酸，二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸沉淀，故B正确；C、反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但并不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，故C错误；D、二氧化硅能够溶于氢氟酸，而不是不溶于任何酸，故D错误；故选B。13（1）SiO2+2CSi+2CO（2）蒸馏(3)浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCl3气化有固体物质生成；SiHCl3+H2Si+3HCl排尽装置中的空气bd 【解析】本实验是利用SiHCl3和氢气反应制取纯硅，首先在装置A利用稀硫酸和锌粒反应制取氢气，SiHCl3能与H2O强烈反应、在空气中易自燃，所以需要装置B中盛放浓硫酸将生成的氢气进行干燥、并用氢气排尽装置中的空气；水浴加热装置C，使SiHCl3挥发，和氢气一同进入石英管中在高温条件下反应制取纯硅。 (1)高温下，SiO2和C反应生成Si和CO，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO；(2)沸点不同的液体混合物可以采用蒸馏的方法分离，这几种物质沸点不同，所以采用蒸馏的方法分离；(3)为防止SiHCl3与H2O强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以装置B中可以盛放浓硫酸；加热装置C中烧瓶，升高温度能使SiHCl3气化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应；D中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成；SiHCl3能与H2O强烈反应、在空气中易自燃，且Si是亲氧元素，为防止SiHCl3自燃和Si被氧化，需要排尽装置中的空气；若含铁单质，加入稀盐酸后溶液中应含Fe2+；检验Fe2+先加入KSCN溶液无明显现象，再加入氯水溶液变红色即可，故选b、d。14（1）SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；D（2）SiO23CSiC2CO精馏(或蒸馏) SiHCl3+4H2O（或3H2O） = H4SiO4(或H2SiO3) +H2+3HCl位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子能力减弱，非金属性减弱。 【解析】（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氢氧化钠溶液的玻璃瓶应用橡胶塞的原因是玻璃中的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠是矿物胶能把瓶口和瓶塞粘结在一起，发生反应的化学方程式为：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O，需要用橡胶塞，Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是铁坩埚，玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化铝是两性氧化物，都和碱发生反应，不能选择ABC，故答案为：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O；D；（2）石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成碳化硅，反应为：SiO23CSiC2CO，故答案为：SiO23CSiC2CO；利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点33.0）中含有少量SiCl4（沸点57.6）和HCl（沸点-84.7），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质，故答案为：精馏（或蒸馏）；SiHCl3水解反应方程式为：SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl，故答案为：SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl；由于碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱，所以碳、硅的非金属性逐渐减弱。15（1）饱和食盐水；SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO（2）防止生成物中的AlCl3，FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管（3）只有ClO-；0.01 mol/L KMnO4溶液(或溴水)；品红；淀粉-KI；若溶液变为蓝色 【解析】制备四氯化硅的实验流程：A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和食盐水除去Cl2中杂质HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸点低，则E装置冷却可收集四氯化硅，F可防止F右端的水蒸气进入装置E中与四氯化硅反应，造成产物不纯，最后G处理含氯气的尾气。据此解答。 (1)装置A是氯气发生装置，A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，其离子方程式为MnO2+4H+2Cl-Mn2+2H2O+Cl2；浓盐酸具有挥发性，所以制取得到的Cl2中含有杂质HCl及水蒸气，装置B的作用是除去杂质HCl，结合Cl2与水的反应是可逆反应的特点，装置B使用的试剂是饱和食盐水，用以除去杂质HCl；在D装置中二氧化硅、碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应为：SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO；(2)石英砂中的杂质Fe、Al会与Cl2反应产生FeCl3、AlCl3，这两种物质的熔沸点比较高，在室温下成固态，D、E间导管短且粗就可防止生成物中的AlCl3，FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管；(3)由假设1和假设2可知，要检测的为SO32-和ClO-，故假设3为只有ClO-，又因为SO32-具有还原性，会使KMnO4溶液(或溴水)褪色，而ClO-不会，所以可以用0.01 mol/L KMnO4溶液(或溴水)来检测，证明假设1成立；SO32-与硫酸反应产生H2SO3，H2SO3分解产生的SO2和ClO-具有漂白性，会使品红溶液褪色，所以可以用品红溶液来检测假设2是否成立；ClO-具有氧化性，可以氧化KI反应生成碘单质，碘单质遇到淀粉边蓝色，若溶液变为蓝色，证明含有ClO-，否则不含有ClO-，因此可以使用淀粉-KI溶液用来检测假设3是否成立。16(1)SiO2+3CSiC+2COSiHCl3+H2Si+3HClSiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl(2)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2SiO2 ；SiO2+4HF=SiF4+2H2O防止胶体生成，易沉淀分离；Al(OH)3、Fe(OH)3 【解析】(1)用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成，该反应的化学方程式为：SiO2+3CSiC+2CO；纯SiHCl3和氢气反应生成硅和氯化氢，化学反应方程式：SiHCl3+H2Si+3HClSiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气，反应方程式：SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl(2)铁离子在pH较小时易生成沉淀，加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子，为避免引入新杂质，还可用过氧化氢代替硝酸，故答案为：将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；H2O2；由以上分析可知沉淀A为SiO2，不溶于强酸但可与一种弱酸反应，应为与HF的反应，方程式为SiO2+4HF=SiF4+2H2O，故答案为：SiO2；SiO2+4HF=SiF4+2H2O；滴加氨水，溶液呈碱性，此时不用考虑盐类水解的问题，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案为：防止胶体生成，易沉淀分离；Al(OH)3、Fe(OH)3。