[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是____．②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____．（6）在硅酸盐中，SiO4-4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为____，Si与O的原子数之比为____，化学式为____．-乐乐题库
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[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定．而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成．．②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键．（6）在硅酸盐中，SiO&4-4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为sp3，Si与O的原子数之比为1：3，化学式为SiO32-．
本题难度：一般
题型：填空题&|&来源：网络
分析与解答
习题“[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远...”的分析与解答如下所示：
（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有9个原子轨道，硅原子的M能层有4个电子（3s23p2）；（2）硅元素在自然界中主要以化合态（二氧化硅和硅酸盐）形式存在；（3）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合．在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6×12=3个；（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2；（5）①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能；②键能越大、物质就越稳定，C-H键的键能大于C-O键，故C-H键比C-O键稳定，而Si-H键的键能远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键；（6）硅酸盐中的硅酸根（SiO&4-4 ）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-；
解：（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有9个原子轨道，硅原子的M能层有4个电子（3s23p2）；故答案为：M；9；4；（2）硅元素在自然界中主要以化合态（二氧化硅和硅酸盐）形式存在，故答案为：二氧化硅（3）硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合．在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6×12=3个；故答案为：共价键；3；（4）Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2，方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2，故答案为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2；（5）①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能，所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂，导致长链硅烷难以生成，故答案为：C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；②键能越大、物质就越稳定，C-H键的键能大于C-O键，故C-H键比C-O键稳定，而Si-H键的键能远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键；故答案：C-H键的键能大于C-O键，C-H键比C-O键稳定．而Si-H键的键能却远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键；（6）硅酸盐中的硅酸根（SiO&4-4 ）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；故答案为：sp3&根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-；故答案为：1：3；SiO32-；
本题主要考查了基态原子的核外电子排布、晶体结构、化学方程式的书写、杂化轨道、化学键等知识，难度中等．
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[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
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452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远...”主要考察你对“硅和二氧化硅”
等考点的理解。
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硅和二氧化硅
与“[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远...”相似的题目：
下表各物质中，A、B、C、D、E均含有同一种短周期元素，其中A是单质，B常温下是气态氢化物，C、D是氧化物，E是D和水反应的产物．则各物质之间通过一步反应就能实现表中所示转化的是&&&&
物质转化关系
HNO3②③②④①③④①②③④
“3G”手机出现后，以光导纤维为基础的高速信息通道尤显重要．下列物质中用于制造光导纤维的材料是&&&&硅二氧化硅硅酸硅酸盐
下列关于碳和硅的叙述中，正确的是&&&&其氧化物都能与NaOH溶液反应其单质在加热时都能跟O2反应其氧化物都能溶于水生成相应的酸碳和硅两种元素共有两种单质
“[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要...”的最新评论
该知识点好题
1化学与社会、生产、生活紧切相关．下列说法正确的是&&&&
2硅单质及其化合物应用范围很广．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：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式&&&&&Si+3HCl．②整个制备过程必须严格控制无水无氧．SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式&&&&；H2还原SiHCl3过程中若混O2，可能引起的后果是&&&&．（2）下列有关硅材料的说法正确的是&&&&（填字母）．A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水混B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的，其熔点很高D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃．取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡．写出实验现象并给予解释&&&&．
3下列关于硅及其化合物的说法，不正确的是&&&&
该知识点易错题
1下列推断正确的是&&&&
2下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是&&&&①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料．
3单晶硅是信息产业中重要的基础材料．通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅．以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图．相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；③有关物质的物理常数见下表：
升华温度/℃
162请回答下列问题：（1）写出装置A中发生反应的离子方程式&&&&&Mn2++Cl2↑+2H2O．（2）装置A中g管的作用是&&&&；装置C中的试剂是&&&&；装置E中的h瓶需要冷却的理由是&&&&．（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是&&&&（填写元素符号）．（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O①滴定前是否要滴加指示剂？&&&&（填“是”或“否”），请说明理由&&&&．②某同学称取5.000g残留物后，经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用1.000×10-2&mol/LKMnO4标准溶液滴定．达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是&&&&．
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452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是____．②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____．（6）在硅酸盐中，SiO4-4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为____，Si与O的原子数之比为____，化学式为____．”的答案、考点梳理，并查找与习题“[化学-选修3：物质结构与性质]硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是____．②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____．（6）在硅酸盐中，SiO4-4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为____，Si与O的原子数之比为____，化学式为____．”相似的习题。07-09年高考化学真题演练分类解析：无机非金属材料的主角 硅及碳族元素doc--预览
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【考点16】无机非金属材料的主角
硅及碳族元素1.(2007山东基本能力20)旅游洞穴一般是指供游人观览的喀斯特洞穴。多姿多彩的石钟乳、石笋、石柱、石花等碳酸钙沉积体是喀斯特洞穴中的主要景观。由于游人呼吸有时会使旅游洞穴中二氧化碳浓度大幅升高，可能造成的后果是（
） ①抑制碳酸钙沉积的生长 ②促进碳酸钙沉积体的生长 ③使游客有憋闷的感觉 ④使照明灯下的植物大量死亡
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④2.(2008广东理基34)根据陈述的知识，类推得出的结论正确的是
） A．镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO，则纳在空气中燃烧生成的氧化物是Na2O B．乙烯可使酸性高链子酸钾溶液褪色，则丙烯也可以使其褪色 C．CO2与SiO2化学式相似，则CO2和SiO2的物理性质也相似 D．金刚石的硬度大，则C12的硬度也大　　3.(2007广东化学6)下列说法正确的是
　　A．硅材料广泛应用于光纤通讯　　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4.(2008广东化学23)（11分）硅单质及其化合物应用范围很广。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：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式　　　　。②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式　　　　；H2还原SihCl3过程中若混02，可能引起的后果是
。 （2）下列有头硅材料的详法正确的是
（填字母）。A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水混B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的，其熔点很高D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释　　　　。5．(2009广东理基22)(2分)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是
)　①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素　②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品　③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维　④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料　A．①②
D．③④6．(2009广东理基28)(2分)下列说法正确的是(
)　A．MgSO4晶体中只存在离子键　B．含Ca2＋、Mg2＋的水都是硬水　C．雾是气溶胶，在阳光下可观察到丁达尔效应D．玻璃是氧化物，成分可表示为Na2O·CaO·6SiO27．(2009四川理综6)(6分)开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是
)　A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料　B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料　C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料　D．单晶硅常用于制造光导纤维8．(2009重庆理综6)(6分)材料与化学密切相关，表中对应系错误的是
)
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
9．(2009浙江理综28)(15分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。　　相关信息如下：　a．四氯化硅遇水极易水解；b．铁、铝、硼、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；　c．有关物质的物理常数见下表： 物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
-
315
-
熔点/℃
－70.0
－107.2
-
-
-
升华温度/℃
-
-
180
300
162
　请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式
。(2)装置A中g管的作用是
；装置C 中的试剂是
；装置E中的h瓶需要冷却理由是
。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是
(填写元素符号)。(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，把铁元素还原成Fe2＋，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：　5Fe2＋＋MnO4－
＋8H＋ = 5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ①滴定前是否要滴加指示剂？
(填"是"或"否")，请说明理由
。②某同学称取5.000 g残留物，预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10－2 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是
。高考真题答案与解析化
学【考点16】无机非金属材料的主角
硅及碳族元素1．答案：A
【解析】CO2的浓升高，使Ca（HCO3）2的量增大，抑制CaCO3沉积体的生长，也使O2的浓度降低，让游客有憋闷的感觉。2．答案：B
　　【解析】Mg在空气中燃烧生成MgO，而Na燃烧生成Na2O2；乙烯和丙烯是同系物，都能使高锰酸钾溶液褪色；CO2与SiO2化学性质相似，但由于晶体类型不同，所以物理性质上有很大差异；金刚石与C60晶体类型不同，前者是原子晶体，有很高的硬度和熔沸点，后者是分子晶体，其硬度、熔沸点都不会高。3．答案：A
【解析】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。4．答案：（1）①SiHCl3+H2=====Si+3HCl
②SiHCl3+3H2O====H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑
氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3
（3）现象：试管中有白色胶状沉淀生成，并且有刺激性气体生成。解释：Na2SO3和NH4Cl均能够水解，二者相互促进，Na2SiO3水解生成H2SiO3，NH4Cl水解产生NH3。
【解析】本题考查学生对质量守恒定律的理解，考查学生对盐类水解、单质和化合物主要性质的掌握；考查学生从信息中准确提以实质性内容，并与已有知识整合，重组为新知识的能力；考查学生用正确的化学术语做出解释的能力。
（1）①根据给定的反应物和生成物写出化学方程式，注意反应条件和配平。②写出反应物和给出的生成物H2SiO3和HCl，用原子守恒法找出另一种生成物为H2，并配平。
（2）A项水泥是硅酸盐；B、C选项回忆课本硅的化合物的用途可知，两项说法都正确。D项玻璃是混合物没有固定熔点；E项盐酸和硅不反应。5．答案：C　【解析】水晶的主要成分是SiO2，而非硅酸盐，②错。光导纤维的主要成分是SiO2，而非单质Si，③错。6．答案：C【解析】SO42 －离子内部存在共价键，A错。硬水指的是含较多Ca2＋、Mg2＋的水，较少时，不叫硬水，B错。玻璃的主要成分虽可用Na2O·CaO·6SiO2表示，但这仅仅是以氧化物的形式表示，它仍属于硅酸盐，D错。7．答案：A【解析】C60属于分子晶体，B错；纤维素乙酸酯不是天然高分子材料，C错；制造光导纤维的原料是SiO2，D错。8．答案：A【解析】本题考查生活中常见材料与化学的密切关系，要求考生了解常见物质的组成。刚玉和金刚石的成分分别是三氧化二铝和碳；大理石和石灰石的主要成分都是碳酸钙；普通玻璃和普通水泥都是常见的硅酸盐材料；沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。故本题答案是A。9．答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。　(2)平衡压强(或使分液漏斗中的压强与圆底烧瓶中的压强相同，便于盐酸流下)
使SiCl4冷凝。　(3)Al、P、Cl。　(4)①否；KMnO4溶液自身可作指示剂。
②4.480%。【解析】先理解各装置的用途。本实验目的是制备四氯化硅，根据题意，要用原料Cl2和粗Si。A装置为Cl2的制备装置(浓HCl与MnO2)；B装置除HCl(可用饱和NaCl溶液)；C装置(浓H2SO4)干燥Cl2(SiCl4遇水极易水解，所以D装置中不能有水蒸气)；D装置发生Cl2与铁、铝、硼、磷的反应；E装置使SiCl4冷凝(也使升华后的AlCl3、FeCl3、PCl5凝结)，BCl3(沸点12.8 ℃)以气体形式进入F装置；F装置防止空气中的水蒸气进入E装置。　(3)注意：Cl元素也是杂质。　(4)
　解得w(Fe) = 0.0448。???????? 永久免费组卷搜题网 永久免费组卷搜题网
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