高中化学竞赛题--硅和硅的化合物

中学化学竞赛试题资源库——硅和硅的化合物

A组

1．下列属于纯净物的是

A 蓝宝石

B 钢化玻璃

C 王水

D 氮化硅

2．科索沃战争中，北约部队使用了大量的石墨炸弹，石墨炸弹的主要目标是

A 发电厂

B 医院

C 机械厂

D 化学武器库

3．下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是

①硅晶体的结构和金刚石相似，都是原子晶体；

②硅是地壳中含量最多的元素；

③单晶硅是良好的半导体材料；

④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料；

⑤二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的；

③二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。

A ①②③

B ①⑤⑥

C ③④⑤

D ②⑤⑥

4．生石灰中往往含有CaCO3和SiO2杂质，若检验是否存在这两种杂质，最适宜的试剂是

A 氟化氢

B 浓硫酸

C 盐酸

D 苛性钠

5．某氧化物X难溶于水，能熔于熔融态的烧碱，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中，最终能生成一种白色的胶状沉淀，则X是

A MgO

B Al2O3

C SiO2

D P2O5

6．能与NaOH溶液反应的原子晶体是

A 铝

B 金刚石

C 硅

D 二氧化硅

7．地壳中含量第一、第二两种元素之间形成的化合物，不具有的性质是

A 可与碳酸钠反应

B 熔点较高

C 与水作用生成相应的酸

D 与碳在电炉中共热可生成两种元素中的一种单质

8．关于硅的下列叙述中，不正确的是

A 在自然界中，硅既能以游离态形式存在，又能以化合态形式存在

B 在硅晶体中，含有由共价键形成的硅原子环，其中最小的环上有6个硅原子

C 常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应

D 在加热条件下，硅可与氧气、氯气、硝酸等物质反应

9．下列叙述中错误的是：

A 石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成份都是SiO2

B SiO2是通讯材料光导纤维的主要成份

C 氧化铝陶瓷，氮化硅陶瓷都是主要的高温结构陶瓷

D 含硅4%（质量分数）的钢，可制变压器铁芯

10．下列关于硅和二氧化硅的叙述不正确的是

A 晶体硅和二氧化硅晶体的结构都类似于金刚石

B 晶体硅和二氧化硅晶体都常用来制造电子部件

C 硅和二氧化硅都不与酸（氢氟酸除外）反应

D 硅和二氧化硅都广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石

11.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。下列关于硅的说法不正确的是

A 自然界硅的贮量丰富

B 自然界中存在大量的单质硅

C 高纯度的硅被广泛用于制作计算机芯片

D 硅橡胶可用于制作人造皮肤

12．关于硅及其化合物的叙述中，错误的是

A 单质硅是良好的半导体材料

B 硅酸是挥发性酸

C 硅是构成矿物与岩石的主要元素

D 硅藻土中含有晶体SiO2，吸附能力强

13．颜色鲜艳的蛇纹石可作为装饰品，已知蛇纹石的化学式可写作为Mg x(Si4O10)(OH)6，其中x的值为

A 4

B 5

C 6

D 7

14．原硅酸的分子式为H4SiO4，其分子结构有4个羟基，由若干个原硅酸分子间脱水形成的物质通常用xSiO2·yH2O表示其组成，若有三个原硅酸分子脱水，此过程脱去的水分子数与y的值分别为

A 3、4

B 2、4

C 3、3

D 3、8

15．高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是

A 7，2

B 5，4

C 6，3

D 3，6

16．我国汉代器物上和秦俑彩绘用的颜料“汉紫”，直到近年来人们才研究出来其成分为紫色的硅酸铜钡（铜为＋2价），它的化学式为：BaCuSi2O x，则x的值为

A 3

B 4

C 5

D 6

17．石榴石是石榴石族矿物的总称，颜色随成分的不同而变化，其组成可以表示为A3B2(SiO4)3，式中A、B均为金属元素，则A、B对应的化合价依次为

A ＋2，＋3

B ＋3，＋2

C ＋2，＋2

D ＋3，＋3

18．美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，使吸入石棉纤维者易患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：Ca2Mg X Si Y O22(OH)2，X、Y的值分别为

A 8，3

B 5，8

C 3，8

D 5，5

19．2MgO·SiO2中的酸根阴离子为

A SiO32－

B Si2O64－

C SiO44－

D Si2O32－

20．SiO2能在高温下，与下列哪些物质反应，并放出气体的是

A CaO固体

B Na2CO3粉未

C NaOH固体

D Al2O3粉未

21．下列物质的溶液长期暴露在空气中会变质而溶液又会出现白色浑浊的是

A Na2S

B Na2SO3

C KI

D Na2SiO3

22．下列盐溶液中，加入氯化钡溶液生成白色沉淀，加入稀硝酸振荡，白色沉淀不消失的是

A Na2SO3

B K2CO3

C Na3PO4

D Na2SiO3

23．下列酸中只存在于溶液里的是

A H3PO4

B H2CO3

C HClO

D H2SiO3

24．将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分燃烧，最后所得的固体物质是

A Na2SiO3

B Na2CO3、Na2SiO3

C Na2CO3、SiO2

D SiO2

25．在下列溶液中加入足量的盐酸与硝酸钡的溶液后，无沉淀产生的是

A (NH4)2CO3

B K2SiO3

C Na2SO3

D (NH4)3PO4

26．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：

（1）光导纤维的主要成分是；

（2）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是。

27．原硅酸通过分子间缩水聚合可形成不同的多硅酸（多聚体），如：

原硅酸二聚体三聚体

按上述规律，n个原硅酸聚合而成的多酸分子的通式是。

28．某固体氧化物A不溶于水，常温下与纯碱不反应，高温下两者能反应得到一固体产物B，B能溶于水，加入盐酸后生成白色沉淀，盐酸过量，沉淀不溶解，吸限上层清液，经测定阳离子只有Na＋、H＋。则可推测固体氧化物是，B与盐酸反应的离子方程式是。

29．为确认CH3COOH、H2CO3和H4SiO4的酸性强弱，

有人设计用如右图装置，一次实验即可达到目的（不必再选

用其它酸性溶液）。请依据此实验填空：

（1）锥形瓶内装某可溶性正盐固体，分液漏斗中所盛

试剂是。

（2）装置B所盛的试剂是；装置B所盛试

剂的作用是。

（3）装置C中所盛的试剂是；出现的现象是。

30．A、B、C为三种不溶于水，透明、坚硬的固体。A在氧气中完全燃烧只得到一种无色、无臭、密度为氧气密度的1.375倍（标准状况）的气体。B的粉末易溶于热的苛性钠溶液，向此溶液中加入过量盐酸时，析出一种不溶于水，酸性比碳酸还弱的酸。将B与石灰石，纯碱按一定比例混合高温溶融后得C。C在高温下能软化，但无固定的熔点。根据以上事实回答：

（1）A、B、C的名称：A B C

（2）写出有关化学反应的方程式

B和苛性钠反应：。

B→C的主要的反应：。

31．在下列物质的转化关系中，A是一种固体

物质，E是一种白色沉淀，据此填写下列空白：

（1）B的化学式是，B在固态时属于

______晶体。

（2）B和a溶液反应的离子方程式是

（3）A和a溶液反应的化学方程式是

32．下列各单质和化合物之间有如下图所示的转化关系，而且各单质和化合物皆由短周期元素组成，丁难溶于水。

根据上述关系判断：

（1）根据上述关系判断：单质A只可能是，这是因为。

（2）单质B是金属还是非金属，这是因为。

（3）各化合物的化学式为：

甲、乙、丙。

（4）写出A与NaOH溶液反应的离子方程式。

33．下列各单质和化合物之间有下图所示的转化关系，而且各单质和化合物组成的元素皆为短周期元素。

根据上述关系判断：

（1）单质A只可能是，这是因为。

（2）单质B一定是（填“金属”或“非金属”），这是因为。

（3）各化合物的化学式为：甲、乙、丙、丁。

34．短周期元素X和Y，X最外层电子数是最内层的2倍；Y是地壳中含量最丰富的元素。在X和Y形成的常见晶体W中，每个X原子与4个Y原子相连，每个Y原子与2个X原子相连。回答下列有关问题：

（1）X元素的名称是；Y元素位于周期表中第周期，第族。

（2）X单质与浓的烧碱溶液反应的离子方程式是

（3）W的晶体类型是

（4）写出一个W作反应物且化学工业上经常用到的化学方程式

（5）X的含氧酸的钠盐溶液在实验室如何保存？

35．2003年1月16日，美国“哥伦比亚”号航天飞机发射升空，2月1日在返回地面前16分钟时与地面控制中心失去联系，后在德克萨斯州中北部地区上空解体坠毁，机上7名宇航员全部遇难，这一事件引起世界人民的广泛关注。事后调查表明这一事可能与“哥伦比亚”号上的隔热板脱落有关。已知航天飞机中用于抗高温的隔热板是由二氧化硅

制成的。

请回答下列问题：

（1）下列有关二氧化硅晶体的叙述正确的是

A 属原子晶体

B 属分子晶体

C 属离子晶体

D 导热性差

E 化学性质稳定

F 是良好的电的良导体

（2）SiO 2与NaOH 溶液反应可生成Na 2SiO 3。向Na 2SiO 3溶液中通入足量的CO 2，有白色浑浊产生，写出Na 2SiO 3溶液与过量的CO 2反应的化学方程式

36．已知Si ＋2NaOH ＋H 2O ＝Na 2SiO 3＋2H 2↑，现有一硅钢片（只含Fe 、Si ），将其投入足量盐酸中或足量NaOH 溶液中，放出的气体质量相同，求硅钢片中硅的质量百分比？

37．测定某硅胶(SiO 2·nH 2O)的含水量：用加热灼烧法制得硅胶，先称取硅酸（H 2SiO 3）15.6g ，在 中灼烧，在 中冷却然后称量，假设最后称得硅胶为12.6g ，那么SiO 2·nH 2O 中的n 值是 。

38．将由氧化铜和木炭粉混合而成的12g 黑色粉未装入试管中，加热到不再生成红色的铜为止，得到6g 铜，则原混和物中氧化铜的百分含量为多少?

39．由铝、硅两种物质组成的试样11g ，均匀地分成等质量的两份，一份与足量的盐酸反应可产生气体a 升，一份与足量的NaOH 溶液反应可产生同种气体b 升，合并两次收集的气体共有11.2升（标准状况）。试分析试样的百分组成。

40．粉煤灰是燃煤电厂排出的工业废渣，其中含莫来石（Al 6Si 2O 13）的质量分数为38%，还有含量较多的SiO 2（其他成分不含Al 和Si ）。用粉煤灰和纯碱在高温下烧结，可制取NaAlSiO 4（霞石）、Na 2SiO 3和NaAlO 2，有关化学方程式为：

Al 6Si 2O 13＋3Na 2CO 3→2NaAlSiO 4＋4NaAlO 2＋3CO 2↑ ①

Al 6Si 2O 13＋5Na 2CO 3→2Na 2SiO 3＋6NaAlO 2＋5CO 2↑ ②

SiO 2＋Na 2CO 3→Na 2SiO 3＋CO 2↑ ③

（1）粉煤灰中铝的质量分数为 %。

（2）用1 mol Al 6Si 2O 13 和 4 mol SiO 2制得5mol NaAlO 2、1mol NaAlSiO 4，还应制得Na 2SiO 3 mol ，共消耗Na 2CO 3 mol （得到的固体中无SiO 2）。

（3）1 mol Al 6Si 2O 13 、4 mol SiO 2和8 mol Na 2CO 3反应（反应物全部都参与反应），可制得NaAlO 2 mol 。

（4）若用100 mol Al 6Si 2O 13同时生产NaAlSiO 4和NaAlO 2，且n(NaAlSiO 4)︰n(NaAlO 2)＝x ，消耗Na 2CO 3 y mol ，试确定y 与x 的关系式。

41．有一含有小苏打和石英的样品，高温加热至质量不再改变，称得质量为17.5g ；将所得固体与足量盐酸反应，放出气体1.12升（标况），求原样品中小苏打和石英砂的质量。

42．地球化学中，通常用热重分析研究矿物在受热时的质量变化以确定其组成。取66.6mg 由高岭石[Al 4Si 4O 10(OH)8]和方解石（CaCO 3）组成的矿物，加热，在673K ～1123K 区间内分解为氧化物，样品总失重13.8mg 。

（1）方解石的失重百分比为 ；

（2）计算矿物中高岭石的质量分数。

43．已知Si ＋C ??→

?高温

SiC ，现有石英砂和炭粉的混合物xmol ，于高温下在电炉里充分反应后，得残留固体；若石英砂与混和物的物质的量之比n （0＜n ＜1），试讨论n 取

B 组

44．据2001年12月的《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点、假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是

A 硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

B 硅的来源丰富，易于开采，且可再生

C 硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，且易有效控制

D 寻找高效催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发对用的关键技术

45．玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是

A 烧碱

B 纯碱

C 氢氟酸

D 盐酸

46．某呈碱性的溶液中加入BaCl 2溶液，产生白色沉淀，再加入稀HNO 3，沉淀不消失，则该溶液中存在的离子可能为

A Ag ＋

B SO 32－

C CO 32－

D SiO 32－

47．在硅晶体中，由硅原子构成的最小环为六员环，则平均每一个六员环所具有的硅原子数为

A 6个

B 3个

C 1.5个

D 1个

48．原硅酸的结构为HO Si

OH OH

OH ||，若去掉氢原子后的剩余部分即SiO 44－为原硅酸根，

其构型为正四面体，四面体顶角上的氧原子叫“角氧”。有关叙述正确的是

A 两分子原硅酸脱去一分子水得到的H 6Si 2O 7分子中有6个Si —O 键

B 两个硅氧四面体，彼此用一个角氧相连后，形成的Si 2O 76－离子中各键角均为109°28’

C 3个硅氧四面体彼此用3个角氧相连后，形成的Si 3O 96－离子呈链状

D n 个硅氧四面体彼此用四个角氧连接后的晶体是二氧化硅

49．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：Na 2Fe 5Si 8O 22(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：Na 2O ·3FeO ·Fe 2O 3·8SiO 2·H 2O

C 1mol Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L 3mol/L HNO 3溶液

D 1mol Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L 2mol/L HF 溶液

50．化学式[(Mg 2.36Fe 0.48Al 0.16)(Si 2.72Al 1.28)O 10(OH)2][Mg 0.32(H 2O)4.32]是蛭石的一种常见的化学表示式，从该化学式中可以推知铁元素的化合价为

A ＋3

B ＋2

C ＋1.44

D ＋2.44

51．1798年法国化学家对绿柱石和祖母绿进行化学分析发现了铍，已知绿柱石（Bergl ）

是一种呈绿色的硅酸盐，可表示为Be x Al y[Si m O n]（x、y、m、n均为自然数），其中阴离子

部分结构如右图所示（已知表示硅酸根离SiO44－），下列说法肯定不正确的是

A 阴离子化学式为：Si6O1812－

B 绿柱石可用氧化物形式表示为：3BeO·Al2O3·6SiO2

C 绿柱石可表示为Be3Al2[Si3O12]

D 绿柱石可溶于强碱和氢氟酸

52．目前，科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C60分子熔进Si60的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列说法正确的是

A 它是由两种单质组成的混合物

B 它是一种硅酸盐

C 它是一种新型化合物

D 它是一种高聚物

53．地壳岩石中含有很多种复杂的硅酸盐，象花岗石里的正长石（KAlSi3O8）在长期风化，进行复杂的变化后，能生成以下物质

A 石灰石、沸石和硅酸钾

B 高岭土、硅酸和碳酸氢钾

C 滑石粉、刚玉和硝酸钾

D 粘土、砂和无机盐

54．硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以

用投影图表示成，其中O表示氧原子，中心黑点表示硅原子。硅氧四面体通过

不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子。试确定在无限长单链阴离子中（见图），硅原子与氧原子的个数之比为

A 1︰2

B 1︰3

C 2︰5

D 2︰7

55表示成SiO4，则该结构式的通式为

A (Si2O5)n2n－

B (SiO3)n2n－

C (Si6O17)n10n－

D (Si6O19)n14n－

56．已知化合物A（C4Si4H8）与立方烷（C8H8）的分子结构相似，如下图：

则C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为：

A 6

B 5

C 4

D 3

57．在地壳内，深度每增加1km，压强大约增加25250～30300kPa，在这样的压强下，

对固体物质的平衡会发生较大影响。如：

CaAl2Si2O8＋Mg2SiO4＝CaMg2Alo2Si3O12

（钙长石）（镁橄榄石）（钙镁）石榴子石

摩尔质量（g/mol）278 140.6 413.6

密度（g/cm3）270 3.22 350

在地壳区域变质的高压条件下，有利于

A 钙长石生成

B 镁橄榄石生成

C 钙长石和镁橄榄石共存

D （钙镁）石榴子石生成

58．实验室制备少量硅一般采用镁粉还原SiO2的方法，然后用稀盐酸洗涤产品以除去杂质。某同学在进行上述操作时，在制得的产品中加HCl洗涤时突然起火。

（1）请用化学方程式解释：

①稀盐酸洗涤产品可除去哪些主要杂质?

②为什么加HCl洗涤时突然起火?

（2）请设计一个实验来验证你的解释。（不必画出装置图，也不必指出具体化学药品，不必写方程式，只要简明指出方法。）

59．土壤胶体是矿物质胶体和有机胶体的复合胶体，其基本组成物质如含水的二氧化硅（显酸性）、氧化铁、氧化铝和分子中有酚羟基、羧基的腐殖酸。可见，土壤胶体由于其存在较多弱酸性基团而主要带负电荷。因此，土壤胶体能吸附阳离子进入土壤胶粒表面（扩散层中）而建立吸附平衡。吸附Ca2+离子时，对土壤胶体有较强的凝聚作用，能使土壤结构得到改善，形成稳性的团粒结构而有良好的肥力。被土壤胶体吸附的阳离子，能跟土壤溶液里其他更易被吸附的阳离子（如Fe3+、A13＋、H+）或者其他浓度较大的阳离子（如所施钾肥的K＋）发生相互交换的交换作用，即代换反应。此等阳离子，就称为土壤代换性（交换性）阳离子。这种代换反应，必然可逆而有其代换平衡。作物根系在土壤中通过放出有机酸和二氧化碳而吸收土壤胶体上的NH4+、K+时，就会破坏原有相关的代换平衡。为定量研究土壤中Ca2+、Mg2+的存在状况，可进行这样的实验：分别取两份风干、磨细的同种土壤样品30g于锥形瓶中，编号为1和2，在1号瓶中加10%NaCl溶液150mL，在2号瓶中加蒸馏水150mL，同时振荡10分钟后分别用干滤纸过滤，相应得到1号滤液和2号滤液。分别量取两种滤液各25.00mL于锥形瓶中，各加入2.5mL氨性溶液（氨缓冲液）使两者的pH都约为10，再各加3滴Ca2+、Mg2+的指示剂（铬黑T，在此碱性溶液中本身显蓝色，遇Ca2+、Mg2+则显红色），然后分别用0.0200mol/L的EDTA标准溶液滴定至终点（EDTA很易以等物质的量结合Ca2+、Mg2+生成稳定的无色配合物，故终点时溶液由红色突变为蓝色）。滴定25.00mL 1号滤液和25.00mL 2号滤液，分别用去此EDTA溶液V1 mL和V2 mL。

（1）上面被研究的土样中，代换性钙镁的总含量，以“10－3mol/100g土样”计，根据测定，应为

A 0.4 V1

B 4×10－2V1

C 0.4V2

D 4×10－2V2

（2）为研究酸性土壤中H+的存在状况，取等量酸性土壤的土样，分别放入适量等体积的蒸馏水和10%的NaCl溶液中充分搅拌后静置，再分别用pH试纸测定其上层澄清液的pH，分别获得的测定值相应为pH1和pH2。对此测定结果所作的评价，正确的是

A 应以PH1为该土样的土壤溶液酸碱度的测定值

B 测定值pH2与该土壤的酸性程度无关

C 因pH2＜pH1，故应以pH2为该士样的土壤溶液酸碱度的测定值

D pH2越小于pH1，原存于土壤胶体的潜在酸度就越高

（3）持续较多施用(NH4)2SO4或NH4Cl铵态氮肥，将使土壤显著变酸和显著减少其代换性钙镁含量，从而破坏士壤结构。其主要原因是

A NH4+的水解酸性

B NH4+被作物吸收时所显的生理酸性

C 土壤胶体上的Ca2+、Mg2+被H+代换

D 土壤胶体上的H+被NH4+代换

（4）改良酸性土壤，适宜施加

A 石灰

B 氨水

C 石膏

D 腐殖酸钙

60．称为有机硅化合物的一类化合物中，组成最简单的是硅烷，它的组成和结构与烷烃相似。硅烷的分子通式可表示为，与对应的烷烃相比较，硅烷的热稳定性。

61．试写出下列化合物的结构式：

①乙锗烷；②六苯基乙硅烷

62．在金刚石晶体内的空间网状结构中含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上有个碳原子，任意两个C－C键的键角为。在石墨晶体中，每一层面结构由无数个正六边形形成，平均每个正六边形所占有的碳原子数为个。任意两个C－C 键的键角为。在二氧化硅晶体中，1mol SiO2含mol共价键。原硅酸根离子

SiO44－的结构可表示为，二聚硅酸根离子Si2O72－中只含硅氧键，它的结构可

表示为。

63．原硅酸根离子SiO44－中的Si原子被4个O原子所包围，可以用图A来表示其空间构型。你认为Si则的空间构型为。图B表示（写化学式）的空间构型，图C表示（写化学式）的空间构型。

A B C

64．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：

（1）计算机的芯片的主要成分是；

（2）光导纤维的主要成分是：

（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是；

（4）用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为_______的化合物；

（5）有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀……等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……，已为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是和。