精选高考化学易错题专题复习无机非金属材料附详细答案.docx

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一、无机非金属材料练习题(含详细答案解析)

1.X、Y、Z是三种常见的单质,甲、乙是两种常见的化合物。

下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是()

A.AB.BC.CD.D

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A.X为H2,Z为Cl2,氢气与氯气可以一步反应生成化合物乙HCl;Y为Si,硅与氯气可以一步反应生成化合物甲SiCl4;氢气与SiCl4可以一步反应生成化合物乙(HCl)与单质Y(Si),故A正确;

B.X为Mg,Z为O2,镁与氧气可以一步反应生成化合物乙MgO;Y为C,碳与氧气可以一步反应生成化合物甲CO2;镁与二氧化碳可以一步反应生成化合物乙(MgO)与单质Y(C),故B正确;

C.X为Zn,Z为Cl2,锌与氯气可以一步反应生成化合物乙ZnCl2;Y为Fe,铁与氯气可以一步反应生成化合物甲FeCl3;锌与氯化铁不能一步反应生成化合物乙(ZnCl2)与单质Y(Fe),二者反应首先生成ZnCl2和FeCl2,然后锌再与FeCl2反应置换出铁,故C错误;

D.X为O2,Z为H2,氧气与氢气可以一步反应生成化合物乙H2O;Y为N2,氮气与氢气可以一步反应生成化合物甲NH3;O2与NH3可以一步反应生成化合物乙(H2O)与单质Y(N2),故D正确;

故答案为C。

2.某混合物X由Na2O、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成.某校兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究.

下列有关说法不正确的是()

A.由Ⅱ可知X中一定存在SiO2

B.无法判断混合物中是否含有Na2O

C.1.92g固体成分为Cu

D.15.6g混合物X中m(Fe2O3):

m(Cu)=1:

1

【答案】B

【解析】

途径a:

15.6gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液,所以是铜离子的颜色,但是金属Cu和盐酸不反应,所以一定含有氧化铁,和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应,二氧化硅可以和氢氧化钠反应,4.92g固体和氢氧化钠反应后,固体质量减少了3.0g,所以该固体为二氧化硅,质量为3.0g,涉及的反应有:

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,又Cu与NaOH不反应,1.92g固体只含Cu;结合途径b可知15.6gX和足量水反应,固体质量变为6.4g,固体质量减少15.6g﹣6.4g=9.2g,固体中一定还有氧化钠,其质量为9.2g,

A.由以上分析可知X中一定存在SiO2,故A正确;

B.15.6gX和足量水反应,固体质量变为6.4g,只有氧化钠与水反应,混合物中一定含有Na2O,故B错误;

C.Cu与NaOH不反应,1.92g固体只含Cu,故C正确;

D.设氧化铁的物质的量是x,金属铜的物质的量是y,由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+得出:

Fe2O3~2Fe3+~Cu,则160x+64y=6.4,64y﹣64x=1.92,解得x=0.02mol,y=0.05mol,所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g,金属铜的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g,则原混合物中m(Fe2O3):

m(Cu)=1:

1,故D正确;

【点评】本题考查了物质的成分推断及有关化学反应的简单计算,侧重于学生的分析和计算能力的考查,为高考常见题型,注意掌握检验未知物的采用方法,能够根据反应现象判断存在的物质,注意合理分析题中数据,根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量,难度中等.

3.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。

下列说法正确的是()

A.青石棉中含有石英晶体

B.青石棉是一种易燃品且易溶于水

C.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为:

Na2O·5FeO·8SiO2·H2O

D.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗6L3mol/LHNO3溶液

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A.青石棉属于硅酸盐材料,没有石英晶体,故A错误;

B.青石棉属于硅酸盐材料,不易燃,也不溶于水,故B错误;

C.根据题给信息可知,青石棉中铁元素的化合价有+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C错误;

D.6L3mol/LHNO3溶液中硝酸的物质的量为18mol,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,又1molNa2Fe5Si8O22(OH)2中3mol含亚铁离子,所以根据得失电子守恒氧化亚铁离子生成铁离子消耗1molHNO3,又青石棉中的Na、Fe原子最终都转换产物为NaNO3、Fe(NO3)3,根据原子守恒,又要消耗HNO3的物质的量为2+5×3=17mol,所以1mol该物质一共能和1+17=18molHNO3反应,故D正确;

答案选D。

4.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、陶瓷都是硅酸盐产品

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

④普通玻璃是氧化物,成分可表示为SiO2

⑤粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应

⑥硅酸铜钡(BaCuSiOx,铜为+2价),x等于6,可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2

A.①②⑥B.①②③C.①②③④D.②③④⑤

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

①硅元素在自然界以化合态存在,主要是硅酸盐和二氧化硅,是构成一些岩石和矿物的基本元素,①正确;

②水泥、玻璃、陶瓷都是传统无机非金属材料,主要是硅酸盐产品,制备原料都要用到含硅元素的物质,②正确;

③光导纤维的成分是二氧化硅,高纯度的硅单质广泛用于制作硅能电池,③错误;

④玻璃是混合物不是氧化物,主要成分是硅酸钠、硅酸钙、石英的混合物,成分可用氧化物的形式表示为:

Na2O•CaO•6SiO2,④错误;

⑤粗硅制备单晶硅的反应是:

Si+2Cl2

SiCl4、SiCl4+2H2

Si+4HCl,在这个过程中涉及到的反应为氧化还原反应,⑤错误;

⑥硅酸盐改写成氧化物形式时,活泼的金属氧化物写在前面,再写SiO2,含有氢元素的H2O最后写,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:

BaO•CuO•2SiO2,⑥正确。

①②⑥正确,答案选A。

5.下列实验过程中,始终无明显现象的是()

A.SO2通入Ba(NO3)2溶液中

B.O2通入Na2SO3溶液中

C.Cl2通入Na2SiO3溶液中

D.NH3通入Ca(HCO3)2溶液中

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.二氧化硫被硝酸氧化为硫酸根离子,SO2通入Ba(NO3)2溶液中生成硫酸钡沉淀,故不选A;

B.O2通入Na2SO3溶液中,Na2SO3被氧化为Na2SO4,无明显现象,故选B;

C.Cl2通入Na2SiO3溶液中,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸和Na2SiO3反应生成硅酸白色胶状沉淀,故不选C;

D.NH3通入Ca(HCO3)2溶液中生成碳酸钙沉淀和碳酸铵,故不选D;

故选B。

6.以下有关物质用途的叙述正确的是()

A.金属钠、金属镁等活泼金属着火时,可以使用干粉灭火器来灭火

B.利用高纯度硅制造的太阳能电池板可将光能直接转化为电能

C.食品包装袋中常放入小袋的生石灰,目的是防止食品氧化变质

D.古有“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,今用乙醚从黄花蒿中可提取青蒿素是利用氧化还原反应原理

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.金属钠、金属镁都能在二氧化碳气体中燃烧,所以活泼金属着火时,不能用干粉灭火器灭火,A不正确;

B.太阳能电池板由高纯硅制成,它可实现光-电转换,将光能直接转化为电能,B正确;

C.氧化钙能够吸收空气中的水分,所以食品包装袋中常放入小袋的生石灰,目的是防止食品受潮,不能起到抗氧化作用,C不正确;

D.根据相似相溶原理,用乙醚从黄花蒿中提取青蒿素,是利用萃取原理,D不正确;

故选B。

7.下列说法正确的是()

A.Ⅰ图中:

如果MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗

B.Ⅱ图中:

湿润的有色布条能褪色,烧杯NaOH溶液的作用是吸收尾气

C.Ⅲ图中:

生成蓝色的烟

D.Ⅳ图中:

用该装置可以验证酸性:

盐酸>碳酸>硅酸。

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.利用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备氯气,随着反应进行,盐酸浓度会下降,下降到某种程度,二者不再反应无法生成Cl2,A项错误;

B.氯气的漂白性来源于Cl2与水反应生成的次氯酸,干燥布条中无水,所以无法产生次氯酸,颜色不会褪去,湿润布条含水,可以产生次氯酸,颜色会褪去;若将尾气直接排放,其中未反应的氯气会污染空气,所以需要将尾气通入NaOH溶液中进行吸收,B项正确;

C.铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,C项错误;

D.利用盐酸与石灰石反应可制备CO2,所以可证明盐酸酸性强于碳酸;由于盐酸具有挥发性,制备出的CO2中会含有HCl杂质,HCl杂质也能与硅酸钠溶液反应产生白色沉淀;若不对制备出的CO2进行除杂,其中的HCl杂质会干扰碳酸和硅酸酸性强弱的验证过程,因此上述装置并不能实现验证酸性强弱的目的,D项错误;

答案选B。

8.有科学家提出硅是“21世纪的能源”,下列关于硅及其化合物的说法正确的是()

A.SiO2是一种酸性氧化物,所以不和任何酸反应

B.高温下,工业制粗硅的反应方程式为2C+SiO2

Si+2CO

C.硅酸盐广泛用于光纤通讯

D.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

A.二氧化硅常温下能够与氢氟酸反应,生成四氟化硅和水,故A错误;

B.高温下,工业制粗硅是用碳还原二氧化硅,反应方程式为2C+SiO2

Si+2CO,故B正确;

C.二氧化硅是光导纤维的主要成分,故C错误;

D.水晶饰物的主要成分为二氧化硅,故D错误;

故选B。

 

9.某研究性学习小组的甲、乙同学分别设计了以下实验来验证元素周期律。

(Ⅰ)甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50mL水,再分别滴加几滴酚酞溶液,依次加入大小相近的锂、钠、钾块,观察现象。

①甲同学设计实验的目的是______

②反应最剧烈的烧杯是______(填字母);

③写出b烧杯里发生反应的离子方程式______

(Ⅱ)乙同学设计了下图装置来探究碳、硅元素的非金属性强弱,根据要求完成下列各小题

(1)实验装置:

(2)实验步骤:

连接仪器、______、加药品后,打开a、然后滴入浓硫酸,加热。

(3)问题探究:

(已知酸性强弱:

亚硫酸>碳酸)

①铜与浓硫酸反应的化学方程式是______,装置E中足量酸性KMnO4溶液的作用是______。

②能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是______;

③试管D中发生反应的离子方程式是______。

【答案】验证锂、钠、钾的金属性强弱;c2Na+2H2O=2Na++2OH¯+H2↑检查装置气密性Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+2H2O+SO2↑除去CO2中混有的SO2盛有硅酸钠溶液的试管出现白色沉淀;SO2+HCO3¯=CO2+HSO3¯

【解析】

【分析】

乙同学设计实验探究碳、硅元素的非金属性强弱。

先用浓硫酸和铜在加热条件下制备二氧化硫气体,通入D试管与饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,混合气体通入试管E,除去混有的二氧化硫,剩余的二氧化碳通入试管F与硅酸钠溶液反应,会出现白色沉淀。

该实验需要改良的地方尾气处理装置,以及防干扰装置(防止空气中的二氧化碳进入装置F,干扰实验结构,可以加一个球星干燥管,内盛放碱石灰)。

【详解】

(Ⅰ)①由某研究性学习小组设计实验验证元素周期律可得,甲同学设计的实验目的是:

验证锂、钠、钾的金属性强弱;

②金属性:

K>Na>Li,金属性越强,单质与水反应越剧烈,故反应最剧烈的烧杯是c;’

③b烧杯里发生反应的离子方程式:

2Na+2H2O=2Na++2OH¯+H2↑;

(Ⅱ)

(2)实验步骤:

有气体参与反应,先连接仪器、检查装置气密性、加药品(先加固体,后加液体)后,打开a、然后滴入浓硫酸,加热。

(3)①铜与浓硫酸反应的化学方程式是:

Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+2H2O+SO2↑;根据分析,高锰酸钾的作用是除去CO2中混有的SO2;

②非金属性越强,最高价氧化物的水化物酸性越强,若碳酸可以制得硅酸,则可以证明碳酸强于硅酸,从而可以证明二者非金属性的强弱,故能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是:

盛有硅酸钠溶液的试管出现白色沉淀;

③试管D用SO2与NaHCO3制备CO2,反应的离子方程式:

SO2+HCO3¯=CO2+HSO3¯。

10.化学就在我们身边,它与我们的日常生活密切相关,按要求回答以下问题:

(1)缺铁性贫血患者应补充Fe2+,通常以硫酸亚铁的形式补充,而硫酸铁无这种药效。

当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣,这层糖衣的作用是_________________.

(2)硅酸盐常可写成氧化物形式,钾长石(K2Al2Si6O16)写成氧化物的形式为____________.

(3)漂粉精中有效成分的化学式为_________________.

(4)“硅材料”是无机非金属材料的主角,其中广泛应用的光导纤维成分是_____________________

(5)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料,其中生产普通玻璃的主要原料有_________,氢氧化钠溶液不能用玻璃塞的原因是(化学方程式)_________________.

(6)向浑浊的水中加入明矾KAl(SO4)2•12H2O后,水可得到净化.写出明矾在水中的电离方程式_______,往明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液直至Al3+恰好沉淀完全,发生反应的离子方程式为_________________.

(7)饮用水中的NO3-对人类健康产生危害,为了降低饮用水中NO3-的浓度,可以在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2,其化学方程式为:

10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O.

请回答下列问题:

①在化学方程式上用单线桥标出该反应中电子转移的方向和数目:

_________________.

②上述反应中若生成标况下3.36LN2,则转移的电子数目为:

_________________.

【答案】防止硫酸亚铁被氧化K2O·Al2O3·6SiO2Ca(ClO)2SiO2纯碱、石英、石灰石SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OKAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓

1.5NA

【解析】

【分析】

(1)根据FeSO4不稳定,在空气中易被氧化的特征进行分析;

(2)根据酸盐写成氧化物形式的规律即活泼金属氧化物写到前边,以此类推完成;(3)根据漂白粉的制取原理进行解答;(4)根据铝离子水解生成氢氧化铝胶体可以净水的原理分析解答;(5)根据氧化还原反应得失电子守恒进行解答。

【详解】

(1)FeSO4易被氧化而变质,糖衣可起到保护FeSO4不被空气中的氧气氧化,所以外表包有一层特殊的糖衣,故答案为:

保护FeSO4不被空气中的氧气氧化;

(2)硅酸盐常可写成氧化物形式,钾长石(K2Al2Si6O16)写成氧化物的形式顺序为,活泼金属氧化物写到前边,以此类推即可以写成K2O·Al2O3·6SiO2;答案:

K2O·Al2O3·6SiO2;

(3)氯气与Ca(OH)2反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和水,反应的方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,其中氯化钙和次氯酸钙的混合物为漂白粉的主要成分,氯化钙无漂白作用,所以漂白粉的有效成分为次氯酸钙,因其有强氧化性而有杀菌消毒的作用,有效成分的化学式为Ca(ClO)2;答案:

Ca(ClO)2;

(4)光导纤维的成分为二氧化硅,其化学式为SiO2;答案:

SiO2;

(5)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料,普通玻璃的制取是纯碱、石灰石分别在高温的条件下和石英反应,生成硅酸钠和硅酸钙、所以生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英、石灰石;因为氢氧化钠溶液和SiO2反应,所以装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,其化学反应方程式为:

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,Na2SiO3具有粘合性;答案:

纯碱、石英、石灰石;SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;

(6)明矾在水溶液中电离方程式为KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-,电离生成Al3+和SO42-,可以和Ba(OH)2反应,假设KAl(SO4)2为2mol,溶液中含有2molAl3+,4molSO42-,当2molAl3+恰好全部沉淀时,需要6molOH-,即加入3molBa(OH)2,反应的离子方程式为:

2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓;故答案为:

KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-;2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓

(7)①由10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O反应可知,Al失3个电子变成AlO2-,2NO3-得10个电子变成N2↑,根据得失电子守恒可知转移的电子总数为30个,所以电子转移总数为30e-,其方程式为:

;答案:

②由10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O反应可知,若反应中生成标况下3.36LN2,则转移的电子数目为:

10NA=1.5NA;答案:

1.5NA。

11.硅在无机非金属材料中,扮演着主要角色,请利用相关知识回答下列问题:

(1)硅有非常重要的用途,请写出其中的一种:

_________________________________。

(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜,近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是________。

A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2

B.性质稳定,不易脱色

C.x等于6

D.易溶解于强酸和强碱

(3)工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图如下:

①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件进行,写出该反应化学方程式:

________________。

②SiCl4极易水解,在空气中生成烟尘和白雾,推测书写其水解的化学方程式为____________________。

③在流化床反应的产物中,除SiCl4外,还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,有关物质的沸点数据如下表,分离SiCl4和其他杂质的方法为________。

物质

Si

SiCl4

SiHCl3

SiH2Cl2

SiH3Cl

HCl

SiH4

沸点/℃

2355

57.6

31.8

8.2

-30.4

-84.9

-111.9

 

【答案】制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等(回答其中一种即可)D2C+SiO2

2CO↑+SiSiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl蒸馏(精馏)

【解析】

【详解】

(1)硅位于金属和非金属分界线附近,常用作半导体材料,为无机非金属材料的主角,计算机芯片的主要成分为单质硅,太阳能电池的主要成分是硅单质,所以硅可制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等,

因此,本题正确答案是:

制半导体、制电路板、制太阳能电池板、制硅钢等;

(2)A.硅酸盐用氧化物形式表示时,书写顺序为:

活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:

,所以A选项是正确的; 

B.硅酸盐性质均比较稳定,不容易褪色,所以B选项是正确的;

C.在硅酸铜钡中的铜元素化合价为+2,硅元素化合价为+4,氧元素的化合价为-2价,钡元素的化合价为+2价,则由化学式为

,根据化合物中正负化合价的代数和为0可得:

,计算得出x=6,所以C选项是正确的;

D.

是瓷器的一种颜料,瓷器耐酸耐碱耐腐蚀,所以不与强酸、强碱反应,故D错误;

因此,本题正确答案是:

D;

(3)①石英砂的主要成分是二氧化硅,制备粗硅发生置换反应,2C+SiO2

2CO↑+Si;

水解生成硅酸和氯化氢,反应的方程式为:

SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl,因此,本题正确答案是:

SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl;

③利用沸点的不同提纯

属于蒸馏,

(沸点57.6℃)中含有少量

(沸点33℃)和

(离子化合物沸点很高),

(沸点8.2℃)、

(沸点-30.4℃)、因为沸点差别较大,可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质,因此,本题正确答案是:

精馏(或蒸馏)。

12.硅铁合金广泛应用于冶金工业,可用于铸铁时的脱氧剂、添加剂等,回答下列问题:

(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图为________,基态Si原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。

(2)绿帘石的组成为

,将其改写成氧化物的形式为_____________.

(3)

分子的中心原子的价层电子对数为________,分子的立体构型为________;四卤化硅的熔、沸点如下,分析其变化规律及原因________________________________。

熔点/K

182.8

202.7

278.5

393.6

沸点/K

177.4

330.1

408

460.6

 

(4)

可与乙二胺(

,简写为en)发生如下反应:

的中心离子的配位数为________;

中的配位原子为________。

(5)在硅酸盐中,

四面体(图a)通过共用顶角氧离子可形成多种结构形式。

图b为一种多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为________,化学式为________________。

O·Si

图a

图b

 

【答案】

哑铃4CaO•Fe2O3•2Al2O3•6SiO2•H2O4正四面体形熔、沸点依次升高,原因是分子结构相似,相对分子量依次增大,分子间作用力逐渐增强6O和Nsp3

或Si2O52-

【解析】

【分析】

(1)基态Fe原子价层电子为其3d、4s能级上电子;基态Si原子电子占据的能级有1s、2s、2p,最高能级为2p;

(2)绿帘石的组成为Ca2FeAl2(SiO4)(Si2O7)O(OH),将其改写成氧化物的形式时应结合元素的化合价,依次写出金属氧化物、非金属氧化物、最后是水,并注意原子的最简单整数比不变;

(3)SiCl4分子的中心原子为Si,形成4个σ键,具有甲烷的结构特点;由表中数据可知四卤化硅的沸点逐渐升高,

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