高中化学第四章非金属及其化合物41无机非金属材料的主角硅检测3新人教版必修1.docx
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高中化学第四章非金属及其化合物41无机非金属材料的主角硅检测3新人教版必修1
课时跟踪检测(十九)二氧化硅和硅酸
1.下列物质中主要成分不是二氧化硅的是( )
A.干冰 B.水晶
C.玛瑙D.硅石
解析:
选A 干冰为固体CO2,主要成分不是SiO2,B、C、D项物质的主要成分都为二氧化硅。
2.下列说法正确的是( )
A.SiO2能和水发生化合反应生成硅酸
B.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸
C.SiO2的俗名叫石英,能溶于水
D.SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中
解析:
选D SiO2不溶于水,不能和水化合生成硅酸,A、C项错误;SiO2可以与氢氟酸反应生成SiF4无色气体,B项错误;SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中,D项正确。
3.下列不需要用到二氧化硅的是( )
A.光导纤维B.半导体材料
C.石英钟表D.普通玻璃
解析:
选B A项,光导纤维的主要成分为二氧化硅,正确;B项,半导体材料主要成分为Si,错误;C项,石英的成分为二氧化硅,D项,玻璃的成分中含有二氧化硅;C、D正确。
4.熔融烧碱应选用的器皿是( )
A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚
C.生铁坩埚D.陶瓷坩埚(含有SiO2)
解析:
选C 石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2。
高温下,烧碱能与SiO2发生反应而使坩埚腐蚀;铁在高温下不与NaOH反应。
5.下列说法不正确的是( )
A.因SiO2不溶于水,故SiO2不是酸性氧化物
B.在反应SiO2+2C
Si+2CO↑中SiO2作氧化剂
C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大
D.氢氟酸能够刻蚀玻璃,故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
解析:
选A A项,SiO2不溶于水,但它能与碱反应生成硅酸盐和水,是酸性氧化物,错误;B项,在该反应中SiO2被C还原为Si,SiO2作氧化剂,正确;C项,由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质,故熔点高,硬度大,正确;D项,SiO2能与氢氟酸反应,故常用氢氟酸刻蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛装氢氟酸,正确。
6.下列叙述正确的是( )
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强
C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂
D.SiO2晶体熔、沸点高,硬度大,故可用于制作光导纤维
解析:
选C CO2的熔沸点低,溶于水,SiO2的熔沸点高,硬度大,不溶于水,两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系,A错;CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质,不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱,B错;SiO2晶体在光学方面的特性,决定了其可制作光导纤维,D错。
7.石英沙(主要成分SiO2)是一种常见工业原料,其中常混有少量碳酸钙。
要除去石英沙中的少量碳酸钙,应采用的方法是( )
A.用稀硫酸溶解后过滤分离
B.用酒精灯加热
C.用水溶解后过滤分离
D.用稀盐酸溶解后过滤分离
解析:
选D A项,SiO2为酸性氧化物,不能与硫酸反应,碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物,不能过滤分离,错误;B项,用酒精灯加热,CaCO3不能发生分解反应,即使分解仍混有分解产物CaO,错误;C项,SiO2和CaCO3都不溶于水,不能用溶解、过滤的方法除去,错误;D项,碳酸钙能与盐酸反应生成可溶性氯化钙、水和CO2,而SiO2不溶解,可以除去杂质,正确。
8.下列变化不能一步实现的是( )
A.Na2SiO3→H2SiO3B.H2SiO3→SiO2
C.SiO2→H2SiO3D.SiO2→Na2SiO3
解析:
选C Na2SiO3
H2SiO3;H2SiO3
SiO2;
SiO2NaOH,Na2SiO3;SiO2与水不反应,不能一步反应生成H2SiO3。
9.为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如图所示的装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。
请据此回答:
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应为____________。
(2)装置B所盛的试剂是__________________________,其作用是____________________________________。
(3)装置C所盛试剂是_________________________________________________,
C中反应的离子方程式是____________________________________________________。
(4)由此可得出的结论是:
酸性:
________>________>________。
解析:
根据强酸+弱酸盐―→弱酸+强酸盐分析可知,分液漏斗中盛装盐酸,A中盛放Na2CO3,根据Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3,然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中,反应为Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,由此判断酸性H2CO3>H2SiO3,但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出,故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收,但不能吸收CO2,故可选用饱和NaHCO3溶液。
答案:
(1)盐酸
(2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体
(3)Na2SiO3溶液
SiO
+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO
(4)HCl H2CO3 H2SiO3
10.高纯二氧化硅可用来制造光纤。
某稻壳灰的成分为:
组分
SiO2
C
Na2O
K2O
Al2O3
Fe2O3
质量分数
59.20
38.80
0.25
0.50
0.64
0.61
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。
请回答下列问题:
(1)根据氧化物的性质进行分类,稻壳灰中涉及的氧化物最多有________类。
(2)步骤①中涉及SiO2反应的离子方程式为________________________________。
(3)滤渣A的成分有________________。
(填化学式)
(4)步骤③反应的化学方程式为_________________________________________。
(5)实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、________和________。
解析:
(1)根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物3类,稻壳灰中的SiO2属于酸性氧化物,Na2O、K2O属于碱性氧化物、Al2O3属于两性氧化物;
(2)步骤①中涉及SiO2与OH-反应生成SiO
和H2O,离子方程式是SiO2+2OH-===SiO
+H2O;
(3)稻壳灰的成分中SiO2、Al2O3与NaOH反应,Na2O、K2O与H2O反应,而C与Fe2O3均不反应,所以滤渣A的成分是C、Fe2O3;
(4)滤液A中含有SiO
、AlO
,加入过量稀盐酸,则AlO
与过量的稀盐酸反应生成
Al3+,SiO
与过量的稀盐酸反应生成H2SiO3沉淀,过滤得到H2SiO3,煅烧生成SiO2和H2O,化学方程式是H2SiO3
SiO2+H2O;
(5)煅烧固体时,需要将固体放在坩埚中,坩埚放在泥三角上,泥三角放在三脚架上,用酒精灯加热,用坩埚钳取下坩埚,所以还需要坩埚和泥三角。
答案:
(1)3
(2)SiO2+2OH-===SiO
+H2O
(3)C、Fe2O3 (4)H2SiO3
SiO2+H2O
(5)坩埚 泥三角
1.关于二氧化硅,下列叙述不正确的是( )
A.水晶的主要成分是二氧化硅
B.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
C.二氧化硅不溶于水,也不能跟水起反应生成酸
D.二氧化硅是一种酸性氧化物,它不跟任何酸起反应
解析:
选D 水晶的主要成分为SiO2,A项正确;CO2是由分子构成的,而SiO2是Si和O按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体,二者物理性质差别较大,B正确;SiO2不溶于水也不与水反应,C项正确;SiO2可以与氢氟酸反应,D项不正确。
2.下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是( )
A.两者均为弱酸
B.两者均可使紫色石蕊溶液变红色
C.CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸
D.两者受热时均可以分解
解析:
选B 硅酸不能使紫色石蕊溶液变红,B不正确。
3.用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液,即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样,则该溶液是( )
A.盐酸B.氢氟酸
C.烧碱D.饱和食盐水
解析:
选B 能腐蚀玻璃的是氢氟酸,反应的化学方程式为SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
4.将过量的CO2分别通入:
①CaCl2溶液 ②浓Na2SiO3溶液 ③Ca(OH)2溶液 ④饱和Na2CO3溶液,最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A.①②③④B.②④
C.①②③D.②③
解析:
选B 根据酸与盐反应的规律,CO2通入CaCl2溶液不反应,无明显现象;过量的CO2通入浓Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;CO2通入Ca(OH)2溶液至过量会发生如下反应:
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀;过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中:
Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3,生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而有结晶析出。
5.在一定条件下,下列物质不能和SiO2反应的是( )
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙 ⑧氟气
A.③⑤⑦⑧B.⑤⑦⑧
C.⑤⑧D.⑤
解析:
选D 二氧化硅是酸性氧化物,可与碱及碱性氧化物反应,⑥、⑦能反应;二氧化硅与纯碱(或碳酸钙)在高温下能发生反应,②、③能反应;二氧化硅在高温下还能与焦炭发生置换反应,①能反应;二氧化硅作为一种特殊的氧化物还能与氟气、氢氟酸反应,④、⑧能反应;二氧化硅与硝酸不反应,⑤不能反应。
6.关于工业制金刚砂的反应:
SiO2+3C
SiC+2CO↑,下列说法正确的是( )
A.SiO2是氧化剂,C为还原剂
B.碳的还原性比硅强
C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1
D.1molSiO2参与反应时,转移电子4mol
解析:
选D 由价态变化知该反应是单质碳自身的氧化还原反应,作为氧化剂和还原剂的碳的物质的量之比为1∶2,故选D。
7.现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末,只用一种试剂就可以将它们鉴别开,该试剂是( )
A.纯水B.盐酸
C.硝酸银溶液D.碳酸钠溶液
解析:
选B A项,硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水,不能鉴别;硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀,后两种与盐酸反应分别出现气泡和无明显现象,可以鉴别;硅酸钠溶于硝酸银溶液且反应生成白色沉淀,其余难溶,不能鉴别;加入碳酸钠溶液后,硅酸钠溶解,其余难溶,不能鉴别。
8.下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( )
A.SiO2属于两性氧化物
B.酸性:
H2SiO3>H2CO3
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
解析:
选C SiO2是酸性氧化物;酸性:
H2CO3>H2SiO3;图中有的转化反应不是氧化还原反应,如SiO2与NaOH溶液的反应。
9.如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)?
将所选答案的编号填入表中相应的空格内(如果不需补加试剂,则对应答案栏可空着)。
可供选择的试剂:
A.盐酸B.NaOH溶液 C.O2 D.H2O E.CO2
可供选择的操作:
①分液 ②加热 ③过滤 ④结晶
序号
粉末状混合物
所加试剂
主要操作
(1)
SiO2(CaCO3)
(2)
CaCO3(SiO2)
(3)
NaCl(SiO2)
(4)
SiO2(Fe2O3)
(5)
SiO2(H2SiO3)
(6)
SiO2(Na2SO4)
解析:
(1)SiO2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸,而CaCO3溶于盐酸。
(2)SiO2能溶于NaOH溶液而CaCO3不溶于NaOH溶液。
(3)NaCl溶于水而SiO2不溶于水。
(4)SiO2不溶于盐酸而Fe2O3能溶于盐酸。
(5)H2SiO3受热分解生成SiO2,H2SiO3
SiO2+H2O。
(6)SiO2不溶于水而Na2SiO3溶于水。
答案:
(1)A ③
(2)B ③ (3)D ③、④ (4)A ③
(5)不加试剂 ② (6)D ③
10.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互关系如图所示,A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。
请填空:
(1)形成单质A的原子结构示意图为________,它的最高价为________。
(2)B的化学式(分子式)为________,B和碳反应生成A和E的化学方程式是______________________。
(3)C的化学式(分子式)为________,D的化学式(分子式)为________。
解析:
由A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质,推知A为硅单质。
根据“
”,“
”,“
”推知B为SiO2,C为CaSiO3,D为Na2SiO3。
答案:
(1)
+4
(2)SiO2 SiO2+2C
Si+2CO↑
(3)CaSiO3 Na2SiO3
课时跟踪检测(二十)硅酸盐和硅单质
1.下列物质不属于硅酸盐的是( )
A.黏土 B.石英
C.Al2Si2O5(OH)4D.Mg2SiO4
解析:
选B 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,黏土、Al2Si2O5(OH)4、Mg2SiO4均是硅酸盐,石英是二氧化硅,属于酸性氧化物。
2.水玻璃是建筑行业常用的黏合剂,并可用于木材防火和防腐处理。
水玻璃为( )
A.CaSiO3固体B.SiO2
C.Na2SiO3水溶液D.H2SiO3
解析:
选C 水玻璃是硅酸钠的水溶液。
3.硅酸铜钡是当今用最新科学技术合成的一种物质,然而,科学家惊奇地发现,我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟也是硅酸铜钡。
依据以上事实推测下列关于硅酸铜钡的说法错误的是( )
A.硅酸铜钡属于硅酸盐B.硅酸铜钡难溶于水
C.硅酸铜钡难被氧化D.硅酸铜钡易溶于水
解析:
选D 根据名称判断,硅酸铜钡为硅酸盐,符合硅酸盐的通性,不溶于水,稳定不易被氧化,故D错。
4.下列说法错误的是( )
A.硅是制造太阳能电池的常用材料
B.二氧化硅是制造光导纤维的材料
C.常温下硅性质活泼,可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应
D.水玻璃可用作木材防火剂
解析:
选C 硅单质性质稳定,常温下与Cl2、强酸等物质不反应,C项错误。
5.下列离子方程式书写正确的是( )
A.二氧化硅跟氢氟酸反应:
SiO2+4H+===Si4++2H2O
B.碳酸钡溶于稀硝酸:
CO
+2H+===CO2↑+H2O
C.硅跟氢氧化钾溶液反应:
Si+2OH-+2H2O===SiO
+3H2↑
D.把水玻璃滴入盐酸中:
SiO
+2H+===H2SiO3↓
解析:
选D A项氢氟酸为弱酸,应写成化学式HF,生成的产物SiF4是挥发性物质,也应写成化学式;B项BaCO3是难溶物质,应写成化学式;C项未配平,正确的离子方程式为Si+2OH-+H2O===SiO
+2H2↑。
6.有一粗硅,含铁和硅两种成分,取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( )
①物质的量之比为1∶1 ②物质的量之比为2∶1
③质量之比为4∶1 ④质量之比为2∶1
A.①③B.②③
C.①④D.②④
解析:
选B 粗硅与稀盐酸反应是铁与稀盐酸反应:
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑;粗硅与稀氢氧化钠溶液反应是硅与稀氢氧化钠溶液反应:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑,因放出等量氢气,则铁与硅的物质的量之比为2∶1,质量之比为4∶1。
7.在水玻璃中通入少量CO2气体,充分反应后加热蒸干,再高温充分灼烧,冷却后所得的固体物质为( )
A.Na2SiO3
B.Na2SiO3与Na2CO3
C.SiO2与Na2CO3
D.SiO2、Na2SiO3及Na2CO3
解析:
选A 通入少量CO2气体时,发生的反应为Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓,加热后H2SiO3分解为SiO2和H2O,再高温灼烧,SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。
8.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.①②B.②③
C.①④D.③④
解析:
选C 许多岩石和矿物中含有硅元素,①正确;水晶的主要成分是二氧化硅,所以水晶不是硅酸盐制品,②错误;光导纤维是由高纯度的二氧化硅制成的,③错误;陶瓷属于硅酸盐制品,④正确。
9.根据如图所示A、B、D、E的变化关系,回答下列问题:
(1)写出A、D的名称:
A.______,D.________。
(2)写出B→A的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式:
A―→E:
__________________________________________________________________;
B―→E:
________________________________________________________________。
解析:
由图示分析:
A与O2反应生成B,而B与碳在高温下反应生成A,可推知A是单质,B是氧化物。
而A、B均能与NaOH溶液反应,应确认A是硅,B是二氧化硅,则E是硅酸钠,D是硅酸。
答案:
(1)硅 硅酸
(2)SiO2+2C
Si+2CO↑
(3)Si+2OH-+H2O===SiO
+2H2↑
SiO2+2OH-===SiO
+H2O
10.含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)易与C发生化学反应的酸是________,反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。
写出生成D和F的化学反应方程式:
___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)100gC与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2L,100g混合物中石灰石的质量分数是________。
解析:
(1)C为SiO2,能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
(2)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2,生成的Na2SiO3溶于水又和生成的CO2完全反应产生Na2CO3和H2SiO3。
(3)若SiO2恰好(或过量)与CaCO3反应的方程式只有一个,即CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑。
若CaCO3过量,除发生上述反应外,还会发生反应:
CaCO3
CaO+CO2↑。
总之,CaCO3的多少决定了CO2的产量,可通过以下关系式列式求解:
CaCO3 ~ CO2
100g 22.4L
m(CaCO3)11.2L
m(CaCO3)=50g。
混合物中CaCO3的质量分数:
×100%=50%。
答案:
(1)氢氟酸(HF)
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(2)SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,
Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓
(3)50%
1.下列物质中,不含有硅酸盐的是( )
A.水玻璃B.硅芯片
C.黏土D.普通水泥
解析:
选B 水玻璃中含有硅酸钠,普通水泥中含有硅酸钙、铝酸钙,黏土含有复杂的硅酸盐,硅芯片中含的是硅单质。
2.下列关于硅的说法不正确的是( )
A.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料
C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应
D.当加热到一定温度时,硅能与氧气、氢气等非金属反应
解析:
选C 硅既有非金属性,又有金属性,其单质具有金属光泽,具有导电性,是一种半导体材料。
常温下,硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应,加热和高温条件下,硅能与氧气、氢气起反应。
3.下列说法中正确的是( )
A.由Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑可知,酸性H2SiO3>H2CO3
B.氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的玻璃试剂瓶中
C.向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀,过量时沉淀溶解
D.瓷坩埚、氧化铝坩埚均不可作为融化NaOH固体的仪器
解析:
选D A项,强酸制弱酸都是在溶液中进行的,而SiO2与Na2CO3是在高温下的反应,与最高价含氧酸的酸性无关,错误;B项,氢氟酸与玻璃中的成分反应,氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的塑料试剂瓶中,错误;C项,向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀硅酸,硅酸与盐酸不反应,盐酸过量时沉淀不溶解,错误;D项,瓷坩埚、氧化铝坩埚都和NaOH反应,均不可作为融化NaOH固体的仪器,正确。
4.国际上已禁止民用产品使用石棉制品,避免吸入石棉纤维而诱发肺病。
某石棉(硅酸盐)的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2,式中的x、y的值分别为( )
A.8,3B.5,8
C.3,8D.8,5
解析:
选B 根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得2×2+2x+4y-2×22-1×2=0。
则x+2y=21,只有B项符合。
5.有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”等观点。
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,你认为不正确的是( )
A.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料
B.自然界中存在大量单质硅
C.硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,容易有效控制
D.自然界硅的贮量丰富
解析:
选B 自然界硅的贮量丰富,大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在,无单质硅存在;硅单质是固体,化学性质不活泼,所以硅便于运输、贮存,其燃烧产物SiO2对环境污染程度低,容易有效控制,故A、C、D项正确,B项错。
6.下列有关说法中错