41 无机非金属材料的主角硅练习解析版Word下载.docx

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Ca（OH）2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO

C．硅与氢氟酸的反应：

Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑

D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：

SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

【答案】D　

【解析】Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO

，且应生成HCO

，A错；

B项正确写法是CO2＋OH－===HCO

；

C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。

5．从与NaOH溶液反应所得产物（纯净物）类型差异性角度上看，下列四种物质有一种明显不同于其他三种物质，该物质是（　　）

A．SiO2　　　　　　　　　　B．CO2

C．SiD．Al2O3

【解析】硅与NaOH溶液反应生成的是氢气与盐（单质与化合物），另外三种物质与NaOH溶液反应生成的是盐与水（均是化合物）。

6．下列叙述中正确的是（　　）

A．因为Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强

B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似

C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物

D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸

【解析】A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体生成，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A错误；

CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；

SiO2与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C错误。

7．下列除杂方法正确的是（　　）

A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去

B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热

C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶

D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤

【解析】A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；

C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；

D项，引入NaHCO3。

8．下列变化中，不能一步实现的是（　　）

A．Na2SiO3―→H2SiO3B．H2SiO3―→SiO2

C．SiO2―→H2SiO3D．SiO2―→Na2SiO3

【解析】Na2SiO3

H2SiO3；

H2SiO3

SiO2，SiO2

Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。

9．在水玻璃中通入少量的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．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3

C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3

【解析】通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3，高温充分灼烧又发生反应：

SiO2＋H2O，SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑。

10．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（　　）

A．SiO2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

【解析】SiO2是酸性氧化物；

Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞；

题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应。

11．下列表述正确的是（　　）

①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅　②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐　③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料　④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛　⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能

A．①②③B．②④C．③④⑤D．③⑤

【答案】D

【解析】本题主要考查硅及其化合物的具体应用。

刚玉的主要成分为Al2O3；

玛瑙的主要成分是SiO2；

玻璃的主要成分为SiO2和硅酸盐；

水泥的主要成分为3CaO·

SiO2、2CaO·

SiO2、3CaO·

Al2O3等，为硅酸盐材料；

Cu2O虽然是红色的，但它不能变色，也不能吸收有害光线。

硅材料不会产生对环境有害的物质。

12．晶体硅和二氧化硅具有相似的晶体结构，则下列说法不正确的是（　　）

A．晶体硅和二氧化硅都具有较高的熔点B．晶体硅和二氧化硅都具有较大的硬度

C．晶体硅和二氧化硅都可用作半导体材料D．晶体硅和二氧化硅都可用于制光导纤维

【答案】CD

【解析】晶体硅和二氧化硅晶体中都只存在原子间的强相互作用，使它们具有熔点高、硬度大的性质，A、B项正确；

SiO2不能用作半导体材料，C项错；

晶体硅不能用于制光导纤维，D项错。

13.对于化学方程式SiO2＋3C

SiC＋2CO↑，有关叙述正确的是（　　）

A．反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂

B．硅元素被还原了，碳元素被氧化了

C．在反应中C只作还原剂

D．在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

【解析】双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目如下：

，反应中只有C元素化合价改变，因此碳在反应中既是氧化剂，又是还原剂，且n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶2。

14．中国国家航天局正式公布了嫦娥一号发回的首张月面图（下图）。

月球表面的不同岩石富含硅、铝、钾、磷、铀、钍和稀土元素。

下列有关月球表面富含元素的叙述正确的是（　　）

A．硅既能溶解于氢氧化钠溶液又能溶于氢碘酸

B．铝热反应中铝始终作还原剂

C．将钾投入到氯化铝溶液中，能置换出单质铝

D．磷的最高价氧化物对应的水化物为强电解质

【答案】B

【解析】硅不能溶于HI（aq）；

钾投入水中与水反应会放出H2，不会置换出铝；

H3PO4为中强酸，属于弱电解质。

15．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

【答案】A

【解析】B项工艺师应利用氢氟酸……；

C项中水晶→SiO2；

D项中粗硅制备单晶硅的反应有：

Si＋2Cl2

SiCl4，SiCl4＋2H2

Si＋4HCl。

16．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是（　　）

A．①②B．②④C．④⑤D．③④

分析：

本题考查硅的化学性质，抓住硅发生的反应。

【答案】C

【解析】硅能与F2、HF、强碱常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。

17．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

（1）下列物质不属于硅酸盐的是________。

A．陶瓷B．玻璃

C．水泥D．生石灰

（2）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为___________，工艺师常用________（填物质名称）来雕刻玻璃。

（3）用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。

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

（4）工业上常利用反应2C＋SiO2

Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________（填化学式，下同），氧化剂是________。

【答案】

（1）D　

（2）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　（3）防火剂　D　（4）C　SiO2

【解析】

（1）生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐。

（2）SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。

由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。

（3）Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。

SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料（普通玻璃、石英玻璃）以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。

（4）题给反应中C（碳）被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。

18．以磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑（SiO2·

nH2O）、磷及甲醇，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

（1）上述反应中，属于置换反应的是________（填：

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。

（2）已知SiHCl3的沸点为33.0℃，提纯SiHCl3适宜的方法是______________。

（3）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为________________________；

固体废弃物CaSiO3可用于______________________________。

（4）反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是______________________。

（1）Ⅰ、Ⅲ

（2）分馏（蒸馏）

（3）Ca3（PO4）2＋5C＋3SiO2

3CaSiO3＋2P＋5CO↑　生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等

（4）SiHCl3会水解，同时产生的H2与O2混合会发生爆炸

【解析】反应Ⅰ为SiO2＋2C

Si＋2CO↑。

从图中可以看出，反应Ⅱ的反应物为SiO2、C和Ca3（PO4）2，产物为CO、P和CaSiO3。

反应Ⅲ为Si＋3HCl===SiHCl3＋H2。

反应Ⅳ的反应物有SiHCl3和H2O，产物有HCl、H2和SiO2·

nH2O。

反应Ⅴ为CO＋2H2===CH3OH。

（1）置换反应是单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，只有Ⅰ、Ⅲ符合。

（2）SiHCl3的沸点低，可用蒸馏法分离出来。

（4）反应Ⅲ产生H2，若与O2混合会引起爆炸。

从流程图中的反应Ⅳ可知，SiHCl3可以与H2O反应，所以反应Ⅲ必须在无水条件下反应。

19．铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。

回答下列问题：

（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。

铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；

PbO2的酸性比CO2的酸性________（填“强”或“弱”）。

（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为___________________________________。

（3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_______________________________。

（4）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（即

100%）的残留固体。

若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·

nPbO，列式计算x值和m∶n值__________。

（1）六　ⅣA　弱

（2）PbO2＋4HCl（浓）

PbCl2＋Cl2↑＋2H2O

（3）PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－

（4）1.4　2∶3

（1）根据碳在元素周期表中的位置为第二周期第ⅣA族，可以推出Pb的位置为第六周期第ⅣA族，同一主族元素从上到下非金属性依次减弱，PbO2的酸性比CO2的弱。

（2）由题意，生成的黄绿色气体应为氯气，氯元素化合价升高，则铅元素化合价降低，所以反应的化学方程式为PbO2＋4HCl（浓）

PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。

（3）由题意，PbO作还原剂，NaClO作氧化剂，反应的离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。

（4）根据PbO2

PbOx＋

O2↑，有

32＝239×

4.0%，x＝2－

≈1.4

根据mPbO2·

nPbO，

＝1.4，

＝

。

20.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：

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅

②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：

Si＋3HCl

SiHCl3＋H2

③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃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①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下（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是____________。

装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________________，

装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________________________，

装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________________。

③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____________。

④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

（1）SiO2＋2C

Si＋2CO↑　

（2）分馏（或蒸馏）　（3）①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化　②有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化　

Si＋3HCl　③排尽装置中的空气　④bd或c

（1）根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应方程式为

SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑；

（2）因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行；

（3）①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。

②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1000～1100℃，此温度下普通玻璃容易软化。

③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。

④铁与盐酸反应产生Fe2＋，其检验方法常常采用先将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。

21．已知A、B、C三种元素均为短周期元素，它们的原子序数关系为C>

A。

A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，B和C可形成BC4型化合物。

用化学符号填空：

（1）三种元素中A是____________，B是____________，C是________。

（2）A、B、C的最高价氧化物对应的水化物分别是____________、_________、___________，在这些水化物中，酸性最弱的是____________。

（3）用化学方程式说明A的最高价含氧酸的酸性比B的最高价含氧酸的酸性强_____________；

（4）已知BC4不能在空气中燃烧，理由是___________________________________________。

（5）用离子方程式表示出用B的氧化物制得B的氧化物对应水化物的原理______________________。

（1）C　Si　Cl　

（2）H2CO3　H2SiO3　HClO4　H2SiO3　（3）CO2＋H2O＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3　（4）SiCl4在点燃的条件下不能被O2氧化　（5）SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O，SiO

＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO

【解析】依据A的电子层结构特点，可知A为碳；

B和C可形成BC4型化合物，可推知B为ⅣA族元素，C为ⅦA族元素，又因为原子序数的关系C>

A，可知B为Si，C为氯，结合其他化合物的性质，可推知其他问题的答案。

22．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。

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的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。

（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________。

（1）

　＋4　

（2）SiO2　SiO2＋2C

Si＋2CO↑　（3）CaSiO3　Na2SiO3

【解析】由“A为地壳中含最仅次于氧的非金属单质，其晶体结构与金刚石相似”，推知A为Si，根据B

A＋E，B

C，B

D＋H2O，不难推知B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO。

23.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。