已打印硅无机非金属材料.docx
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已打印硅无机非金属材料
高一化学必修1第四章硅、无机非金属材料
1．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是（ ）
选项
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
2．2009年夏天，台湾发生了强烈地震，地震是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，传到地面会引起房摇地动，再引起一系列的变化从而造成破坏性的自然灾害。
地球的表层大多是岩石，而大多数岩石的主要成分都是硅酸盐，下面用盐或氧化物的形式表示岩石的组成，其中不正确的是（ ）
A．钙沸石Ca（Al2Si3O10）·3H2O表示为：
CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石Mg2SiO4可表示为：
2MgO·SiO2
C．北京奥运会奖牌所用玉的主要成分透闪石[Ca2Mg5Si8O22（OH）2]表示为：
2CaSiO3·5MgSiO3·H2O
D．高岭石Al2（Si2O5）（OH）4可表示为：
Al2O3·2SiO2·2H2O
3．下列材料的特性及用途说法错误的是（ ）
A．氧化铝陶瓷具有两性，不可用来制造人造牙齿
B．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机
C．光导纤维导光的能力很强，是非常好的通讯材料
D．压电陶瓷十分敏感，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用来制压电地震仪
4．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
5．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
6.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
7．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、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
8．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
9．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
10.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
11．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>B>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________________________________________________________________________。
12．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________。
13.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．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；
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＋＋MnO
＋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5.000g残留物，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1.000×10－2mol·L－1KMnO4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________。
1.城市面貌一天比一天得到改善，但在建设的同时，也给城市环境带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，吸入石棉纤维者易患肺癌。
已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式表示为：
Ca2MgxSiyO22（OH）2，式中x，y的值分别是（ ）
A．5,8B．8,3C．3,8D．8,5
2．游客发现，这座开凿于715年的世界第一大佛像——乐山大佛脸上出现了黑色条纹，鼻子已经变黑，胸部和腿部也出现好几块大“伤疤”（如图）。
一些专家认为，出现这种现象的根源是大佛所在地自然环境湿度大、降水丰沛，容易产生风化现象，以及大佛面部微生物的新陈代谢和酸雨等各种因素的综合反应。
有关叙述正确的是（ ）
A．岩石的风化过程属于物理变化
B．化石燃料燃烧排放出的CO2会引发酸雨
C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨
D．若黑色部分为硫化物所致，可用双氧水擦洗漂白
3．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是（ ）
①SiO2→Na2SiO3 ②CuSO4→CuCl2 ③SiO2→H2SiO3 ④CuO→Cu（OH）2 ⑤Na2O2→NaOH
A．①②B．③④C．②③④D．②③④⑤
4．下列各组物质中：
①Cl2O7，HClO ②SO2，H2SO4 ③NO2，HNO3 ④SiO2，H2SiO3 ⑤Mn2O7，HMnO4，前者是后者的酸酐的是（ ）
A．②③B．③④C．④⑤D．①③④
5．某无色溶液能与硅作用生成H2，则溶液中不可能大量共存的离子组是（ ）
A．H＋、Ba2＋、Mg2＋、Cl－B．Cl－、CO
、Cu2＋、Mg2＋
C．NO
、SO
、K＋、Na＋D．NO
、OH－、Ba2＋、Cl－
6．下列关于硅酸盐的叙述中，正确的是（ ）
①硅酸盐很多都难溶于水 ②硅酸盐是构成地壳岩石的最主要成分 ③硅酸盐中最常见的是Na2SiO3，它的水溶液俗称水玻璃
A．只有①②B．只有②③C．只有③D．有①②③
7．科技日报曾报道：
美国宇航局最新发布火星探测成果称，“勇气”号火星车对火星“古谢夫环形山”区域一小片土壤分析后发现，其中富含硅胶。
火星车项目科学家们认为，能够生成如此高纯度的二氧化硅沉积物一定要有水参与。
下列有关说法正确的是（ ）
A．硅胶的化学式可以用SiO2·xH2O表示
B．二氧化硅是硅芯片的主要成分
C．二氧化硅能溶于所有的酸
D．水晶、硅石、石英的主要成分是二氧化硅
8．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．自然界中存在大量的单质硅
C．硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．自然界的硅易开采，且可再生
9.硅酸铜钡是当今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也是硅酸铜钡。
由以上事实推测，下列关于硅酸铜钡的说法错误的是（ ）
A．易溶于水B．难溶于水C．属于硅酸盐D．含有两种金属阳离子
10．制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现：
①Si（s）＋3HCl（g）
SiHCl3（g）＋H2（g）；ΔH＝－381kJ·mol－1
②SiHCl3＋H2
Si＋3HCl
对上述两个反应的叙述中，错误的是（ ）
A．两个反应都是置换反应B．反应②是吸热反应
11．下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（ ）
A．稀盐酸溶液B．氢氟酸C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液
12．金属陶瓷是一种应用于高科技的复合材料，合成方法是将陶瓷（主要成分为Al2O3、ZrO2等耐高温材料）和粘结金属（主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属）研磨混匀成型后，高温烧结使金属仍然以单质的形式存在于金属陶瓷之中，据此判断合成工艺必须（ ）
A．在氧气中合成B．在HCl气氛中合成C．在氮气气氛中合成D．在空气中合成
13.2008年9月25，“神舟七号”飞船上天了，又一次显示出我国航天技术已进入世界一流。
飞船应用了许多尖端的合成材料。
据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。
下列相关叙述不正确的是（ ）
A．它耐高温抗氧化B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定熔点D．它是一种新型无机非金属材料
14．氮化碳结构如下图所示，其硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。
下列有关氮化碳的说法不正确的是（ ）
A．氮化碳属于原子晶体
B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价
C．氮化碳的化学式为C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
15.为测定大理石中碳酸钙的纯度（设含杂质SiO2），某兴趣小组设计了如下几个方案：
方案Ⅰ 按下图连接好装置开始实验，通过测定装置E反应前后的质量，计算纯度。
（1）B中发生反应的离子方程式为_________________________________________________。
（2）装置C中所装的试剂是________，F的作用是___________________________________。
（3）当样品充分反应完后，缓慢通入空气的目的是：
_________________________________
________________，A中所装的试剂是__________________________________________。
方案Ⅱ①称取碳酸钙样品mg ②将样品充分高温煅烧，冷却后称量，剩余固体质量为m1g。
（4）该方案中高温煅烧应选用的仪器名称是________；判断碳酸钙样品完全分解的方法是________________________________________________________________________；
“冷却”应如何操作__________________________________________________________，
理由是_______________________________________________________________________。
（5）有同学认为方案Ⅱ高温煅烧的过程中会发生CaCO3＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑，会导致测定结果有误，你认为这位同学的观点正确吗？
____________（填“正确”或“错误”）；请说明自己的理由：
__________________________________________________________。
16．如下图所示。
已知单质I可作为半导体材料，单质G是密度最小的气体，化合物H是无色无味的有毒气体，能在空气中燃烧，化合物E极易溶于水形成无氧酸，该无氧酸在常温时能够与氧化物A起反应。
请填空：
（1）氧化物A的化学式是________________。
（2）化合物E的化学式是____________________。
（3）反应①的化学方程式是___________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）反应④的化学方程式是___________________________________________________。
17.（2008·广东，23）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过程中若混入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泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．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__________________________________________________。
18．在下图所示的物质相互转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色不溶于水的物质。
据此填空。
（1）写出各物质的化学式：
A__________、B__________、C____________、D________、E________、F________。
（2）B与a溶液反应的离子方程式是________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）A与a溶液反应的离子方程式是_______________________________________________。
19．物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体，D是白色胶状沉淀，E是白色固体。
A、B、C、D、E的转化关系如右图所示：
根据图示关系回答：
A是__________；B是__________；C是__________；D是__________；E是________。
参考答案：
第一部分：
1.A2.C3.A4.D5.CD6.D7.B8.A9.C
10.答案：
（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 SiHCl3＋H2
Si＋3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd或c
11.答案：
（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
12.答案：
（1）
＋4
（2）SiO2 SiO2＋2C
Si＋2CO↑ （3）CaSiO3 Na2SiO3
13.答案：
（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
（2）平衡压强，使液体顺利流下 浓硫酸 使SiCl4冷凝 （3）Al、P、Cl （4）①否 KMnO4溶液自身可作指示剂 ②4.480%
第二部分（作业手册）
1.A2.D3.B4.C5.AB6.D7.AD8.B9.A10.C11.C12.C13.B14.B
15.答案：
（1）CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
（2）饱和NaHCO3溶液 防止空气中的H2O和CO2进入E中影响测定结果 （3）将装置中的残留的CO2全部赶进E中被完全吸收 NaOH溶液 （4）坩埚 样品连续两次高温煅烧，冷却称量质量相差0.1g以内 在干燥器中冷却 防止CaO冷却的时候吸收空气中的水和CO2 （5）错误 无论是否发生该反应，生成的CO2的量一定，由C守衡计算出CaCO3的质量一定
16.答案：
（1）SiO2
（2）HF （3）SiO2＋2C
Si＋2CO↑ （4）2F2＋2H2O===4HF＋O2
17.解析：
（1）①根据原子守恒即质量守恒可以写出SiHCl3与H2反应的化学方程式。
②SiHCl3和H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，分析它们化合价的变化可知
，而Cl的化合价未发生变化，因此另一种元素即H元素的化合价必定降低，即另一种物质是H2。
（2）碳化硅、氮化硅为原子晶体，则A、B、C都正确；D中玻璃没有固定的熔点，盐酸不能与硅反应，而HCl在573K以上的温度下可与硅发生反应。
因此E不正确。
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
（2）ABC （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：
Na2SiO3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
18.解析：
本题“突破口”是C中加入过量HCl产生不溶于盐酸的白色沉淀，推知E可能是硅酸。
A可能是Si，代入题目验证，B为SiO2，能和Si和SiO2反应的溶液可能为HF溶液或NaOH溶液，结合题目知a溶液为NaOH溶液，C为Na2SiO3，D为H2O，F为H2。
答案：
（1）Si SiO2 Na2SiO3 H2O H2SiO3 H2
（2）SiO2＋2OH－===S
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