学年高一化学上学期课时同步练习34.docx
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学年高一化学上学期课时同步练习34
第2课时 硅酸盐和硅单质
1．硅酸盐的组成和性质
①硅酸钠Na2SiO3 Na2O·SiO2
②硅酸钙CaSiO3 CaO·SiO2
③高岭石Al2Si2O5（OH）4
Al2O3·2SiO2·2H2O
④钠长石NaAlSi3O8
Na2O·Al2O3·6SiO2
2．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
（1）物理性质：
白色固体，Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗称水玻璃。
（2）化学性质：
与酸（如盐酸、碳酸）反应生成硅酸沉淀。
化学方程式为：
SiO
＋2H＋===H2SiO3↓。
（3）用途：
制造硅胶和木材防火剂的原料。
（4）硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下风化为黏土，并且形成了土壤胶体。
土壤胶体粒子表面积大而且一般带负电，能与NH
、K＋等数十种生物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。
3．三种常见的硅酸盐产品
无机非金属材料包括传统的和新型的两大类。
水泥、玻璃和陶瓷是三种常见的硅酸盐产品。
其主要原料分别为黏土和石灰石，纯碱、石灰石和石英，黏土。
其中制取水泥和玻璃的主要设备分别为水泥回转窑和玻璃窑。
4．其他含硅的物质
物质
性质
用途
SiC
俗称金刚砂，具有金刚石结构，硬度很大
砂纸、砂轮的磨料
含4%硅的硅钢
很高的导磁性
变压器铁芯
硅橡胶
既耐高温又耐低温，在－60℃～250℃保持良好的弹性
制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等
人工制造的分子筛（铝硅酸盐）
有均匀微孔结构
作吸附剂和催化剂
5．硅单质的形态与结构
6．硅单质的性质及用途
（1）主要性质：
①物理性质：
晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
②化学性质：
常温下化学性质稳定，除氢氟酸和强碱外，不与其他物质发生反应。
Si与氢氟酸、NaOH溶液发生反应的化学方程式分别为Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑、
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
（2）重要用途：
①半导体材料，如硅芯片等。
②新型能源，如光电池等。
（时间20分钟，满分30分）
知识点一 硅酸盐的组成与性质
1．下列关于硅酸盐的说法正确的是（ ）
A．硅酸盐中的阴离子都是SiO
B．硅酸盐都难溶于水
C．通常用氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D．Na2SiO3是最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
答案：
D
解析：
只有简单的硅酸盐中的阴离子是SiO
，A项错误；硅酸钠可溶于水，B项错误；硅酸盐可以写成氧化物的组合形式，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，C项错误。
2．下列物质的成分不含硅酸盐的是（ ）
A．石英玻璃B．陶瓷
C．普通水泥D．砖瓦
答案：
A
解析：
石英玻璃的成分是SiO2，其余的物质都是硅酸盐产品。
3．Na2O·CaO·6SiO2是一种（ ）
A．含氧酸B．硅酸盐
C．氧化物D．混合物
答案：
B
解析：
Na2O·CaO·6SiO2是一种硅酸盐，只是用氧化物的组合形式表示，并不是氧化物。
4．石棉属于硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22（OH）2，该化学式中x、y的值分别是（ ）
A．5、8B．8、3
C．3、8D．8、5
答案：
A
解析：
依据化合物中元素正负化合价代数和为零，可得4＋2x＋4y＝44＋2，即x、y必须满足关系式x＋2y＝21，由此可知，A项正确。
5．下列叙述正确的是（ ）
A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是硅酸盐
B．光导纤维导电能力很强，是一种很好的通讯材料
C．硅胶多孔，吸水能力强，所以常用作袋装食品的干燥剂
D．硅的化学性质不活泼，在自然界中主要以游离态存在
答案：
C
解析：
A项不正确，红宝石的主要成分是Al2O3，珍珠的主要成分是CaCO3，水晶的主要成分是SiO2，钻石是碳单质（即金刚石），都不是硅酸盐。
B项不正确，光导纤维的主要成分是SiO2，不能导电，但导光性很强，可作通讯材料。
C项正确，硅胶用作干燥剂，是因为硅胶多孔，吸附水分能力强。
D项不正确，硅的化学性质不活泼，但由于硅是亲氧元素，自然界中的硅都以SiO2和硅酸盐的形式存在，即都是化合态，没有游离态。
6．矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。
例如长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土[Al2Si2O5（OH）4]，此反应的离子方程式为：
2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K＋＋2HCO
＋4H2SiO3＋Al2Si2O5（OH）4
（1）将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：
①KAlSi3O8：
___________________________________________________；
②Al2Si2O5（OH）4：
_______________________________________________；
（2）上述反应能够发生的原因是___________________________________________。
答案：
（1）①K2O·Al2O3·6SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O
（2）较强的酸能制较弱的酸
解析：
（1）将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物，并用“·”将它们合并起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成。
在某种（或几种）氧化物前加合适的系数：
①KAlSi3O8：
K2O·Al2O3·6SiO2；②Al2Si2O5（OH）4：
Al2O3·2SiO2·2H2O。
长石：
KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2，即原子个数不变。
（2）分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，是由于酸性：
H2CO3>H2SiO3，发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。
知识点二 硅的性质及用途
7．下列叙述正确的是（ ）
A．自然界中存在大量单质硅
B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅
C．常温下硅的性质活泼，能与氯气、强酸反应
D．自然界中的硅都是以二氧化硅的形式存在的
答案：
B
解析：
硅在自然界中以化合态的形成存在，且主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，A、D项错误。
常温下硅的性质不活泼，不能与氯气、强酸反应，C项错误。
8．下列关于硅的化学性质的叙述正确的是（ ）
A．常温下不和任何酸反应
B．常温下可和NaOH溶液反应
C．常温下可和Cl2反应生成SiCl4
D．常温下可和O2反应生成SiO2
答案：
B
解析：
硅在常温下化学性质不活泼，除与氟气、氢氟酸和强碱反应外，不与其他物质反应。
在加热条件下，硅能与一些非金属反应，如Si＋O2
SiO2。
9．下列关于碳和硅的比较，正确的是（ ）
A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
B．碳和硅的最高正价都是＋4
C．硅元素在地壳中的含量是第二位，碳元素是第一位
D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态
答案：
B
解析：
A项，二氧化硅与水不反应，A项错误；B项，碳和硅的最高正价都是＋4，B项正确；C项，硅元素在地壳中的含量是第二位，第一位的是氧元素，C项错误；D项，碳在自然界中有稳定的单质存在，而硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，D项错误。
10．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，下列关于其有利因素的说法中，你认为不正确的是（ ）
A．硅便于运输、贮存，从安全的角度考虑，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．地壳中硅的储量丰富
答案：
B
解析：
自然界中硅的储量丰富，但大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在，故B项错误，D项正确；硅单质是固体化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，故A项正确；硅的燃烧产物SiO2对环境污染程度低，容易有效控制，故C项正确。
11．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，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）常用作吸附剂、干燥剂或催化剂载体的物质是________。
答案：
（1）硅（或Si或单晶硅）
（2）二氧化硅（或SiO2） （3）硅（或Si） （4）硅胶
解析：
晶体硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，正是由于这一性质且它的来源极其丰富，从20世纪中叶开始，硅成为信息技术的关键材料，硅芯片的使用，使计算机的体积大大缩小。
二氧化硅制成的光导纤维传导光的能力非常强，抗干扰能力强，质量小且细，是一种非常好的通信材料。
硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料，主要利用其半导体性能，光电池是极有发展前景的新型能源。
硅胶多孔，吸附能力强，常用作吸附剂、干燥剂或催化剂载体。
知识点三 硅及其化合物的转化关系
12．下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。
其中B是一种单质，其余物质也都是含B元素的化合物。
C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物（其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去），请填写下列空白：
（1）A、D、E的化学式分别为________、________、________。
（2）A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？
________________________________________________________________________。
（3）写出D→C反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
（4）写出E→D反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案：
（1）SiCl4 SiO2 H2SiO3
（2）粗硅提纯
（3）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
（4）H2SiO3
SiO2＋H2O
解析：
本题的突破口是：
“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。
据此，容易推断出B是晶体硅。
硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。
经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。
根据D能转化为B（Si），可知D为SiO2，由此可知其他答案。
13．物质A是一种高熔点化合物，不溶于H2SO4、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之间的转化如图所示：
试推断：
A________B________、C________、D________、E________。
答案：
SiO2 Na2SiO3 CO2 H4SiO4 H2SiO3
解析：
解答该类题目的方法是找出“突破口”，记住常见物质的性质、颜色、状态等特征，是解答该类题目的关键。
由物质A是一种高熔点化合物，不溶于H2SO4、硝酸，却溶于氢氟酸，可知A是二氧化硅。
二氧化硅与纯碱在高温下生成硅酸钠和二氧化碳，所以C为二氧化碳，B为硅酸钠。
硅酸钠与水、二氧化碳反应生成原硅酸，原硅酸不稳定，在空气中失水变成硅酸。
课后作业·速达标
时间：
30分钟 满分100分
一、选择题（本题包括12小题，每小题5分，共60分）
1．硅及其化合物的应用范围很广。
下列说法正确的是（ ）
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
C．石英玻璃和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸作抛光液抛光单晶硅
答案：
A
解析：
硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，A项正确；粗硅制备单晶硅，首先是粗硅与氯气发生氧化还原反应生成四氯化硅，四氯化硅再与氢气发生氧化还原反应生成纯硅，B项错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C项错误；盐酸不与硅反应，D项错误。
2．假设SiO2晶体中Si原子被Al原子取代，不足的价数由K原子补充。
当有25%的硅原子被铝原子取代时，可形成正长石，则正长石的化学组成为（ ）
A．KAlSiO4B．KAlSi2O6
C．KAlSi3O8D．KAlSi4O10
答案：
C
解析：
假设有4个SiO2，则1个Si原子被Al原子取代，被取代的Si的化合价与1个Al和1个K在化合物中的化合价之和相等，所以正长石的化学组成中K、Al、Si原子个数之比为1∶1∶3，即化学式为KAISi3O8。
3．下列说法正确的是（ ）
A．我国自主研发的“龙芯1号”CPU芯片与光导纤维使用的是同种材料
B．需要通过化学反应才能从海水中获得食盐和淡水
C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D．工业制粗硅的过程涉及氧化还原反应
答案：
D
解析：
我国自主研发的“龙芯1号”CPU芯片的成分是Si单质，而光导纤维的成分是SiO2，二者不是同种材料，A项错误；不需要通过化学反应就能从海水中获得食盐和淡水，B项错误；水晶项链的主要成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品，C项错误；工业上以SiO2和焦炭为原料，在高温条件下发生氧化还原反应制取粗硅，D项正确。
4．下列离子在水溶液中能大量共存的是（ ）
A．H＋、K＋、HCO
、Ca2＋
B．OH－、Na＋、Mg2＋、HCO
C．Na＋、H＋、Cl－、NO
D．Na＋、SiO
、H＋、Cl－
答案：
C
解析：
氢离子与碳酸氢根离子不能大量共存，A项错误；氢氧根离子与镁离子、碳酸氢根离子不能大量共存，B项错误；所给离子可以大量共存，C项正确；H＋与SiO
反应生成硅酸沉淀，不能大量共存，D项错误。
5．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2。
青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是（ ）
A．青石棉是一种硅酸盐产品
B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1mol青石棉能还原含1molHNO3的稀硝酸
答案：
B
解析：
硅酸盐指的是硅、氧与金属元素组成的化合物的总称，所以青石棉是一种硅酸盐产品，A项正确。
硅酸盐中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶体，B项错误。
硅酸盐写成氧化物组合形式的先后顺序为较活泼金属氧化物、较不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的组合形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C项正确。
青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，根据氧化还原反应中得失电子守恒，可知1mol青石棉能还原1molHNO3，D项正确。
6．高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。
它可以按下列方法进行制备：
SiO2
Si（粗）
SiHCl3
Si（纯）
下列说法正确的是（ ）
A．反应①的化学方程式为SiO2＋C
Si＋CO2↑
B．反应①②③中每生成或消耗1molSi，转移4mol电子
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．SiHCl3（沸点31.8℃）中含有少量的SiCl4（沸点57.6℃），通过蒸馏（或分馏）可提纯SiHCl3
答案：
D
解析：
二氧化硅与C在高温条件下反应生成Si和CO，不是二氧化碳，A项错误；反应①中每生成1molSi转移4mol电子，而SiHCl3中Si的化合价是＋2，所以反应②③中每消耗或生成1molSi，转移2mol电子，B项错误；二氧化硅与硅都可以与氢氟酸反应，C项错误；SiHCl3与SiCl4的沸点相差较大，所以可通过蒸馏除去SiHCl3中的SiCl4，D项正确。
7．工业上生产玻璃的过程中有一个重要反应：
CaCO3＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑。
若把100gCaCO3和30gSiO2在高温条件下混合，充分反应后，收集到的气体的体积（标准状况下）是（ ）
A．11.2LB．22.4L
C．33.6LD．无法计算
答案：
B
解析：
根据碳元素守恒可知，CO2中的C来自CaCO3，但由于n（CaCO3）＝1mol，n（SiO2）＝0.5mol，即反应过程中SiO2不足，过量的CaCO3发生分解反应也生成CO2，所以n（CO2）＝n（CaCO3）＝1mol，V（CO2）＝22.4L。
8．下列叙述错误的是（ ）
A．硅元素广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石
B．二氧化硅在信息高速传输中有重要应用
C．常温下硅很稳定，不与强酸发生反应
D．二氧化硅可用于制造玻璃、单质硅、光导纤维
答案：
A
解析：
硅元素以化合态形式广泛存在于自然界中，无天然的单质硅存在，故A项错误；硅的性质较稳定，在常温下与强酸不反应，故C项正确；二氧化硅是制造玻璃的主要原料，也可被还原制备单质硅，同时也是光导纤维的材料，故D项正确。
9．经常会有陨石落在地球上，经过化学分析，得出某陨石中游离态的铁含量约为10%，此外还含有橄榄石（Fe2SiO4）、亚硫酸盐等化学成分，下列有关说法正确的是（ ）
A．此陨石是一种纯度较高的硅酸盐矿石
B．此陨石具有耐酸碱的特性
C．陨石中含有游离态的铁是因为在外太空中铁的活性比地球上铁的活性低
D．橄榄石中铁元素为＋2价
答案：
D
解析：
此陨石中含有硅酸盐，但还含有单质铁、亚硫酸盐等化学成分，A项错误；此陨石中含有单质铁，会和酸发生反应，B项错误；陨石中游离态的铁与地球上铁的性质相同，C项错误；橄榄石中硅元素为＋4价，氧元素为－2价，则铁元素为＋2价，D项正确。
10．（双选）向下列物质的溶液中滴加盐酸有沉淀产生，当盐酸过量时，沉淀仍不消失的是（ ）
A．Na2SiO3B．Ca（OH）2
C．AgNO3D．NaAlO2
答案：
AC
解析：
A项产生硅酸沉淀，C项产生氯化银沉淀，二者均不溶于过量的盐酸，B项不产生沉淀，D项开始产生沉淀，后来沉淀溶解消失。
11．有一粗硅，含铁和硅两种物质，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（ ）
A．物质的量之比为1∶1
B．物质的量之比为2∶1
C．质量之比为1∶1
D．质量之比为2∶1
答案：
B
解析：
粗硅中铁与盐酸反应：
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，粗硅中硅与碱反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，因放出等量氢气，由方程式可知铁与硅的物质的量之比应为2∶1，质量比为4∶1。
12．蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。
现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y。
下列叙述正确的是（ ）
A．沉淀X的成分是SiO2
B．从组成看，其成分皆是碱性氧化物
C．溶液Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、H＋
D．在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3和Mg（OH）2
答案：
A
解析：
MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3四种氧化物中，MgO和Fe2O3是碱性氧化物，Al2O3是两性氧化物，SiO2是酸性氧化物，MgO、Al2O3和Fe2O3都可与盐酸反应，SiO2不能与盐酸反应，故A正确，B不正确；Fe2O3与盐酸反应时生成Fe3＋，故C不正确；Al（OH）3不溶于过量的氨水中，故D不正确。
二、非选择题（本题包括5小题，共40分）
13．（8分）有一天然透明晶体A是高熔点、高硬度的物质，A在纯氧中不能燃烧，但在高温时既能和石灰石反应又能和纯碱反应，都放出气体B，A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，当气体B通入溶液中，能生成白色胶状沉淀E，E加热后重新生成A。
（1）A.________，B.________，D.________，E.________。
（2）写出有关反应的化学方程式。
A＋NaOH→D：
________________________________________________________________________；
B＋D→E：
________________________________________________________________________。
答案：
（1）SiO2 CO2 Na2SiO3 H2SiO3
（2）2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
解析：
结合题目条件易推出A是SiO2，SiO2和纯碱反应是SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑，故放出气体B是CO2，SiO2和烧碱溶液反应是2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，故D是Na2SiO3，当气体CO2通入溶液中，能生成白色胶状沉淀硅酸，即H2SiO3。
14．（8分）从20世纪中叶开始，硅成了信息技术的关键材料，是目前应用最多的半导体材料。
请回答下列问题：
（1）地壳中各种元素的含量（质量分数）如图所示，其中表示硅元素的是________（填字母）。
（2）根据元素周期表可知，原子序数为6的碳原子和原子序数为14的硅原子最外层电子数均为4，则常温下硅的化学性质________（填“活泼”或“不活泼”）。
（3）下列有关硅材料的说法正确的是________。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．碳化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷或轴承
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、石灰石和石英制成，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
答案：
（1）B
（2）不活泼 （3）B、C
解析：
（1）硅在地壳中的含量仅次于氧，位居第二。
（2）硅最外层有4个电子，既不易得电子也不易失电子，所以其化学性质不活泼。
（3）A项，碳化硅虽熔点高、性质稳定，但其硬度太大，故不可用于生产耐高温水泥；B项，碳化硅的熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷或轴承；D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3，是由石英（SiO2）、石灰石、纯碱高温下反应产生的，化学方程式为Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑。
E项，Si与HCl不反应。
15．（8分）几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：
（1）写出图示反应的几种物质的化学式：
A________，B________，C________，D________，E________。
（2）写出下列反应的化学方程式：
①B―→A：
________________________________________________________________________；
②B―→E：
______________________________________________
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