第2课时 硅酸盐和硅单质.docx

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第2课时硅酸盐和硅单质

第2课时　硅酸盐和硅单质

（时间:

40分钟）

选题表

知识点

题号

硅酸盐的组成和性质

1,3,4

硅的性质及应用

5,6,8

无机非金属材料

7

综合应用

2,9,10

基础过关

1.（2017·甘肃白银会宁期末）下列物质中,不含硅酸盐的是（　B　）

A.水玻璃B.硅芯片

C.黏土D.普通水泥

解析:

水玻璃、黏土、普通水泥等含有硅酸盐,硅芯片含有单质硅,不含有硅酸盐,故选B。

2.明末清初著名的科学家宋应星在其《天工开物》中介绍:

凡石灰,经火焚炼为用。

……百里内外,土中必生可燔石,石以青色为上,黄白次之。

石必掩土内二三尺,掘取受燔,土面见风者不用。

其中的“可燔石”是指（　C　）

A.黏土B.碳酸钠

C.碳酸钙D.熟石灰

解析:

此文中描述了生石灰（CaO）的烧制及烧制生石灰时材料的选取,“可燔石”即可烧制的石头,故该石头为石灰石,即碳酸钙,C项正确。

3.汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。

20世纪80年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式:

BaCuSi2O6,Cu为+2价）。

下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（　C　）

A.用盐的形式表示:

BaSiO3·CuSiO3

B.用氧化物形式表示:

BaO·CuO·2SiO2

C.易溶于强酸和强碱

D.性质稳定,不易褪色

解析:

硅酸铜钡用盐的形式表示:

BaSiO3·CuSiO3,故A正确;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:

BaO·CuO·2SiO2,故B正确;BaCuSi2O6是弱酸盐,所以能和强酸反应,但生成的H2SiO3难溶,和强碱不反应,故C错误;BaCuSi2O6中铜显+2价,二价铜离子不容易被还原,所以性质较稳定,不容易褪色,故D正确。

4.日本福岛地震和核泄漏事故发生后,东京电力公司向福岛第一核电站2号机组下方碎石注入俗称水玻璃的Na2SiO3溶液,放射性污水的泄漏有所减少。

下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是（　D　）

A.水玻璃是一种矿物胶,既不燃烧也不易被腐蚀

B.在建筑工业上可以作黏合剂

C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧

D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质

解析:

Na2SiO3的水溶液叫水玻璃,是一种矿物胶,通常用作耐火材料。

在空气中发生反应:

Na2SiO3+CO2+H2O

H2SiO3（胶体）+Na2CO3,故D项不正确。

5.2017年初,全国范围内遭遇了严重的雾霾天气,为了改善空气质量,政府提出减少化石能源的使用,提倡新能源,国家大力扶持光电产业,下列说法错误的是（　D　）

A.光伏发电主要利用高纯度单质硅制成的硅太阳能电池

B.硅太阳能电池可将太阳能直接转化为电能,减少化石燃料的使用,保护环境

C.硅的结构和金刚石类似,是具有金属光泽的灰黑色固体

D.硅单质既能与氢氧化钠反应又能与氢氟酸反应,所以硅是两性物质

解析:

硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,不符合两性物质概念,不是两性物质,故D错误。

6.（2017·陕西宝鸡高一期末）关于硅及其化合物的叙述中,不正确的是（　D　）

A.硅是良好的半导体材料

B.二氧化硅能与石灰石反应:

SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑

C.可以用焦炭还原二氧化硅生产硅:

SiO2+2C

Si+2CO↑

D.化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐

解析:

Si处于金属和非金属元素之间,具有金属和非金属的性质,其单质属于半导体材料,可以作硅芯片和硅太阳能电池,A正确;二氧化硅与碳酸盐反应生成硅酸盐和二氧化碳,所以二氧化硅能与石灰石反应:

SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑,B正确;焦炭与二氧化硅在高温条件下反应生成粗硅和一氧化碳,所以反应方程式为SiO2+2C

Si+2CO↑,C正确;玛瑙的主要成分是二氧化硅,D不正确。

能力提升

7.（2017·河南焦作高一期末）据2016年11月2日科技日报报道,天宫二号伴随卫星通过7次轨道控制,从天宫二号正上方飞越,并拍摄了多幅照片。

拍摄照片的相机包括镜头和CCD图像传感器两部分,其中镜头的材料为玻璃,CCD为半导体材料。

下列叙述正确的是（　A　）

A.玻璃和半导体材料均可由SiO2制备

B.普通玻璃的制备原料是纯碱、黏土和石英

C.通信传输的光导纤维是单晶硅

D.高温下利用氧化剂可使SiO2转化为Si

解析:

A项,制备玻璃和半导体硅的材料均包含二氧化硅,正确;B项,普通玻璃的制备原料是纯碱、石灰石和石英,错误;C项,通信传输的光导纤维是SiO2,错误;D项,高温下利用还原剂可使SiO2转化为Si,错误。

8.（2017·广东普宁高一开学考试）下列各种应用中,利用了硅元素的还原性的是（　B　）

A.用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件

B.在野外,用硅、石灰、烧碱的混合物制取氢气:

　Si+Ca（OH）2+2NaOH

Na2SiO3+CaO+2H2↑

C.用HF刻蚀玻璃:

SiO2+4HF

SiF4↑+2H2O

D.单质硅的制备:

SiO2+2C

Si+2CO↑

解析:

晶体硅是半导体材料,所以可以用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件,利用了Si的物理性质,A不符合题意;Si+Ca（OH）2+2NaOH

Na2SiO3+CaO+2H2↑,反应中Si元素的化合价升高,则Si作还原剂,B符合题意;用HF刻蚀玻璃:

SiO2+4HF

SiF4↑+2H2O,反应中没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,C不符合题意;SiO2+2C

Si+2CO↑,反应中Si元素的化合价降低,则二氧化硅作氧化剂,具有氧化性,D不符合题意。

9.常温下,下列不发生反应的一组物质是（　D　）

①硅与NaOH溶液　②硅与盐酸　③硅与氢氟酸　④二氧化硅与碳酸钠　⑤二氧化硅与NaOH溶液　⑥二氧化硅与浓硝酸

A.①②④B.③④⑥

C.②⑤⑥D.②④⑥

解析:

Si+2NaOH+H2O

Na2SiO3+2H2↑,能反应,故①不选;硅与盐酸不反应,故②选;Si+4HF

SiF4↑+2H2↑,能反应,故③不选;Na2CO3+

SiO2

Na2SiO3+CO2↑,常温下两者不反应,故④选;SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O,常温下两者能反应,故⑤不选;二氧化硅与浓硝酸不反应,故⑥选。

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:

ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅

ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:

Si+3HCl

SiHCl3+H2

ⅲ.SiHCl3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ⅰ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 （填字母代号）。

a.碘水　b.氯水　c.NaOH溶液　d.KSCN溶液　e.Na2SO3溶液

解析:

（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

Si+2CO↑。

（2）因HCl易溶于水,而SiHCl3与H2O强烈反应,故提纯SiHCl3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汽化,以与H2在D中反应。

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溶液看是否变红色来检验。

答案:

（1）SiO2+2C

Si+2CO↑　

（2）分馏

（3）①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化

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

【教师用书备用】

1.三千多年前,欧洲腓尼基船员因在美丽的地中海沿岸的贝鲁斯河口旁生火野炊,无意中发现了生产玻璃的工艺。

后来,生产玻璃的秘密被泄露出去,世界各地才相继进行生产。

下列有关玻璃的说法不正确的是（　A　）

A.玻璃在加热时能够熔化,说明玻璃有固定的熔点

B.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅

C.生产钾玻璃的主要原料是碳酸钾、石灰石和石英砂

D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞,是为了防止黏性物质硅酸钠的生成

解析:

玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅,属于玻璃态物质,是混合物,没有固定的熔点,A不正确,B正确。

生产钠玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂,生产钾玻璃的主要原料则是碳酸钾、石灰石和石英砂,C正确。

玻璃中的SiO2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠,硅酸钠是无机黏合剂,能将玻璃塞与瓶口黏合,故D正确。

2.已知滑石粉的化学式为Mg3（Si4O10）（OH）2,色白、滑爽、柔软、耐火。

下列有关说法不正确的是（　C　）

A.滑石粉属于无机硅酸盐类物质

B.滑石粉组成可表示为3MgO·4SiO2·H2O

C.爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔软、耐火性

D.滑石粉可能会与氢氟酸、NaOH溶液发生反应

解析:

A项,滑石粉属于无机硅酸盐类物质,正确;B项,从滑石粉的化学式可知其组成可表示为3MgO·4SiO2·H2O,正确;C项,爽身粉中添加滑石粉,与它的耐火性无关,错误;D项,从滑石粉的组成可知,它具有SiO2的性质,能与氢氟酸、NaOH溶液反应,正确。

3.（2017·河北衡水冀州中学高一期末）

（1）制造光导纤维的主要原料是　　　　（写化学式）。

（2）硅是用于制造集成电路、电脑芯片、太阳能电池板（光电池）的半导体材料,硅原子结构示意图为　　　　。

（3）实验室不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液的原因是 

　（用化学方程式表示）。

（4）硅酸凝胶经干燥脱水形成硅酸干胶,称为“硅胶”。

它具有优良的　　　　性,常用于干燥剂,也可作催化剂的载体。

（5）硅酸钠（Na2SiO3）的水溶液俗称　　　　,常用作黏合剂和木材防火材料。

解析:

（1）二氧化硅具有良好的光学特性,是制备光导纤维的主要原料,二氧化硅的化学式为SiO2。

（2）硅原子是14号元素,质子数是14,三个电子层,每层电子数分别为2、8、4,所以硅原子结构示意图为

。

（3）玻璃中的二氧化硅与氢氧化钠反应生成具有黏性的硅酸钠溶液,能够将玻璃塞与玻璃瓶粘到一起,反应的方程式为SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O,所以不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH溶液。

（4）硅酸凝胶经干燥脱水形成硅酸干胶,称为“硅胶”,硅胶表面积较大,有微孔,它具有优良的吸附性,且无毒,所以硅酸凝胶干燥后可作实验室、袋装食品和瓶装药品的干燥剂。

（5）硅酸钠（Na2SiO3）的水溶液俗称“水玻璃”,是建筑行业经常使用的一种黏合剂。

答案:

（1）SiO2　

（2）

（3）SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O

（4）吸附　（5）水玻璃（或泡花碱）

4.由石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下:

①SiO2+2C

Si（粗）+2CO↑　②Si（粗）+2Cl2

SiCl4

③SiCl4+2H2

Si（纯）+4HCl

关于上述反应的分析不正确的是（　D　）

A.①③是置换反应,②是化合反应

B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅

C.任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子

D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅

解析:

①③是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应,②是化合反应,故A正确;氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,①③反应可说明焦炭与氢气的还原性均强于硅,故B正确;Si原子核外最外层有4个电子,一般表现为+4价,所以任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子,故C正确;高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合,石英砂、焦炭反应生成粗硅与CO,氯气、氢气反应生成HCl,故D错误。