同步練習(xí)：無機(jī)非金屬材料的主角——硅

1、第四章 第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角一、選擇題 (本題包括 10小題，每小題 5分，共 50分 )1. (2010 廣州綜合測試 )有些科學(xué)家提出硅是“ 21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太 陽能發(fā)電過程中具有重要的作用.下列關(guān)于硅的說法不 .正確的是( )A .高純度的單質(zhì)硅被廣泛用于制作計(jì)算機(jī)芯片B.硅可由二氧化硅還原制得C 常溫時(shí)硅與水、空氣和酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)D 自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質(zhì)硅解析： 自然界中無單質(zhì)硅存在.答案： D2. 下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是()A .其氧化物都能與 NaOH 溶液反應(yīng)B.其單質(zhì)在加熱時(shí)都能跟 02反應(yīng)C

2、其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸D .碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì)解析：CO不能與NaOH溶液反應(yīng)；SiO2不能溶于水，也不生成相應(yīng)的酸；碳有金剛石、石墨等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅，所以有多種單質(zhì).答案： B3. 下列物質(zhì)：氫氟酸；濃 H2SO4;燒堿溶液；Na2CO 3固體；氧化鈣；濃HNO3,其中在一定條件下能與 SiO2反應(yīng)的有()A .B.全部C .D.解析：SiO2只能與酸類物質(zhì)中的氫氟酸反應(yīng)；SiO2為酸性氧化物，與 能反應(yīng)；高溫Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3+ CO2 f是制取玻璃時(shí)發(fā)生的一個(gè)反應(yīng).答案： C4. 下列離子方程式不 .正確的是()A .硅酸鈉溶液

3、與澄清石灰水反應(yīng)：SiO2- + Ca2 + =CaSiO 3 JB.向澄清的石灰水中通入過量的CO2：CO 2OH - =HCO 3-C向小蘇打溶液中加入過量的石灰水：2HC0 3- + Ca2 + 20H - =CaCO 3 J + 2H2O + CO 3 D .向水玻璃中加入過量鹽酸：2H + + SiO3 =H2SQ3 J解析： 向小蘇打溶液中加入過量的石灰水時(shí)，反應(yīng)生成的CO23 將被完全沉淀，正確的離子方程式為： HCO + Ca2 + OH =CaCO3j + H2O.答案： C5. 下列說法正確的是()A 硅材料廣泛應(yīng)用于光纖通訊B.工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品C .水晶項(xiàng)

4、鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D .粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)解析： B 項(xiàng)工藝師利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品. C 項(xiàng)水晶項(xiàng)鏈的成分是 SiO2， 餐桌上的瓷盤是硅酸鹽制品.D項(xiàng)粗硅制備單晶硅先利用氧化反應(yīng)即用Cl2氧化粗硅，再利用還原反應(yīng)即用 H2還原SiCl4.答案： A6. 下列敘述正確的是()A .高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說明硅酸(H 2SiO3)的酸性比碳酸強(qiáng)B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸C .石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同D .玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳解析：二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng)：Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3

5、+ CO2T ,該反應(yīng)雖然能進(jìn)行但不能說明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)， 上述反應(yīng)之所以能進(jìn)行， 是因?yàn)?CO2不斷逸出，反應(yīng)向右進(jìn)行.玻璃、陶瓷、水泥中均含有 SiO2,會(huì)與氫氟酸反應(yīng).石 灰抹墻發(fā)生反應(yīng) CO 2+ Ca(OH) 2=CaCO 3+ H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生 一系列變化而凝固變硬.答案： D7. 青花瓷中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)謎，近年來科學(xué)家才 得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi 2Ox，銅為+ 2價(jià))，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不.正確的是()A .可用氧化物形式表示

6、為 BaO-CuO- 2SiO2B 性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C 易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿D x等于6解析：“硅酸銅鋇 ”能穩(wěn)定存在說明其性質(zhì)穩(wěn)定 不易脫色， 不易與酸、 堿反應(yīng)“硅 酸銅鋇”中Ba為+ 2價(jià)，Cu為+ 2價(jià)，Si為+ 4價(jià)，貝U x= 6,用氧化物形式表示為 BaOCuO 2SiO2.A、B、D 均正確.答案： C&將過量的CO 2分別通入CaCl 2溶液；Na2SiO3溶液；Ca(OH) 2溶液；飽和Na2CO 3溶液.最終溶液中有白色沉淀析出的是()A B C D 解析：根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO 2通入CaCl 2溶液無明顯現(xiàn)象(一般弱酸不能制強(qiáng)酸)；過量的 CO2通入Na2SiO3

7、溶液中有白色沉淀 H2SQ3生成；CO2通入Ca(OH) 2 溶液至過量，Ca(OH) 2 + CO2=CaCO3j + H2O , CaCO3 + H2O +CO2=Ca(HCO 3)2,最終生成 Ca(HCO 3)2而無沉淀產(chǎn)生；過量CO2通入飽和 Na2CO3 溶液中：Na2CO3+ H2O + CO2=2NaHCO 3,生成的 NaHCO 3溶解度比 W2CO3溶解 度小而結(jié)晶析出.答案： B9. 下列敘述正確的是() 氧化鋁是一種比較好的耐火材料，可用來制造耐火坩堝 氧化鐵常用作紅色油漆和涂料 硅酸鈉是制備硅膠和木材防火劑的原料 以純堿、石灰石、石英為原料可制普通玻璃 石灰石、高嶺石

8、、石英和水晶的主要成分都是SiO2A.B .C.D .解析：中石灰石的主要成分是碳酸鈣，化學(xué)式是CaCO3，高嶺石的主要成分是硅酸鹽，化學(xué)式是 Al2(Si2O5)(OH) 4或Al 2O3 2SiO2 2H2O，石英、水晶的主要成分是 SiO2.答案： D10. 對(duì)于第W A族元素，下列敘述中不.正確的是()A . SiO2和 CO2中Si和O, C和O之間都是共價(jià)鍵B . C、Si、Ge的最外層電子數(shù)都是4，次外層電子數(shù)都是8C . C02和SiO2都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應(yīng)D 該族元素的主要化合價(jià)是 4價(jià)和 2解析：第W A族元素最外層電子數(shù)都是 4，但C原子的次外層電

9、子數(shù)是 2, Ge的次外層電子數(shù)是 18.答案： B二、非選擇題 (本題包括 4小題，共 50分 )11(10分 )硅單質(zhì)和碳單質(zhì)及相應(yīng)氧化物、氫化物、鹽在性質(zhì)上有很多相似的地方 如它們的最高價(jià)氧化物都是酸性氧化物，都能與堿反應(yīng)生成鹽和水，都能和堿性氧 化物 (如 CaO) 反應(yīng)生成鹽等；它們的氫化物都能燃燒生成對(duì)應(yīng)的氧化物和水把河 沙(主要成分是SiO2)跟鎂粉按一定質(zhì)量比(稍大于15： 24)混合均勻，裝入試管中加熱 大約1分鐘后發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成一種白色固體化合物和一種硅化物待生成的混合 物冷卻后放入盛有稀硫酸的燒杯中，立即產(chǎn)生氣泡并伴有爆炸聲，產(chǎn)生的氣體是一 種能在空氣中自燃的氣態(tài)氫化

10、物(1) 寫出河沙與鎂粉在加熱條件下的化學(xué)方程式： 該反應(yīng)是 反應(yīng) (填“放熱”或“吸熱” )(2) 生成的混合物放入稀硫酸中，產(chǎn)生的氣體是(填化學(xué)式 )(3) 寫出產(chǎn)生“爆炸聲”的化學(xué)方程式： 解析：m(SiO2): m(Mg) 15 : 24,貝U n(SiO2): n(Mg) 1 : 4.SiO2與 Mg 反應(yīng)生成的硅化物必定是 Mg2Si,則還要生成 MgO.SiO 2與Mg的混合物僅被加熱1分鐘后就劇 烈反應(yīng)，這說明反應(yīng)放熱 MgO 與 Mg 2Si 的混合物中加入稀硫酸后生成的氣態(tài)氫化 物應(yīng)是SiH4, SiH4在空氣中自燃的產(chǎn)物是SiO2和H2O.答案：(1)SiO2+ 4Mg=

11、 Mg2Si+ 2MgO 放熱(2) SiH 4(3) SiH42O2=SiO22H2O12(15分)硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣(1) 制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅，工業(yè)上可以按如下步驟制備純硅I .咼溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅II .粗硅與干燥的氯氣在 450C500C條件下反應(yīng)制得 SiCl 4川.SQI4液體經(jīng)精餾提純后與過量 H2在1100C1200C條件下反應(yīng)制得純硅mol已知SiCl4沸點(diǎn)為57.6C,能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng).1H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為120.2 kJ.請(qǐng)回答下列問題： 第出步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 整個(gè)制備純硅的過程中必須嚴(yán)格控制無水無氧.SiC

12、l 4在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生白色煙霧，其生成物是 ； H2還原SiCl4過程中若混入O2,可能引起的后果是. 上述生產(chǎn)過程所需氯氣和氫氣均由氯堿廠提供，氯堿廠的基本設(shè)備是離子交換膜電解槽(如圖所示)，其中進(jìn)入陽極室的溶液是 _, b電極上的電極反應(yīng)式是 .(2)二氧化硅被大量用于生產(chǎn)玻璃.工業(yè)上用SiO2、Na2CO 3和CaCO 3共283kg在高溫下完全反應(yīng)時(shí)放出 CO 244kg,生產(chǎn)出的玻璃可用化學(xué)式 Na2SiO3 CaSiO3 xSiO2表示，則其中x =.解析：根據(jù)水解定義和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷，SiCl4水解生成硅酸和 HCI ,產(chǎn)生白色煙霧.圖示是陽離子交換膜電解槽，Na +移向

13、陰極，因此進(jìn)入陽極室的應(yīng)精制飽和食鹽水玻璃的化學(xué)組成可根據(jù)反應(yīng)原理得到，n (CO 2) = n(Na2CO3)+ n(CaCO 3)= n (SiO2反應(yīng))=1000 mol. n(SiO2 過量)=(283 50 - 53 60) x 1000/60 = 2000 mol，所以 x = 4.答案： 2H 2(g) + SiCl 4(g)=Si(s) + 4HCl(g)AH = + 240.4 kJ/mol HzSiO 3(或 H 4SiO 4)和 HCI 爆炸 精制飽和食鹽水2H + + 2e=H2 f(2) 413. (15分)(2009 韶 關(guān) 調(diào) 研)某活動(dòng)課程小組擬用 50 mLN

14、aOH溶液吸收CO 2氣體，制備Na2CO3溶液.為了防止通入過量的CO2氣體生成NaHCO3,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：a. 取25 mL NaOH溶液吸收過量的 CO2氣體，至CO2氣體不再溶解；b. 小火煮沸溶液12 min，趕走溶解在溶液中的 CO2氣體；c. 在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使其充分混合反應(yīng).(1) 此方案能制得較純凈的 Na2CO3,寫出c步驟的離子方程式.此方案第一步的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：(2) 加入反應(yīng)物前，如何檢驗(yàn)整個(gè)裝置的氣密性 (3) 若用大理石與鹽酸制 CO 2，則裝置B中盛放的試劑是 ，作用是 (4) 在實(shí)驗(yàn)室通常制法中，裝置 A還可作為

15、下列 (填序號(hào))氣體的發(fā)生裝置. CH4 H2 Cl 2 CH2=CH2已知所用NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40%，室溫下該溶液密度為1.44g/mL ,假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變，不考慮實(shí)驗(yàn)誤差，計(jì)算用此種方法制備所得Na2CO 3溶液的物質(zhì)的量濃度為 .解析：a步發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：NaOH + CO2=NaHCO 3, c步發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：NaHCO 3+ NaOH=Na 2CO3 + H2O.對(duì)于裝置氣密性的檢驗(yàn)，要注意儀器的特點(diǎn)，可以一次檢 查A、B的氣密性：用止水夾夾住 B、C間的乳膠管；然后從漏斗中注入一定量的水， 使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，過一會(huì)，觀察漏斗內(nèi)與錐形瓶中的

16、液面差，若 保持不變，說明裝置不漏氣；也可分別檢查A、B的氣密性：用彈簧夾夾住 A、B間的乳膠管，先檢查 A的氣密性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水 面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝 置不漏氣.然后檢查 B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口浸入水中，雙手捂 住廣口瓶片刻有氣泡冒出， 松開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管形成水柱，說明裝置不漏氣.裝置A能用于液體與固體或液體與液體反應(yīng)，且不需要加熱制取氣體此種方法制備所得 Na2CO3 溶液的物質(zhì)的量濃度為：1.44 g/mL X25 mLX 40%- 40 g/mol 050 L = 7.2m

17、ol/L.答案：(1)HCO 3 + OH =CO2- + H2O(2)方法：可一次檢查 A、B的氣密性：用止水夾夾住 B、C間的乳膠管，然后從漏 斗中注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面過一會(huì)，觀察漏斗內(nèi)與 錐形瓶中的液面差，若保持不變，說明裝置不漏氣.方法：也可分別檢查 A、B的氣密性：用彈簧夾夾住 A、B間的乳膠管，先檢查 A的氣密性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣然后檢 查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口浸入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有 氣泡冒出，松開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)

18、管形成水柱，說明裝置不漏氣.飽和碳酸氫鈉溶液吸收HCI氣體(5)7.2 mol/L14. (10分)已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性；Mg和Na的化學(xué)性質(zhì)也具有一定的相似性(提示：2Mg + CO 2= 2MgO + C).用如圖所示的裝置進(jìn)行 Mg和SO2的實(shí)驗(yàn)：(1) 選擇制取SO2的合適試劑 .10%的H2SO4溶液；80%的H2SO4溶液；Na2SO3固體；CaSO3固體(2) 寫出裝置B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式： (3) 你認(rèn)為該裝置是否有不足之處？ ，如果有，請(qǐng)列出兩點(diǎn)： 解析：(1)SO2的溶解度較大，應(yīng)選用濃度較大的H2SO4溶液；為了使反應(yīng)順利進(jìn)行須選擇Na2SO3固體與硫酸反應(yīng)(CaSO3固體與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水).(2) 根據(jù)Mg與CO 2的反應(yīng)知Mg與