1、第 2 课时 硅酸盐和硅 课后训练 案 巩固提 升 A组 1.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( ) A.陶瓷餐具 B.石英钟表 C.计算机芯片 D.光导纤维 解析:硅是半导体材料,可用于制造计算机芯片;石英钟表、光导纤维都以 SiO2作原料制成。 答案:C 2.镁橄榄石(2MgO SiO2)中的阴离子是( ) A.Si - B.Si - C.Si - D.Si - 解析:2MgO SiO2表示成盐的形式为 Mg2SiO4。因此阴离子为 Si -。 答案:B 3.歌曲青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古 瓷中所用颜
2、料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下 列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ) A.可用氧化物形式表示为 BaO CuO 2SiO2 B.性质稳定,不易褪色 C.易溶解于强酸和强碱 D.x等于 6 解析:根据化合物中元素化合价代数和等于零的原则,2+2+24=2x,所以 x=6;BaCuSi2O6可用氧化物形式表示为 BaO CuO 2SiO2;硅酸铜钡属于硅酸盐,不溶于强酸,由于古瓷中所用颜料能长时间保留原来颜色,所以硅酸铜钡的性质 稳定,不易褪色。 答案:C 4.下列对晶体硅的叙述中正确的是( ) A.晶体硅和金刚石的物理
3、性质相似 B.硅在地壳中含量居第二位,可以以游离态存在于自然界中 C.晶体硅是一种良好的半导体材料,它性质稳定,不与碱液反应 D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电 答案:A 5.有关硅元素的下列叙述中正确的是( ) A.单质硅性质稳定,常温时硅不与强碱溶液反应 B.硅与任何酸都不反应 C.硅是构成矿物岩石的主要原料,其化合态几乎全部是硅石和硅酸盐 D.硅的性质很稳定,能以游离态存在于自然界 答案:C 6.下列变化不能一步实现的是( ) A.Na2SiO3H2SiO3 B.H2SiO3SiO2 C.SiO2H2SiO3 D.SiO2Na2SiO3 解析:Na2SiO3+2HClH2
4、SiO3+2NaCl;H2SiO3SiO2+H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。 答案:C 7.2015年 11月 16日,国际 TOP500组织公布了最新全球超级计算机 500强排行榜榜单,“天河二号”以每秒 33.86千万 亿次的浮点运算速度,连续第六次成为全球最快的超级计算机。制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合 物的说法正确的是( ) A.水晶项链是硅酸盐制品 B.硅单质广泛用于光纤通信 C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 D.硅酸钠可用于制备木材防火剂 解析:水晶和光导纤维的主要成分都是 SiO2,故 A、B项不合题意;盐酸与 SiO2不反应,利用氢氟酸刻蚀石英
5、制作艺术 品,故 C不正确。 答案:D 8.下列说法不正确的是( ) A.陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成的 B.高纯单质硅可以制成光电池,将光能直接转换为电能 C.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 D.向饱和 Na2SiO3溶液中通入足量 CO2,然后蒸发结晶,最后灼烧,得到 Na2CO3、SiO2 解析:向饱和 Na2SiO3溶液中通入足量 CO2时发生反应 Na2SiO3+2CO2+2H2OH2SiO3+2NaHCO3,蒸发结晶可得 H2SiO3、NaHCO3,灼烧时二者分解生成 SiO2、Na2CO3,进而发生反应 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2,故灼烧后得 N
6、a2SiO3,D项错误。 答案:D 9.导学号 98980066A、B、C、D、E五种含硅元素的物质,相互转化关系如图所示: (1)推断 AE的化学式:A ,B ,C,D ,E 。 (2)写出BA的化学方程式: 。 AC的离子方程式: 。 解析:B在空气中燃烧生成 D,B可能为 Si,B和 D都能与 NaOH溶液反应生成 A,则 A为 Na2SiO3,A和盐酸反应生成 C,C为 H2SiO3,H2SiO3受热分解又生成 SiO2,证明 B为 Si,E为 CaSiO3。 答案:(1)Na2SiO3 Si H2SiO3 SiO2 CaSiO3 (2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2
7、Si -+2H+ H2SiO3(胶体) 10.根据要求回答下列问题。 (1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式。 钾云母的化学式为 K2H4Al6Si6O24,其简单氧化物形式为 。 普通玻璃的化学式为 Na2CaSi6O14,其简单氧化物形式为 。 石棉的化学式为 CaMg3Si4O12,其简单氧化物形式为 。 (2)长石的化学式为 KAlSi3Ox,x= 。 (3)设计实验检验硅酸盐具有防火性。 取两块滤纸,分别浸入蒸馏水和饱和硅酸钠溶液中,使之充分吸湿,浸透,取出稍沥干(不再滴液体)后,同时分别在酒精 灯外焰点燃,实验现象:放入蒸馏水吸湿的滤纸在酒精灯火焰上首先变干,然后又 ;而放入饱和硅酸钠
8、溶液中的 滤纸在酒精灯火焰上仅是 ,并不 。 实验结论:硅酸钠的水溶液可以用作木材或滤纸的 。 浸过硅酸钠溶液的织物不容易燃烧的原因是 。 解析:(1)改写氧化物时,元素种类不变,原子个数不变,元素化合价不变。(2)根据元素化合价代数和等于零,确定氧原子 个数。钾、铝、硅的化合价分别为+1价、+3价、+4价,得:1+3+34=2x,x=8。(3)硅酸钠耐高温。 答案:(1)K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O Na2O CaO 6SiO2 CaO 3MgO 4SiO2 (2)8 (3)燃烧 变干 燃烧 防火剂 硅酸钠具有耐高温性,浸泡过硅酸钠溶液的织物在高温时,蒸发水,硅酸钠 附着在织物
9、表面,阻止了空气中氧气与织物接触,故不能燃烧 B 组 1.下面关于硅的叙述中,正确的是( ) A.硅的非金属性比碳的强,只有在高温下才能与氢气发生化合反应 B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在 D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料 解析:硅的非金属性比碳的弱,A项错;硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,排名前四位的元素是 O、Si、Al、 Fe,所以 B项错;硅在自然界中是以化合态存在的,所以 C项也错。 答案:D 2.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21 世纪的能源”“未来的石油”。
10、下列有关说法正确的是( ) A.硅的含量居第二位,在地球上有丰富的单质硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅 B.硅相对于氢气便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是有开发价值的燃料 C.存放 NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞 D.硅是一种良好的半导体材料,所以是制造光导纤维的基本原料 答案:B 3.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为: SiO2+2CSi+2CO Si+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl 下列对上述三个反应的叙述中,错误的是( ) A.为置换反应 B.为化合反应 C.均为氧化还原反应 D.三个反应的反应物中硅
11、元素均被还原 解析:反应中硅元素被还原,反应中硅元素被氧化,D错误。 答案:D 4.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式: 镁橄榄石(Mg2SiO4): ; 高岭石Al2Si2O5(OH)4: 。 (2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式,请继续改写以下物质: HNO3: ;HCOOH: ; KAl(SO4)2 12H2O: 。 通过以上改写可知,HNO3对应的酸性氧化物为 ,HCOOH 在浓硫酸的作用下可制 气体(浓硫酸可以 将某些物质中的 H和 O元素按照 21的比例脱去)。 (3)已知在一定条件下,Fe在 Cl2中燃烧可以生成 Fe3Cl8,它可以看作是 FeCl2 2FeC
12、l3。类似地,碘与 Fe在一定条件下可 得到 Fe3I8,则它可以看作是 。 解析:(1)将硅酸盐改写成氧化物时,根据改写规律,判断出各元素的化合价,找出各种形式的氧化物,并依据金属活动性, 依次为金属氧化物SiO2H2O。 (2)类比将硅酸盐改写成氧化物的形式,HNO3中氮元素为+5价,相应的氧化物为 N2O5,所以需要将化学式中各原 子个数都扩大 2倍,可以得到如下氧化物的形式:N2O5 H2O。酸酐是酸脱水后的产物,所以 HNO3的酸酐为 N2O5。 HCOOH可以写成 CO H2O的形式,在浓硫酸作用下脱水形成 CO。 KAl(SO4)2 12H2O中 K为+1价,相应的氧化物为 K2
13、O,Al为+3价,相应的氧化物为 Al2O3,S为+6价,相应的氧化物 为 SO3,因为化学式中 Al和 K都只有 1个,所以需要先将化学式中所有的原子个数都扩大 2倍,然后再改写成氧化物的 形式:K2O Al2O3 4SO3 24H2O。 (3)碘单质具有弱氧化性,只能将 Fe氧化成+2价的铁,即 Fe3I8中铁元素全部以 FeI2形式存在,其余的碘则以碘单质 的形式存在,即 3FeI2 I2。 答案:(1)2MgO SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O (2)N2O5 H2O CO H2O K2O Al2O3 4SO3 24H2O N2O5 CO (3)3FeI2 I2 5.导学号
14、98980067 氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,属于新型功能性陶瓷产品,它的硬度大、熔点高、化学 性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在 1 300 时反应获得。 (1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程 式: 。 (2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅及氯化氢,反应的化学方程式 为 。 (3)沸石是一种含结晶水的、具有多孔结构的铝硅酸盐,化学式为 Na2Al2Si3O10(H2O)2,若以氧化物形式可表示 为 。 解析:(1)根据题目信息可知,Si3N4与氢氟酸反应,因 Si3
15、N4中硅元素化合价为+4价,氮元素化合价为-3价,故其生成物应 为 SiF4和 NH3。 (2)根据质量守恒,SiCl4与 N2、H2在高温下反应时,除生成 Si3N4外,另一种生成物为 HCl。 (3)以氧化物形式表示硅酸盐组成时,应注意氧化物的书写顺序:金属氧化物SiO2H2O,当有多种金属氧化物时 则按金属活动性顺序排列,同时要注意原子守恒。 答案:(1)Si3N4+12HF3SiF4+4NH3 (2)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl (3)Na2O Al2O3 3SiO2 2H2O 6.某研究性学习小组进行了“实验室制 Si”的研究,他们以课本为基础,查阅资料得到以下
16、可供参考的信息: 工业上在高温时用 C还原 SiO2可制得 Si; Mg在点燃的条件下按质量比 85与 SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物; 金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与 SiH4; Si和 SiO2均不能与稀硫酸反应; SiH4在空气中自燃。 他们的研究报告中记载着“选用合适的物质在适合的条件下充分反应;再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤、 洗涤、干燥、最后称量在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期的 63%左右。”请回答 下列问题: (1)该小组“实验室制 Si”的化学方程式是 。 (2)写出的化学方程式: 。 (3)该过程中产率比预期低的原因是
17、 。 (4)你估计“在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是什么?请用必要的文字和化学方程式予以说 明。 。 解析:还原性弱的碳能制还原性强的硅是由于反应为高温下的气相反应,其化学方程式为 2C+SiO2Si+2CO,镁和 SiO2按 85的质量比反应,产物中有 MgO,根据质量守恒推知另一种产物为 Mg2Si,所以总反应为 SiO2+4Mg 2MgO+Mg2Si。同时在此过程中一部分硅转化生成了 Mg2Si,所以产率比预期的低。向其中加入稀硫酸时,产生的气体 为 SiH4,其在空气中能够自燃,即 SiH4+2O2SiO2+2H2O。 答案:(1)2C+SiO2Si+2CO (2)SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si (3)部分硅与镁反应生成了硅化镁 (4)SiH4能自燃,而有爆鸣声和火花就是由 SiH4的自燃引起的,SiH4+2O2SiO2+2H2O
