1、【 精品教育资源文库 】 课时梯级作业 十 无机非金属材料的主角 硅 (45分钟 100 分 ) 一、选择题 (本题包括 8小题 ,每题 6分 ,共 48分 ) 1.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是 ( ) 选项 俗名 化学式 用途 A 石英 SiO2 集成电路 B 纯碱 Na2CO3 制备玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3 制备硅胶 D 铁红 Fe2O3 用作油漆和涂料 【解析】 选 A。石英主要用于生产玻璃和光导纤维等 ,晶体硅才用于制作集成电路。 【 加固训练】 (2018 长沙模拟 )下列关于硅及其化合物的叙述错误的是 (
2、) A.硅是良好的半导体材料 ,二氧化硅可用于制造光导纤维 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.水泥的主要成分是 Na2SiO3、 CaSiO3和 SiO2 【解析】 选 D。水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙 ,普通玻璃的主要成分是 Na2SiO3、 CaSiO3和 SiO2,D错误。 2.气凝胶是一种世界上最轻的固体 ,也被称为“固态烟” ,非常坚固耐用 ,它可 以承受相当于自身重量几千倍的压力 ,最高能承受 1 400摄氏度的高温 ,绝热性能十分优越 ,其主要成分是二氧化
3、硅等。下列说法正确的是 ( ) A.Si SiO2 H2SiO3可以通过一步反应实现 B.可以用陶瓷坩埚熔融烧碱 C.二氧化硅溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸 ,所以二氧化硅是两性氧化物 D.气凝胶与豆浆具有相似的性质 【解析】 选 D。二氧化硅不与水反应 ,A错误 ;陶瓷坩埚的成分中含二氧化硅 ,与烧碱反应 ,B错误 ;二氧化硅是酸性氧化物 ,C 错误 ;气凝胶与豆浆都属于胶体 ,具有相似的性质 ,D 正确。 【 精品教育资源文库 】 【 加固训练】 硅是 构成无机非金属材料的一种主要元素 ,下列有关硅的化合物的叙述错误的是 ( ) A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料 ,其化学式为 Si3
4、N4 B.碳化硅 (SiC)的硬度大 ,熔点高 ,可用于制作砂纸、砂轮的磨料 C.祖母绿的主要成分为 Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示为 3BeO Al2O3 6SiO2 D.二氧化硅为立体网状结构 ,其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为 12 【解析】 选 D。二氧化硅晶体中 ,一个硅原子可形成 4个硅氧单键 ,故硅原子和硅氧单键的个数之比为 14,D错误。 3.化学家指出 Si与 NaOH溶液的反应 ,首先是 Si与 OH-迅速反应 ,生成 Si ,然后 Si 迅速水解生成H4SiO4。下列有关说法正确的是 ( ) A.原硅酸钠 (Na4SiO4)能迅速水解 ,溶液呈碱性 ,故
5、Na4SiO4为弱电解质 B.蓝紫色的硅酸铜钡 (BaCuSi2O6)易溶于强酸和强碱 C.2HCl+Na2SiO3 H2SiO3 +2NaCl,说明 Cl 的非金属性强于 Si D.半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅 【解析】 选 D。 Na4SiO4为强电解质 ,A 错误 ;BaCuSi2O6是弱酸盐 ,所以能和强酸反应 ,和强碱 不反应 ,B 错误 ;盐酸不是 Cl 的最高价氧化物对应的水化物 ,C错误 ;工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅 ,D正确。 4.下列离子方程式不正确的是 ( ) A.石英与烧碱溶液反应 :SiO2+2OH- Si +H2O
6、 B.硅与烧碱溶液反应 :Si+2OH-+H2O Si +2H2 C.向小苏打溶液中加入过量的石灰水 : 2HC +Ca2+2OH- CaCO3 +2H2O+C D.往水玻璃中加入盐酸 :2H+Si H2SiO3 【解析】 选 C。选项 C中 ,当石灰水过量时 ,离子方程式应为 HC +OH-+Ca2+ H2O+CaCO3 ,C错误。 5.下列说法正确的是 ( ) A.向含 K+、 Na+、 Br-、 Si 的溶液中通入 CO2后仍能大量共存 【 精品教育资源文库 】 B.合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 C.NaHCO3溶液中含有 Na2SiO3杂质 ,可通入少量 CO2后过滤 D
7、.SiO2中含 Al2O3杂质 ,可加入足量稀盐酸溶液 ,然后过滤除去 【解析】 选 D。 CO2+H2O+Si H2SiO3 +C ,A错误 ;合成纤维属于有机高分子材料 ,B错误 ;除去NaHCO3溶液中的 Na2SiO3杂质 ,应通入足量 CO2,发生反应 : Na2SiO3+2CO2+2H2O 2NaHCO3+H2SiO3 ,C错误 ;SiO2不与稀盐酸反应 ,D正确。 6.用足量的 CO还原 13.7 g某铅氧化物 ,把生成的 CO2全部通入到过量的澄清石灰水中 ,得到的沉淀干燥后质量为 8.0 g,则此铅氧化物的化学式是 ( ) A.PbO B.Pb2O3 C.Pb3O4 D.Pb
8、O2 【解析】 选 C。设此铅氧化物的化学式为 PbxOy, PbxOy yO yCO yCO2 yCaCO3 16y 100y m(O) 8.0 g m(O)=1.28 g 所以 m(Pb)=13.7 g-1.28 g=12.42 g x y= =3 4。 7.(2018安庆模拟 )金刚砂 (SiC)可由 SiO2和碳在一定条件下反应制得 ,反应方 程式为 SiO2+3C SiC+2CO ,下列有关说法中正确的是 ( ) A.该反应中的氧化剂是 SiO2,还原剂为 C B.该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为 12 C.该反应中每生成 1 mol SiC 转移 12 mol 电子 D
9、.该反 应中的还原产物是 SiC、氧化产物是 CO,其物质的量之比为 12 【 精品教育资源文库 】 【解析】 选 D。反应产物 SiC 中 Si、 C的化合价分别为 +4价、 -4价 ,SiO2既不是氧化剂也不是还原剂 ,A错误 ;碳元素从 0价转变成 -4价 (SiC)和 +2价 (CO),CO是氧化产物 ,SiC是还原产物 ,物质的量之比为 21,B错误 ,C 正确 ;该反应中每生成 1 mol SiC,转移 4 mol 电子 ,C错误。 8.(能力挑战题 )硅烷 (SiH4)在空气中易自燃或爆炸 ,可作橡胶等产品的偶联剂 ,硅烷的制备方法为Mg2Si+4HCl 2MgCl2+SiH4
10、。下列 说法不正确的是 ( ) A.SiH4与 CH4的结构相似 B.硅烷自燃反应中的氧化剂是 SiH4 C.硅烷自燃产生 SiO2和 H2O D.制备硅烷时应隔绝氧气 【解析】 选 B。硅烷自燃反应中的氧化剂是 O2,B错误。 【 加固训练】 下列物质 : 氢氟酸 ; 浓硫酸 ; 烧碱溶液 ;Na 2CO3固体 ; 氧化钙 ; 浓硝酸。其中在一定条件下能与 SiO2反应的有 ( ) A. B. C. D.全部 【解析】 选 C。 SiO2不溶于除 HF之外的任何酸 ,因此 SiO2与浓硫酸、浓硝酸不反应。 二、非选择题 (本题包括 3小题 ,共 52分 ) 9.(18分 )单晶硅是信息产业中
11、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 (反应温度为 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图 : 相关信息如下 : 四氯化硅遇水极易水解 【 精品教育资源文库 】 硼、铝、铁在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物 有关物质的物理常数见表 : 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 沸点 / 57.7 12.8 315 熔点 / -70.0 -107.2 升华温度 / 180 300 请回答下列问题 : (1)装置 A中 g管的作用是 _; 装置 C中的
12、试剂是 _。 (2)甲方案 :f 接装置 ; 乙方案 :f 接装置 。但是装置 、 都有不足之处 ,请你评价后填写下表。 方案 优点 缺点 甲 乙 (3)在上述 (2)的评价基础上 ,请你设计一个合理方案并用文字表述 :_ _。 (4)SiCl4与 H2反应的化学方程式为 _。 【解析】 (1)g管的作用是平衡压强 ,使分液漏斗中的浓盐酸顺利流下 ;四氯化硅遇水极易水解 ,B 是饱和食盐水 ,C 是浓硫酸。 (2)四氯化硅容易液化 ,若收集的导管太细 ,容易堵塞导管 ;制取四氯化硅需要冷凝 ,因有氯气参与反应 ,要有尾气处理装置。 (3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。 答案 :(
13、1)平衡压强 ,使分液 漏斗中的浓盐酸顺利流下 浓硫酸 (2) 方案 优点 缺点 甲 收集产品的导管粗 ,不会堵塞导管 冷凝产品 ,减少产品损失 空气中的水蒸气进入产品收集装置 ,使 SiCl4水解 尾气没有处理 ,污染环境 乙 有尾气处理装置 ,注重环保 避免空气中的水蒸气进入装置 产品易堵塞导管 没有冷凝装置 ,产品易损失 【 精品教育资源文库 】 (3)在装置的 i处接干燥管 j (4)SiCl4+2H2 Si+4HCl 10.(16 分 ) 某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。 已知 :PdCl2溶液可用于检验 CO,反应的化学方程式为 CO+PdCl
14、2+H2O CO2 +2HCl+Pd (产生黑色金属钯粉末 ,使溶液变浑浊 )。 (1)实验前要通入足够长时间的 N2,其原因是 _。 (2)装置 B的作用是 _。 (3)装置 C、 D中所盛试剂分别为 _、 _,若装置 C、 D中溶液均变浑浊 ,且经检测两气体产物的物质的量相等 ,则该反应的化学方程式为_。 (4)该装置的缺点是 _。 (5)资料表明 ,上述反应在焦炭过量时会生成副产物 SiC。取 18 g SiO2和 8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体 13.44 L,假定气体产物只有 CO,固体产物只有 Si 和 SiC,则 Si和 SiC的物质的量之比为_。 (6)设计实验
15、证明碳酸的酸性比硅酸的强 : _。 【解析】 (1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行 ,而高温下碳与空气中氧气反应 ,所以实验前要通入足够长时间的 N2将装置中的空气排尽。 (2)根据装置图可知 ,B 装置作安全瓶 ,防止倒吸。 (3)碳与二氧化硅反应可能生成 CO 也可能生成 CO2,所以 C 装置用来检验 CO2,D装置用来检验 CO,所盛试剂分别为澄清石灰水、 PdCl2溶液 ;若装置 C、 D中溶液均变浑浊 ,说明既有 CO2又有 CO,由于两气体产物的物质的量相等 ,根据元素守恒可知化学方程式为 3SiO2+4C 2CO2 +2CO +3Si。 (4)CO有毒 ,不能直接排放到空气中 ,而该装置缺少尾气吸收装置吸收未反应的 CO。 (5)18 g SiO2是 0.3 mol ,8.4 g C 是 0.7 mol ,充分反应后收集到 13.44 L 【 www.163wenku.co
