.1.2硅酸鹽和硅單質(zhì)課時作業(yè)eq\o(\s\up7(時間：45分鐘滿分：100分),\s\do5())一、選擇題(每小題4分，共48分)1．下列說法錯誤的是()A．鉛筆芯的主要原料是石墨，兒童使用時不會引起中毒B．CO有毒，生有煤爐的居室可放置數(shù)盆清水，能有效地吸收CO，防止煤氣中毒C．“汽水”澆灌植物有一定的道理，其中CO2的釋放，有利于植物的光合作用D．硅的提純與應(yīng)用，促進了半導(dǎo)體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑”解析：CO難溶于水，水無法吸收CO，不能防止煤氣中毒，故B錯誤。答案：B2．下列表述正確的是()①人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅②化學家采用瑪瑙研體摩擦固體反應(yīng)物進行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能A．①②③ B．②④C．③④⑤ D．③⑤解析：人造剛玉的主要成分是氧化鋁；瑪瑙的主要成分是二氧化硅；水泥的主要成分是硅酸鹽；變色玻璃是含有溴化銀(或氯化銀)和微量氧化亞銅的玻璃；太陽能電池的使用開辟了新的能源，有利于環(huán)保和節(jié)能，故正確答案為D。答案：D3．下列有關(guān)說法正確的是()A．硅酸鈉溶液與醋酸混合的離子方程式為SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓B．向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2氣體，出現(xiàn)白色沉淀，說明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強C．SiO2有導(dǎo)電性，所以SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維D．單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧辖馕觯篊H3COOH是弱電解質(zhì)，不能寫為離子形式，正確的離子方程式為SiOeq\o\al(2－,3)＋2CH3COOH=H2SiO3↓＋2CH3COO－，A錯誤；根據(jù)強酸制弱酸的原理，應(yīng)該是H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強，B錯誤；SiO2沒有導(dǎo)電性，SiO2可以用于制備光導(dǎo)纖維，C錯誤；單質(zhì)硅是半導(dǎo)體材料，利用硅制成的光電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，D正確。答案：D4．歌曲《青花瓷》中所描繪的“屏層鳥繪的牡丹一如你梳妝”、“色白花青的景已躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，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為BaO·CuO·2SiO2B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C．易溶解于強酸和強堿D．x等于6答案：C5．下列有關(guān)硅及其化合物的說法中正確的是()A．在粗硅的制取中發(fā)生反應(yīng)2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，硅被還原，所以碳的還原性大于硅的B．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞的試劑瓶中C．用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后通入CO2D．由Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋Na2SiO3可知，硅酸的酸性大于碳酸的解析：Si的還原性比C的強，但能發(fā)生反應(yīng)2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，H2CO3的酸性比H2SiO3的強，但能發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋Na2SiO3，其原因是這兩個反應(yīng)均在高溫下進行，且產(chǎn)物中均有氣體生成，氣體從反應(yīng)體系中逸出，有利于反應(yīng)的進行，A、D錯誤；實驗室中不能用磨口玻璃塞盛放呈堿性的液體，如NaOH溶液、Na2SiO3溶液、Na2CO3溶液等，B錯誤；SiO2不能與水直接反應(yīng)，所以制取硅酸只能用可溶性硅酸鹽與CO2或酸反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓，C正確。答案：C6．下列關(guān)于碳和硅的比較，正確的是()A．它們的氧化物都能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸B．碳和硅的最高正價都是＋4價C．硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài)解析：SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)；地殼中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游離態(tài)的碳(金剛石)，沒有游離態(tài)的硅，因為硅是一種親氧元素。答案為B。答案：B7．將足量CO2氣體通入水玻璃中，然后加熱蒸干，在高溫下充分煅燒，最后所得的固體物質(zhì)是()A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2解析：該過程中涉及的反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3，H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，故最后所得的固體物質(zhì)是Na2SiO3。答案：A8．常溫下，下列物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)的一組是()①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①②④ B．③④⑥C．②⑤⑥ D．②④⑥解析：硅在常溫下只能與F2、氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)；二氧化硅與碳酸鈉在高溫下能反應(yīng)；二氧化硅是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)，但不能與HNO3反應(yīng)，故D選項符合題意。答案：D9．某溶液中可能含有K＋、SOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SiOeq\o\al(2－,3)，向該溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色渾濁和無色無味氣體。下列說法正確的是()A．無法判斷該溶液中是否含有K＋B．該溶液中一定含有K＋、SiOeq\o\al(2－,3)，可能含有HCOeq\o\al(－,3)C．該溶液中無SOeq\o\al(2－,3)，一定含有COeq\o\al(2－,3)D．該溶液中可能含有K＋和COeq\o\al(2－,3)解析：向該溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色渾濁和無色無味氣體，則說明該溶液中一定含有SiOeq\o\al(2－,3)，可能含有COeq\o\al(2－,3)或HCOeq\o\al(－,3)。由溶液呈電中性可知，該溶液中一定含有K＋。答案：B10．單晶硅是制作電子集成電路的基礎(chǔ)材料?？茖W家預(yù)計，到2011年一個電腦芯片上將會集成10億個晶體管，其功能遠比我們想象的要大得多，這對硅的純度要求很高。用化學方法可制得高純度硅，其化學方程式為：①SiO2＋2C高溫,Si＋2CO②Si＋2Cl2△,SiCl4③SiCl4＋2H2△,Si＋4HCl。下列對上述三個反應(yīng)的敘述中，不正確的是()A．①③為置換反應(yīng)B．②為化合反應(yīng)C．①②③均為氧化還原反應(yīng)D．三個反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原解析：反應(yīng)①③中硅元素被還原，反應(yīng)②中硅元素被氧化，D錯誤。答案：D11.圖為北京奧運會的獎牌——“金鑲玉”牌，使用了昂貴的玉石材料，其化學成分多為含水鈣鎂硅酸鹽，如Ca2Mg5Si8O22(OH)2等。下列說法正確的是()A．Ca2Mg5Si8O22(OH)2可用氧化物的形式表示為2CaO·5MgO·8SiO2·H2OB．從分類的角度看，Ca2Mg5Si8O22(OH)2為氧化物C．玉石材料性質(zhì)穩(wěn)定，耐強酸和強堿的腐蝕D．Ca2Mg5Si8O22(OH)2易溶于水解析：Ca2Mg5Si8O22(OH)2屬于鹽類，易被強酸腐蝕，不溶于水，其化學式可以用氧化物的形式表示為2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，故只有A項正確。答案：A12．工業(yè)上常用SiO2與C在高溫下發(fā)生反應(yīng)制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1:1。下列說法正確的是()A．SiC是一種新型無機非金屬材料，任何條件下都不可能在空氣中燃燒B．制造粗硅時的反應(yīng)：2SiO2＋5C高溫,Si＋SiC＋4CO↑C．Si、SiO2能用NaOH溶液分離D．純凈的SiO2只能用于制造光導(dǎo)纖維解析：根據(jù)SiC中元素的價態(tài)可知，SiC具有還原性，高溫下能在空氣中燃燒生成SiO2和CO2，A項錯誤。粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1:1，根據(jù)原子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應(yīng)：2SiO2＋5C高溫,Si＋SiC＋4CO↑，B項正確。Si、SiO2均能與NaOH溶液反應(yīng)，C項錯誤。純凈的SiO2還可用于制造光學玻璃等，D項錯誤。答案：B二、非選擇題(共52分)13．(10分)氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應(yīng)用于熱工各個領(lǐng)域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。(1)下列關(guān)于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。A．硅粉合成氮化硅的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)B．氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料D．太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為氮化硅(2)在燒結(jié)氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質(zhì)的量之比3:6:2反應(yīng)生成兩種化合物。①該反應(yīng)的化學方程式為_____________________________。②該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為________。解析：(1)SiO2與N2、C反應(yīng)前后，N、C元素的化合價發(fā)生變化，故屬于氧化還原反應(yīng)，A正確；氮化硅屬于新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯誤；根據(jù)氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正確；太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為硅，D錯誤。(2)①硅原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，在氮化硅中硅顯＋4價，氮顯－3價，根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于零的原則，可得氮化硅的化學式為Si3N4。燒結(jié)Si3N4的反應(yīng)物為SiO2、N2、C，生成物為Si3N4和另一種化合物，則有3SiO2＋2N2＋6C→Si3N4＋另一種化合物，根據(jù)原子守恒可得另一種化合物為CO，故反應(yīng)方程式為3SiO2＋2N2＋6Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋6CO。②根據(jù)反應(yīng)：3SiO2＋2N2＋6Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋6CO，分析各元素化合價變化可知，Si、O元素反應(yīng)前后化合價沒有變化，氮元素價態(tài)降低，為氧化劑，碳元素價態(tài)升高為還原劑，其質(zhì)量比為2mol×28g/mol:(6mol×12g/mol)＝7:9。答案：(1)AC(2)①3SiO2＋2N2＋6Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋6CO②7914．(10分)元代青花瓷的制作原料采用瓷土加高嶺土[主要成分Al2Si2O5(OH)x]的“二元配方”，青花瓷釉料的成分主要是鉀長石(KAlSi3O8)，在1300℃左右高溫一次燒成的釉可形成精美的青花瓷。(1)下列說法正確的是________。A．高嶺土化學式中x＝2B．鉀長石能完全溶于鹽酸C．燒制青花瓷的過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化，但沒有化學變化D．青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品(2)工業(yè)上可利用海邊石英砂生產(chǎn)粗硅，其主要原理：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑。工業(yè)上可通過下圖所示流程由粗硅進一步制純硅：①反應(yīng)a的化學方程式為Si(粗)＋3HCl(g)eq\o(=,\s\up7(553～573K))SiHCl3(l)＋H2(g)，反應(yīng)b的化學方程式為______________________________。②以上工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________。③若上述兩步反應(yīng)中硅元素的利用率均為80%，制粗硅時有10%的SiO2轉(zhuǎn)化為SiC，則生產(chǎn)25.2噸純硅需純度為75%石英砂________噸。解析：(1)根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于零的原則，可得2×(＋3)＋2×(＋4)＋5×(－2)＋x·(－2＋1)＝0，解得x＝4，A錯誤；將KAlSi3O8改寫為氧化物形式為K2O·Al2O3·6SiO2，SiO2不能與鹽酸反應(yīng)，B錯誤；根據(jù)傳統(tǒng)硅酸鹽的制造過程可知，燒制青花瓷的過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學變化，C錯誤；青花瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品，D正確。(2)①根據(jù)元素守恒可知，反應(yīng)b的反應(yīng)物為SiHCl3、H2，生成物為Si(純)、HCl：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1373～1453K))Si(純)＋3HCl。②根據(jù)反應(yīng)a、b可知，反應(yīng)a產(chǎn)生的H2是反應(yīng)b的反應(yīng)物，反應(yīng)b產(chǎn)生的HCl是反應(yīng)a的反應(yīng)物，所以H2、HCl是可循環(huán)使用的物質(zhì)。③由硅原子守恒，eq\f(m×75%,60)×(1－10%)×80%×80%＝eq\f(25.2,28)，得m＝125(噸)。答案：(1)D(2)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1373～1453K))Si(純)＋3HCl②H2、HCl③12515．(10分)A元素的單質(zhì)是重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。(1)A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。(2)易與C發(fā)生化學反應(yīng)的酸是________，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是________________。(3)C與純堿混合高溫熔融時，發(fā)生化學反應(yīng)生成D，同時還生成氧化物B；將全部的B與全部的D在足量的水中混合，又發(fā)生化學反應(yīng)生成含A的化合物E。寫出生成D和E的化學方程式________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)100gC與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質(zhì)量分數(shù)是________。解析：(1)A元素單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含A元素的某化合物是制造光導(dǎo)纖維的原料，可知A為硅。(2)C為SiO2，能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸。(3)SiO2與Na2CO3高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，碳酸的酸性強于硅酸的，故在水溶液中能發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。(4)CaCO3的多少決定了CO2的產(chǎn)量，可通過關(guān)系式CaCO3～CO2列式求解。答案：(1)(2)氫氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(3)SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓(4)50%16．(11分)某化學興趣小組的成員撿到一塊礦石，觀察外觀發(fā)現(xiàn)該礦石堅硬且呈紅褐色，投入水中沒有任何變化，再向水中加濃鹽酸至過量，礦石部分溶解，并有大量無色氣體產(chǎn)生。該興趣小組的同學們猜測該礦石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三種成分組成，試設(shè)計實驗證明該礦石含除CaCO3以外的兩種成分。僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、滴管、藥匙、漏斗；2mol·L－1鹽酸、2mol·L－1NaOH溶液、2%KSCN溶液。(1)將實驗方案用如圖所示流程圖表示，試寫出每步所用試劑的名稱或化學式。試劑Ⅰ________；試劑Ⅱ________；試劑Ⅲ________。(2)如果猜測是成立的，試根據(jù)上述實驗方