第四章第一節(jié)一、選擇題1．(2017·山東師大附中模擬)化學(xué)是一門與社會、生活、科研密切相關(guān)的自然科學(xué)。下列有關(guān)敘述中，不正確的是()A．大量使用燃煤發(fā)電是形成霧霾的主要原因B．天然氣、煤氣大量泄漏遇到明火會爆炸C．利用化學(xué)反應(yīng)可實現(xiàn)12C到14D．晶體硅可用于光伏發(fā)電、制造芯片【答案】C2．光導(dǎo)纖維傳輸信息容量大，而且抗干擾、防竊聽、不腐蝕，制光導(dǎo)纖維的材料是()A．晶體硅 B．二氧化硅C．硅酸鹽 D．鋁硅合金【答案】B3．坩堝是實驗室用于灼燒或熔融固體物質(zhì)的常用儀器，材質(zhì)種類很多，實驗時應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)加以選擇。熔融燒堿時，應(yīng)選用的坩堝是()A．玻璃坩堝 B．石英坩堝C．陶瓷坩堝 D．鐵坩堝【答案】D4．某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素()A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B．單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C．最高價氧化物不與酸反應(yīng)D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定【答案】A【解析】由題意知該元素為Si。Si是親氧元素，在自然界中全部以化合態(tài)形式存在，A項正確；制造光導(dǎo)纖維的材料是二氧化硅，B項錯誤；二氧化硅可以與氫氟酸反應(yīng)，C項錯誤；C的非金屬性強于Si，非金屬性越強，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，則甲烷比SiH4穩(wěn)定，D項錯誤。5．下列說法正確的是()A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強D．2MgO·SiO2中的酸根陰離子為SiOeq\o\al(2－,4)【答案】B【解析】A項中水晶、瑪瑙不是硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品；C項中只能得出在高溫的條件下硅酸鈉比碳酸鈉穩(wěn)定的結(jié)論；D項中酸根陰離子應(yīng)為SiOeq\o\al(4－,4)。6．(2016·廣東汕頭模擬)下列物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用的因果關(guān)系正確的是()A．焦炭具有強還原性，高溫下能將二氧化硅還原為硅B．晶體硅用于制作半導(dǎo)體材料是因其熔點高、硬度大C．二氧化錳具有強氧化性，故能將雙氧水氧化為氧氣D．Fe比Cu活潑，所以FeCl3溶液可以腐蝕線路板上的Cu【答案】A【解析】A項，發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，焦炭表現(xiàn)出強還原性，正確；B項，晶體硅用于制作半導(dǎo)體材料是因為具有特殊的導(dǎo)電性，與熔點、硬度無關(guān)，錯誤；C項，MnO2是雙氧水分解的催化劑，沒有體現(xiàn)氧化性，錯誤；D項，發(fā)生反應(yīng)2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，說明氧化性：Fe3＋>Cu2＋，還原性：Cu>Fe2＋，與Fe、Cu活潑性無關(guān)，錯誤。7．(2016·山東臨沂模擬)據(jù)報道，科學(xué)家通過對稻殼進行控制性焚燒熱解，從中提取一種叫做生物質(zhì)納米結(jié)構(gòu)二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是()A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅屬于酸性氧化物B．將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸強D．水晶是比較純凈的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸鹽【答案】B【解析】二氧化硅為酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；沙子的主要成分是二氧化硅。8．(2016·河北保定模擬)金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式為SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑，下列有關(guān)說法中正確的是()A．該反應(yīng)中的氧化劑是SiO2，還原劑為CB．該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C．該反應(yīng)中每生成1molSiC轉(zhuǎn)移12mol電子D．該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是SiC，氧化產(chǎn)物是CO，其物質(zhì)的量之比為1∶2【答案】D【解析】反應(yīng)產(chǎn)物SiC中Si、C的化合價分別為＋4、－4，所以SiO2既不是氧化劑，也不是還原劑；碳元素從0價轉(zhuǎn)變?yōu)椋?價(SiC)和＋2價(CO)，其中CO是氧化產(chǎn)物，SiC是還原產(chǎn)物，兩者的物質(zhì)的量之比為2∶1；根據(jù)化學(xué)方程式，知該反應(yīng)中每生成1molSiC，轉(zhuǎn)移4mol電子。9．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是()A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2【答案】A【解析】將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3；高溫灼燒時發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，各反應(yīng)物存在如下關(guān)系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述關(guān)系可知，最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項。10．(2016·山西晉城模擬)科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：容器①中進行的反應(yīng)為①Si(粗)＋3HCl(g)=SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應(yīng)為②SiHCl3＋H2=Si(純)＋3HCl。下列說法正確的是()A．該工藝流程的優(yōu)點是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用B．最好用分液的方法分離Si和SiHCl3C．反應(yīng)①和②中HCl均作氧化劑D．反應(yīng)①和②屬于可逆反應(yīng)【答案】A【解析】該工藝流程中HCl和H2兩種氣體可循環(huán)使用；分離Si與SiHCl3可用過濾的方法；反應(yīng)②中HCl是生成物，是氧化產(chǎn)物；反應(yīng)①、②不在同一條件下進行，不是可逆反應(yīng)。二、非選擇題11．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________。A．陶瓷 B．玻璃C．水泥 D．生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________，工藝師常用________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作____________。(4)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價升高的物質(zhì)是________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是________。【答案】(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氫氟酸(3)防火劑(4)CSiO212．(2016·陜西渭南模擬)由磷礦石、石英、氯化氫等為原料生產(chǎn)白炭黑(SiO2·nH2O)、磷及甲醇，下列工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。(1)上述反應(yīng)中，屬于置換反應(yīng)的是____________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”“Ⅴ”)。(2)已知SiHCl3的沸點為33.0℃，提純SiHCl3(3)高溫下進行的反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為________________________________；固體廢棄物CaSiO3可用于__________________________。(4)反應(yīng)Ⅲ需在高溫、隔絕氧氣和無水條件下進行，其原因是________________?！敬鸢浮?1)Ⅰ、Ⅲ(2)分餾(蒸餾)(3)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))3CaSiO3＋2P＋5CO↑生產(chǎn)水泥、磚瓦或作為建筑材料等(合理即可)(4)SiHCl3會水解，同時產(chǎn)生H2與O2混合會發(fā)生爆炸等【解析】反應(yīng)Ⅰ為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，反應(yīng)Ⅱ從圖中看出，反應(yīng)物為SiO2、C和Ca3(PO4)2，產(chǎn)物為CO、P和CaSiO3；C從0價升至＋2價，而P從＋5價降到0價，所以C前面配5，Ca3(PO4)2前面配1；反應(yīng)Ⅲ為Si＋3HCl=SiHCl3＋H2；反應(yīng)Ⅳ反應(yīng)物有SiHCl3和H2O，產(chǎn)物有HCl、H2和SiO2·nH2O；反應(yīng)Ⅴ為CO＋2H2eq\o(=,\s\up7(一定條件))CH3OH。13．在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(△))2MgO＋Si，同時會發(fā)生副反應(yīng)2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si，Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)，SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體。下圖是進行Mg與SiO2反應(yīng)的實驗裝置。試回答下列問題：(1)由于O2和H2O(g)的存在對該實驗有不良影響，實驗中應(yīng)通入X氣體作為保護氣，在A、B、C三種儀器中應(yīng)加入的試劑分別是：A________，B________，C________(填序號)。①稀硫酸②濃硫酸③稀鹽酸④石灰石⑤純堿⑥鋅粒(2)實驗開始時，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是_____________________；當反應(yīng)引發(fā)后，移走酒精燈，反應(yīng)能繼續(xù)進行，其原因是______________________。(3)反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因請用化學(xué)方程式表示：①__________________________________________________________________；②__________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)①⑥②(2)防止在加熱條件下H2和O2混合發(fā)生爆炸SiO2和Mg粉的反應(yīng)是放熱反應(yīng)(3)①Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑②SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O【解析】(1)從給出的試劑看，可產(chǎn)生的氣體只有CO2和H2，CO2與Mg能反應(yīng)，故不能作保護氣，因此保護氣為H2。制取H2的試劑是稀H2SO4和鋅粒，濃H2SO4為氣體干燥劑。(2)裝置內(nèi)的O2不被排出，O2與H2混合在加熱條件下會發(fā)生爆炸；移走酒精燈后反應(yīng)繼續(xù)進行，說明Mg與SiO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(3)Mg2Si與鹽酸會發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成MgCl2和SiH4，SiH4常溫下可自燃。14．(2016·山東淄博模擬)單質(zhì)硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度為450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。相關(guān)信息如下：①四氯化硅遇水極易水解；②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；③有關(guān)物質(zhì)的部分物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8315熔點/℃－70.0－107.2升華溫度/℃180300162請回答下列問題。(1)裝置A中g(shù)管的作用是________________________；裝置C中的試劑是________。(2)甲方案：f接裝置Ⅰ；乙方案：f接裝置Ⅱ。但是裝置Ⅰ、Ⅱ都有不足之處，請你分別評價后填寫下表。方案優(yōu)點缺點甲乙(3)在上述(2)的評價基礎(chǔ)上，請你設(shè)計一個合理方案并用文字表達：________________________________________________________________________。(4)SiCl4與H2反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________?！敬鸢浮?1)平衡壓強，使液體從分液漏斗中順利流下濃硫酸(2)方案優(yōu)點缺點甲①收集產(chǎn)品的導(dǎo)管粗，不會堵塞導(dǎo)管②冷凝產(chǎn)品，減少產(chǎn)品損失①空氣中的水蒸氣進入產(chǎn)品收集裝置，使四氯化硅水解②尾氣沒有處理，污染環(huán)境乙①有尾氣處理裝置，注重環(huán)保②避免空氣中的水蒸氣進入裝置①產(chǎn)品易堵塞導(dǎo)管②沒有冷凝裝置，產(chǎn)品易損失(