2019年高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時(shí)硅酸鹽和硅單質(zhì)基礎(chǔ)提升練習(xí) 新人教版必修1【基礎(chǔ)篇】題組一Si的性質(zhì)1硅及其化合物在材料領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。下列敘述中，正確的是()A上圖是常見(jiàn)于汽車中的小擺件“蘋(píng)果花”，它的動(dòng)力是以Si為原料制作的太陽(yáng)能電池B晶體硅主要用途是制造光導(dǎo)纖維C硅是地殼中含量最多的元素D硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，因此硅在自然界中以游離態(tài)形式存在答案A解析晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，主要用途是制作太陽(yáng)能電池、集成電路，A正確、B錯(cuò)誤；氧是地殼中含量最多的元素，C錯(cuò)誤；硅是親氧元素，在自然界中以化合態(tài)形式存在，D錯(cuò)誤。2下列物質(zhì)的用途不正確的是()A硅是制造光導(dǎo)纖維的材料B硅是制造太陽(yáng)能電池的常用材料C二氧化硅是制取粗硅的原料D水玻璃可用作木材防火劑答案A解析光導(dǎo)纖維的成分是SiO2，A錯(cuò)誤；硅是制造太陽(yáng)能電池板的常用材料，B正確；工業(yè)上常用SiO2和碳反應(yīng)制取硅，C正確；水玻璃是硅酸鈉的水溶液，具有防火性，D正確。3下列物質(zhì)中，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的是 ()晶體硅金屬鋁石墨晶體鍺金剛石A只有 B只有C和 D和答案D解析Si、Ge均能導(dǎo)電，可作半導(dǎo)體材料；Al是電的良導(dǎo)體；石墨也能導(dǎo)電，但不能作半導(dǎo)體材料；金剛石不導(dǎo)電。4下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法不正確的是()A晶體硅具有金屬光澤，可以導(dǎo)電，屬于金屬材料B常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，自然界中的硅主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在CSiO2是一種酸性氧化物，能夠與強(qiáng)堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸，然后再過(guò)濾答案A解析A項(xiàng)，晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質(zhì)，其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料；B項(xiàng)，雖然常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但自然界中沒(méi)有游離態(tài)的硅，它主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在；D項(xiàng)，SiO2不溶于稀鹽酸，可使用稀鹽酸除去其中混有的CaCO3，化學(xué)方程式為CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，然后再過(guò)濾。5制備硅單質(zhì)時(shí)，主要化學(xué)反應(yīng)如下：SiO2(石英砂)2C(焦炭)Si(粗硅)2CO，Si(粗硅)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(純硅)4HCl，下列對(duì)上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中，不正確的是()A為置換反應(yīng)B均為氧化還原反應(yīng)C為化合反應(yīng)D三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原答案D解析在反應(yīng)中Si元素化合價(jià)升高，被氧化。6將鐵、鋁、硅的混合物分為等質(zhì)量的兩份，一份跟足量的NaOH溶液反應(yīng)，另一份跟足量稀H2SO4反應(yīng)，最終產(chǎn)生的H2一樣多，則鐵與硅物質(zhì)的量之比為()A21 B41C11 D31答案A解析將混合物分為兩等份，設(shè)每份中Fe、Al、Si的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol、z mol。一份跟足量NaOH溶液反應(yīng)時(shí)只有Al和Si反應(yīng)。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 3 y mol y molSi2NaOHH2O=Na2SiO32H2 1 2 z mol 2z mol所以和NaOH溶液反應(yīng)放出氣體共(y2z) mol。一份跟足量稀H2SO4反應(yīng)時(shí)只有Fe和Al反應(yīng)。FeH2SO4=FeSO4H2 1 1 x mol x mol2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2 2 3 y mol y mol所以和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為(xy) mol。由題意知：y2zxy所以x2z，即混合物中Fe與Si的物質(zhì)的量之比為21。題組二硅酸鹽7下列敘述正確的是()ANa2SiO3是硅酸鹽，但不能溶于水B電影銀幕用水玻璃浸泡，主要是為了防腐C建筑工業(yè)常用水玻璃作黏合劑D用水玻璃浸泡鐵道的木制枕木，主要是為了防火答案C解析Na2SiO3既是硅酸鹽，又是鈉鹽，硅酸鹽大多難溶于水，而鈉鹽均易溶于水；浸泡銀幕主要是為了防火，而浸泡枕木主要是為了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合劑。8下列關(guān)于硅酸鹽工業(yè)的敘述正確的是()A普通玻璃的主要成分可以表示為Na2OCaO6SiO2，說(shuō)明玻璃為純凈物B陶瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品C制玻璃、水泥時(shí)都用到了石灰石和黏土D制玻璃的過(guò)程中發(fā)生了反應(yīng)：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，說(shuō)明酸性：H2SiO3>H2CO3答案B解析普通玻璃的主要成分可以表示為Na2OCaO6SiO2，還含有其他雜質(zhì)，因此玻璃屬于混合物，A錯(cuò)誤；陶瓷、玻璃、水泥都屬于傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品，B正確；制造玻璃的主要原料是石灰石、純堿和石英，制造水泥的主要原料是石灰石、黏土和輔助原料，C錯(cuò)誤；反應(yīng)Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，不是在溶液中進(jìn)行的，利用的是難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸原理，事實(shí)上碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸的酸性，在溶液中碳酸可以制備硅酸，D錯(cuò)誤。題組三CO2、SiO2及其鹽性質(zhì)應(yīng)用9將過(guò)量的CO2分別通入：CaCl2溶液濃Na2SiO3溶液Ca(OH)2溶液飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是()A BC D答案B解析CO2溶于水：CO2H2O=H2CO3，H2CO3的酸性比鹽酸弱，而比硅酸強(qiáng)。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液無(wú)明顯現(xiàn)象；過(guò)量的CO2通入濃 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過(guò)量，Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2 而無(wú)沉淀；過(guò)量CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而結(jié)晶析出，故選B。10下表中括號(hào)內(nèi)物質(zhì)是雜質(zhì)，試將除雜試劑及分離方法填入表內(nèi)?；旌衔颯iO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除雜試劑除雜方法答案混合物SiO2(Si)CO2(SO2)NaHCO3 (Na2SiO3)SiO2(NaCl)除雜試劑氧氣飽和NaHCO3溶液通入足量CO2水除雜方法加熱洗氣過(guò)濾過(guò)濾解析SiO2(Si)：Si與O2在加熱條件下生成SiO2而除去Si；CO2(SO2)：可通入飽和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2氣體；SiO2(NaCl )：溶于水過(guò)濾?！咎嵘?1A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種非金屬元素，它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，該元素(用R表示)的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出各物質(zhì)的化學(xué)式：A_；B_；C_；D_；E_。(2)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。(3)寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：_。(4)寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：_。(5)H2CO3的酸性強(qiáng)于E的，請(qǐng)用離子方程式予以證明：_。答案(1)SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3(2)SiO22CSi2CO12(3)Si2OHH2O=SiO2H2(4)SiOCa2=CaSiO3(5)SiOCO2H2O=H2SiO3CO解析解答本題的“突破口(1)”是非金屬元素R的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣，說(shuō)明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化?！巴黄瓶?2)”是反應(yīng)條件“高溫”，A在高溫條件下，能與焦炭、CaCO3發(fā)生反應(yīng)，則A為SiO2。從而推知B為CaSiO3，C為Na2SiO3，D為Si，E為H2SiO3。12已知A是一種裝飾品的主要成分，根據(jù)下圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問(wèn)題。(1)A的用途_(任寫(xiě)一種)，B是_，D是_。(2)寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式_。_。(3)寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式_。_。_。答案(1)制光導(dǎo)纖維Na2SiO3H2SiO3(2)Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2H2SiO3H2OSiO2(3)CO2H2OSiO=COH2SiO3SiO22OH=SiOH2OSiO2H=H2SiO3解析由A是一種裝飾品的主要成分，高溫下能與純堿反應(yīng)知，A是SiO2。SiO2與純堿在高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，Na2SiO3與CO2在水中可反應(yīng)生成H2SiO3，而H2SiO3受熱分解又可生成SiO2，所以A是SiO2，B是Na2SiO3，D是H2SiO3。13某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO PdCl2 H2O=CO22HCl Pd(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2，其原因是_。(2)裝置B的作用是_。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為_(kāi)、_，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(4)該裝置的缺點(diǎn)是_。(5)資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過(guò)量時(shí)會(huì)生成副產(chǎn)物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體為13.44 L，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。(6)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：_。答案(1)避免空氣中的O2、CO2、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO24C2CO22CO3Si(4)無(wú)尾氣吸收裝置(5)21(6)向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁解析(1)碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，故實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2。(2)根據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來(lái)檢驗(yàn)有沒(méi)有二氧化碳，D裝置用來(lái)檢驗(yàn)一氧化碳，所以置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說(shuō)明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO24C=2CO22CO3Si。(4)一氧化碳有毒，又能排放到空氣中，而該裝置沒(méi)有尾氣吸收裝置將CO吸收。(5)取18 g SiO2物質(zhì)的量0.3 mol, 8.4 g焦炭物質(zhì)的量0.7 mol，充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44 L，物質(zhì)的量0.6 mol，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，SiO22C2COSi， 0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 molSiCSiC 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol得到Si和SiC的物質(zhì)的量之比為0.2 mol0.1 mol21。(6)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，產(chǎn)生的CO2氣體先通過(guò)飽和碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質(zhì)氣體，然后再通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)CO2H2ONa2SiO3= Na2CO3H2SiO3，說(shuō)明酸性H2CO3>H2SiO3。14晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：高溫下用過(guò)量的碳還原二氧化硅制得粗硅，同時(shí)得到一種可燃性氣體；粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si3HClSiHCl3H2)；SiHCl3與過(guò)量的H2在1 1001 200 的溫度下反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl3能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。請(qǐng)回答：(1)第一步制取粗硅反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(2)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 )中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6 )和HCl(沸點(diǎn)84.7 )，提純SiHCl3采用的方法為_(kāi)。(3)實(shí)驗(yàn)室用SiHCl3與過(guò)量的H2反應(yīng)制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去)：裝置B中的試劑是_，裝置C中的燒杯需要加熱，目的是_。反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是_，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及_。答案(1)SiO22CSi2CO(2)分餾(或蒸餾)(3)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化有固體物質(zhì)生成在題給反應(yīng)溫度下(1 1001 200 )，普通的玻璃會(huì)軟化SiHCl3H2Si3HCl排盡裝置中的空氣解析(3)因SiHCl3與水強(qiáng)烈反應(yīng)，故A中產(chǎn)生的H2必須干燥，因此B中的試劑為濃H2SO4，且C燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl3汽化，加快其與H2的反應(yīng)速率。石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)應(yīng)為硅，故D中有固體產(chǎn)生，由題給信息，制純硅的反應(yīng)條件為1 1001 200 ，此溫度下普通的玻璃容易軟化。因高溫下H2與O2反應(yīng)容易爆炸，故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。