課時(shí)作業(yè)20硅酸鹽和硅單質(zhì)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1下列說法錯(cuò)誤的是()A鉛筆芯的主要原料是石墨，兒童使用時(shí)不會(huì)引起中毒BCO有毒，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(jìn)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(cuò)誤。答案：B2下列表述正確的是()人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅化學(xué)家采用瑪瑙研體摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料夏天到了，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(hù)眼睛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ABC D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SiO2H=H2SiO3B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(qiáng)CSiO2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SiO2CH3COOH=H2SiO32CH3COO，A錯(cuò)誤；根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理，應(yīng)該是H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強(qiáng)，B錯(cuò)誤；SiO2沒有導(dǎo)電性，SiO2可以用于制備光導(dǎo)纖維，C錯(cuò)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(gè)謎，近年來科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為2價(jià))，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BaOCuO2SiO2B性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿Dx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)2CSiO22COSi，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Na2CO3SiO2CO2Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸解析：Si的還原性比C的強(qiáng)，但能發(fā)生反應(yīng)2CSiO22COSi，H2CO3的酸性比H2SiO3的強(qiáng)，但能發(fā)生反應(yīng)Na2CO3SiO2CO2Na2SiO3，其原因是這兩個(gè)反應(yīng)均在高溫下進(jìn)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(jìn)行，A、D錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)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(cuò)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)：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3或Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3，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(jià)都是4價(jià)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?yàn)楣枋且环N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()ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2 DSiO2解析：該過程中涉及的反應(yīng)：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2H2O,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O，SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，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()硅與NaOH溶液硅與鹽酸硅與氫氟酸二氧化硅與碳酸鈉二氧化硅與NaOH溶液二氧化硅與濃硝酸A BC D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(xiàng)符合題意。答案：D9某溶液中可能含有K、SO、CO、HCO、SiO，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KB該溶液中一定含有K、SiO，可能含有HCOC該溶液中無SO，一定含有COD該溶液中可能含有K和CO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SiO，含有CO、HCO至少一種，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(xué)家預(yù)計(jì)，到2011年一個(gè)電腦芯片上將會(huì)集成10億個(gè)晶體管，其功能遠(yuǎn)比我們想象的要大得多，這對硅的純度要求很高。用化學(xué)方法可制得高純度硅，其化學(xué)方程式為：SiO22C高溫,Si2COSi2Cl2SiCl4SiCl42H2Si4HCl。下列對上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中，不正確的是()A為置換反應(yīng)B為化合反應(yīng)C均為氧化還原反應(yīng)D三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原解析：反應(yīng)中硅元素被還原，反應(yīng)中硅元素被氧化，D錯(cuò)誤。答案：D11.下圖為北京奧運(yùn)會(huì)的獎(jiǎng)牌“金鑲玉”牌，使用了昂貴的玉石材料，其化學(xué)成分多為含水鈣鎂硅酸鹽，如Ca2Mg5Si8O22(OH)2等。下列說法正確的是()ACa2Mg5Si8O22(OH)2可用氧化物的形式表示為2CaO5MgO8SiO2H2OB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(qiáng)酸和強(qiáng)堿的腐蝕DCa2Mg5Si8O22(OH)2易溶于水解析：Ca2Mg5Si8O22(OH)2屬于鹽類，易被強(qiáng)酸腐蝕，不溶于水，其化學(xué)式可以用氧化物的形式表示為2CaO5MgO8SiO2H2O，故只有A項(xiàng)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11。下列說法正確的是()ASiC是一種新型無機(jī)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(shí)的反應(yīng)：2SiO25C高溫,SiSiC4COCSi、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(jià)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(xiàng)錯(cuò)誤。粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為11，根據(jù)原子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應(yīng)：2SiO25C高溫,SiSiC4CO，B項(xiàng)正確。Si、SiO2均能與NaOH溶液反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。純凈的SiO2還可用于制造光學(xué)玻璃等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B二、非選擇題(共52分)13(10分)氮化硅陶瓷因其熔點(diǎn)高，對于金屬及氧化物熔體具有相當(dāng)?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應(yīng)用于熱工各個(gè)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?dú)庖晕镔|(zhì)的量之比362反應(yīng)生成兩種化合物。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。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(jià)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(cuò)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(cuò)誤。(2)硅原子最外層有4個(gè)電子，氮原子最外層有5個(gè)電子，在氮化硅中硅顯4價(jià)，氮顯3價(jià)，根據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和等于零的原則，可得氮化硅的化學(xué)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3SiO22N26CSi3N4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3SiO22N26CSi3N46CO。根據(jù)反應(yīng)：3SiO22N26CSi3N46CO，分析各元素化合價(jià)變化可知，Si、O元素反應(yīng)前后化合價(jià)沒有變化，氮元素價(jià)態(tài)降低，為氧化劑，碳元素價(jià)態(tài)升高為還原劑，其質(zhì)量比為2 mol28 g/mol(6 mol12 g/mol)79。答案：(1)AC(2)3SiO22N26CSi3N46CO7914(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1 300 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(xué)式中x2B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(xué)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：SiO22CSi(粗)2CO。工業(yè)上可通過下圖所示流程由粗硅進(jìn)一步制純硅：反應(yīng)a的化學(xué)方程式為Si(粗)3HCl(g)SiHCl3(l)H2(g)，反應(yīng)b的化學(xué)方程式為_。以上工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是_。若上述兩步反應(yīng)中硅元素的利用率均為80%，制粗硅時(shí)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(jià)代數(shù)和等于零的原則，可得2(3)2(4)5(2)x(21)0，解得x4，A錯(cuò)誤；將KAlSi3O8改寫為氧化物形式為K2OAl2O36SiO2，SiO2不能與鹽酸反應(yīng)，B錯(cuò)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(xué)變化，C錯(cuò)誤；青花瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品，D正確。(2)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：SiHCl3H2Si(純)3HCl。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)。由硅原子守恒，(110%)80%80%，得m125(噸)。答案：(1)D(2)SiHCl3H2Si(純)3HClH2、HCl12515(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(xué)反應(yīng)的酸是_，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)C與純堿混合高溫熔融時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時(shí)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(xué)反應(yīng)生成含A的化合物E。寫出生成D和E的化學(xué)方程式_。(4)100 g C與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?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(qiáng)于硅酸的，故在水溶液中能發(fā)生反應(yīng)Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3。(4)CaCO3的多少?zèng)Q定了CO2的產(chǎn)量，可通過關(guān)系式CaCO3CO2列式求解。答案：(1)(2)氫氟酸SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3(4)50%16(11分)某化學(xué)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(jiān)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(xué)們猜測該礦石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三種成分組成，試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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；2 molL1鹽酸、2 molL1 NaOH溶液、2% KSCN溶液。(1)將實(shí)驗(yàn)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(xué)式。試劑_；試劑_；試劑_。(2)如果猜測是成立的，試根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。編號實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論取適量礦石研細(xì)，加足量2 molL1鹽酸有大量無色氣體產(chǎn)生，得棕黃色溶液，且仍有少量固體殘留解析：Fe2O3可溶于鹽酸轉(zhuǎn)化為Fe3，可用SCN檢驗(yàn)Fe3的存在，從而說明礦石中含有Fe2O3。SiO2不溶于鹽酸，作為殘?jiān)粸V出；為進(jìn)一步確認(rèn)，加入NaOH溶液，充分反應(yīng)后再加鹽酸，若有白色膠狀沉淀生成，則說明礦石中含有SiO2。答案：(1)2% KSCN溶液2 molL1 NaOH溶液2 molL1鹽酸(2)取操作所得溶液少許于試管中，并滴加幾滴2% KSCN溶液溶液變?yōu)榧t色，說明礦石中含有Fe2O3取操作所得殘余固體適量置于燒杯中，加入足量2 molL1 NaOH溶液，充分?jǐn)嚢铓堄喙腆w溶解完全，并得無色溶液取操作所得無色溶液少許于試管中，用膠頭滴管滴入2 molL1鹽酸至過量有白色膠狀沉淀生成，且不溶于過量鹽酸，說明礦石中含有SiO217.(11分)在半導(dǎo)體工業(yè)中有這樣一句話：“從沙灘到用戶”，其中由粗硅制純硅的常用方法為Si(粗)2Cl2=SiCl4SiCl42H2=Si(純)4HCl。若在25 101 kPa條件下反應(yīng)生成HCl氣體49 L(注：25 101 kPa條件下氣體摩爾體積為24.5 Lmol1)，則：(1)反應(yīng)生成HCl氣體的質(zhì)量為_，轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)為_。(2)反應(yīng)生成的HCl氣體溶于127 mL水中，得到密度為1.20 gmL1的鹽酸，此鹽酸的物質(zhì)的量濃度為_。(3)“從沙灘到用戶”涉及多個(gè)反應(yīng)，其中制取粗硅的反應(yīng)方程式為_。純凈的石英與燒堿反應(yīng)可以制得水玻璃，反應(yīng)的離子方程式為_。(4)普通玻璃若以氧化物形式表示其組成為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：Na2O13%，CaO11.7%，SiO275.3%?，F(xiàn)以石灰石、純堿和石英為原料生產(chǎn)這種玻璃10 t，石灰石的利用率為80%，純堿和石英的利用率為95%，至少需要上述原料的質(zhì)量是_t(保留兩位小數(shù))。解析：(1)25 101 kPa條件下氣體摩爾體積為24.5 Lmol1,49 L HCl氣體的物質(zhì)的量為2 mol，其質(zhì)量為2 mol36.5 gmol173 g，兩個(gè)反應(yīng)共轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)為4NA。(2)溶質(zhì)質(zhì)量為73 g，水的質(zhì)量為127 g，所以溶液體積為 L，則鹽酸的物質(zhì)的量濃度是12 molL1。(3)制取粗硅是用碳還原二氧化硅，其方程式為SiO22CSi(粗)2CO，石英的主要成分是SiO2，與燒堿反應(yīng)制取水玻璃，反應(yīng)的離子方程式為SiO22OH=SiOH2O。(4)10 t這種玻璃中含Na2O 1.3 t，CaO1.17 t，SiO2 7.53 t，由CaCO3CaO 100 56 0.8 x 1.17 t所需CaCO3的質(zhì)量為x2.61 tNa2CO3Na2O 106 62 0.95 y 1.3 t所需Na2CO3的質(zhì)量為y2.34 t所需SiO2的質(zhì)量為7.93 t則至少需要上述原料的質(zhì)量為2.61 t2.34 t7.93 t12.88 t答案：(1)73 g4NA(2)12 molL1(3)SiO22CSi(粗)2COSiO22OH=SiOH2O(4)12.88