第四章第一节无机非金属材料主角--硅(解析和答案)

第四章第一节无机非金属材料主角——硅（解析和答案）一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1．(2010·广州综合测试)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用．下列关于硅的说法不．正确的是()A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅2．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()A．其氧化物都能与NaOH溶液反应B．其单质在加热时都能跟O2反应C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素共有两种单质3．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有()A．①②⑥B.全部C．①③④⑤D．②③⑥4．下列离子方程式不．正确的是()A．硅酸钠溶液与澄清石灰水反应：SiO2－3＋Ca2＋===CaSiO3↓B．向澄清的石灰水中通入过量的CO2：CO2＋OH－===HCO－3C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO2－3D．向水玻璃中加入过量盐酸：2H＋＋SiO2－3===H2SiO3↓5．下列说法正确的是()A．硅材料广泛应用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应6．下列叙述正确的是()A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳7．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不．正确的是()A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶解于强酸和强碱D．x等于68．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液．最终溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③9．下列叙述正确的是()①氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚②氧化铁常用作红色油漆和涂料③硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料④以纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃⑤石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成分都是SiO2A．①③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤D．①②③④10．对于第ⅣA族元素，下列叙述中不．正确的是()A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D．该族元素的主要化合价是＋4价和＋2二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11．(10分)硅单质和碳单质及相应氧化物、氢化物、盐在性质上有很多相似的地方．如它们的最高价氧化物都是酸性氧化物，都能与碱反应生成盐和水，都能和碱性氧化物(如CaO)反应生成盐等；它们的氢化物都能燃烧生成对应的氧化物和水．把河沙(主要成分是SiO2)跟镁粉按一定质量比(稍大于15∶24)混合均匀，装入试管中加热大约1分钟后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物．待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的气态氢化物．(1)写出河沙与镁粉在加热条件下的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________，该反应是______反应(填“放热”或“吸热”)．(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是(填化学式)________________．(3)写出产生“爆炸声”的化学方程式：_______________________________________________________.12．(15分)硅单质及其化合物应用范围很广．(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备纯硅．Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅Ⅱ.粗硅与干燥的氯气在450℃～500℃条件下反应制得SiCl4Ⅲ.SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1100℃～1200℃条件下反应制得纯硅已知SiCl4沸点为57.6℃，能与H2O强烈反应.1molH2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2kJ.请回答下列问题：①第Ⅲ步反应的热化学方程式是______________________________________________________________________________________________________________.②整个制备纯硅的过程中必须严格控制无水无氧．SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是____________；H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起的后果是____________．③上述生产过程所需氯气和氢气均由氯碱厂提供，氯碱厂的基本设备是离子交换膜电解槽(如图所示)，其中进入阳极室的溶液是__________________________________，b电极上的电极反应式是______________________________________________________．(2)二氧化硅被大量用于生产玻璃．工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283kg在高温下完全反应时放出CO244kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，则其中x＝________.13．(15分)(2009·韶关调研)某活动课程小组拟用50mLNaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液．为了防止通入过量的CO2气体生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：a．取25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；b．小火煮沸溶液1～2min，赶走溶解在溶液中的CO2气体；c．在得到的溶液中加入另一半(25mL)NaOH溶液，使其充分混合反应．(1)此方案能制得较纯净的Na2CO3，写出c步骤的离子方程式_________________．此方案第一步的实验装置如下图所示：(2)加入反应物前，如何检验整个装置的气密性__________________________________________________________________________________________________.(3)若用大理石与盐酸制CO2，则装置B中盛放的试剂是______，作用是________________________________________________________________________．(4)在实验室通常制法中，装置A还可作为下列______(填序号)气体的发生装置．①CH4②H2③Cl2④CH2===CH2(5)已知所用NaOH溶液中溶质的质量分数为40%，室温下该溶液密度为1.44g/mL，假设反应前后溶液的体积不变，不考虑实验误差，计算用此种方法制备所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为________．14．(10分)已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性(提示：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C)．用如图所示的装置进行Mg和SO2的实验：(1)选择制取SO2的合适试剂________．①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；③Na2SO3固体；④CaSO3固体(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________.(3)你认为该装置是否有不足之处？________，如果有，请列出两点：________________________________________________________________________解析和答案：1、解析：自然界中无单质硅存在．答案：D2、解析：CO不能与NaOH溶液反应；SiO2不能溶于水，也不生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅，所以有多种单质．答案：B3、解析：SiO2只能与酸类物质中的氢氟酸反应；SiO2为酸性氧化物，与③⑤能反应；Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑是制取玻璃时发生的一个反应．答案：C4、解析：向小苏打溶液中加入过量的石灰水时，反应生成的CO2－3将被完全沉淀，正确的离子方程式为：HCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O.答案：C5、解析：B项工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品．C项水晶项链的成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品．D项粗硅制备单晶硅先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅，再利用还原反应即用H2还原SiCl4.答案：A6、解析：二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑，该反应虽然能进行但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为CO2不断逸出，反应向右进行．玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应．石灰抹墙发生反应CO2＋Ca(OH)2===CaCO3＋H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬．答案：D7、解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定．不易脱色，不易与酸、碱反应．“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2.A、B、D均正确．答案：C8、解析：根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(一般弱酸不能制强酸)；过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出．答案：B9、解析：⑤中石灰石的主要成分是碳酸钙，化学式是CaCO3，高岭石的主要成分是硅酸盐，化学式是Al2(Si2O5)(OH)4或Al2O3·2SiO2·2H2O，石英、水晶的主要成分是SiO2.答案：D10、解析：第ⅣA族元素最外层电子数都是4，但C原子的次外层电子数是2，Ge的次外层电子数是18.答案：B11、解析：m(SiO2)∶m(Mg)＞15∶24，则n(SiO2)∶n(Mg)＞1∶4.SiO2与Mg反应生成的硅化物必定是Mg2Si，则还要生成MgO.SiO2与Mg的混合物仅被加热1分钟后就剧烈反应，这说明反应放热．MgO与Mg2Si的混合物中加入稀硫酸后生成的气态氢化物应是SiH4，SiH4在空气中自燃的产物是SiO2和H2O.答案：(1)SiO2＋4Mg=====△Mg2Si＋2MgO放热(2)SiH4(3)SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O12、解析：根据水解定义和实验现象判断，SiCl4水解生成硅酸和HCl，产生白色烟雾．图示是阳离子交换膜电解槽，Na＋移向阴极，因此进入阳极室的应精制饱和食盐水．玻璃的化学组成可根据反应原理得到，n(CO2)＝n(N