2014届高考化学一轮复习考点分类23《无机非金属材料的主角硅》

-1-无机非金属材料的主角——硅一、选择题1．(2013·试题调研)硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列说法正确的是()A．水晶项链是硅酸盐制品B．硅单质广泛用于光纤通讯C．利用盐酸刻蚀石英制作艺术品D．硅酸钠可用于制备木材防火剂【答案】D【点拨】水晶和光导纤维的主要成分都是SiO2，故A、B项不合题意；盐酸和SiO2不反应，利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，故C不正确。2．下列物质中不属于硅酸盐的是()A．陶瓷B．玻璃C．水晶D．水泥【答案】C3．(2013·经典习题选萃)关于硅及其化合物的叙述中，错误的是()A．硅是良好的半导体材料B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2【答案】D【点拨】水泥的主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3；玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。4．下列说法正确的是()A．SiO2是酸性氧化物不跟任何酸反应B．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维C．SiO2和CO2化学性质虽然相似，但两者的结构完全不同D．高温时SiO2能跟Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强【答案】C【点拨】SiO2是酸性氧化物，但可以与唯一的酸HF酸反应：SiO2用于制作光导纤维；高温时SiO2能跟Na2CO3反应放出CO2，不能说明硅酸的酸性比碳酸强。-2-5．下列说法正确的是()A．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃B．半导体材料是含硅化合物C．熔化烧碱可选用瓷坩埚D．正长石KAlSi3O8用氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2【答案】A【点拨】硅单质是制半导体的材料，B不正确；瓷坩埚中含有SiO2，SiO2能与烧碱发生化学反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，故C不正确；D中的原子个数比例不正确，正确的表示式为K2O·Al2O3·6SiO2。6．歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你梳妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。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．易溶于强酸和强碱D．x等于6【答案】C【点拨】BaCuSi2Ox中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，O为－2价，由化合价规则：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋(－2)x＝0，得x＝6,则用氧化物形式表示硅酸铜钡为：BaO·CuO·2SiO2，A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。7．(2013·试题调研)下列有关硅及其化合物的说法错误的是()A．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料B．二氧化硅属于酸性氧化物，不能与任何酸反应C．硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，硅酸干凝胶常用作干燥剂D．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可作木材防火剂【答案】B【点拨】SiO2属于酸性氧化物，但可与HF发生反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；硅酸可利用可溶性硅酸盐与其他酸反应来制取。如Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。8．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。下列关于硅的说法中错误的是()A．自然界中硅元素的储量丰富-3-B．自然界中存在大量的单质硅C．高纯度的硅被用作计算机芯片D．可用H2在高温下还原SiCl4的方法得到高纯硅【答案】B9．(2012·北京西城区高一检测)下列药品可用带玻璃塞的试剂瓶存放的是()A．盐酸B．氢氟酸C．NaOH溶液D.Na2SiO3溶液【答案】A【点拨】氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应而腐蚀玻璃。NaOH能跟玻璃中的SiO2反应生成有黏合作用的Na2SiO3。NaSiO3本身有黏合作用。盐酸不与玻璃反应。10．(2013·青岛高一检测)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是()A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起【答案】B【点拨】碱可以与玻璃中的SiO2反应，因此碱液只能贮存在带橡胶塞的细口瓶中。二、非选择题11．(2013·试题调研)已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。(1)写出B、C两物质的名称：B________________________________________________，-4-C________________________________________________。(2)写出D→B的化学方程式：_________________________。(3)写出B→C的离子方程式：_________________________。【答案】(1)硅酸钠硅酸(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(3)SiO2－3＋H2O＋CO2===CO2－3＋H2SiO3↓【点拨】据A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质，知A是硅，则B是硅酸钠，C是硅酸，D是二氧化硅。12．将下列天然硅酸盐改写成氧化物的形式：(1)石棉CaMg3Si4O12______________________。(2)绿柱石Be3Al2Si6O18__________________。(3)白云母H4K2Al6Si6O24______________。(4)翡翠NaAlSi2O6_______________________。【答案】(1)CaO·3MgO·4SiO2(2)3BeO·Al2O3·6SiO2(3)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O(4)Na2O·Al2O3·4SiO2【点拨】要注意书写格式，金属氧化物在前，SiO2在后，水在最后。13．(2013·经典习题选萃)有三种无色透明、不溶于水的坚硬固体，A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后，为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸；将B与石灰石、纯碱按一定比例混合加热得到C，C在高温时软化，无固定熔点。(1)A为________。(2)B为________________，有关反应的化学方程式为________________________________________________、________________________________________________。(3)C为________，生成C的有关反应的化学方程式为________________________________________________。【答案】(1)金刚石(2)水晶SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓(3)玻璃-5-SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑、SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑【点拨】(1)A的燃烧产物的相对分子质量为1.375×32＝44，由题意知，A为金刚石。(2)B能与碱反应，且产物中加过量盐酸得胶状沉淀，由此可确定B为水晶。(3)SiO2、CaCO3、Na2CO3可在高温下反应，制得的C是玻璃。14．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。据图填写(已知Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑)(1)B的化学式是______，目前B已被用作________的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是________________________________________________。(3)A和a溶液反应的离子方程式是________________________________________________。(4)C和过量盐酸反应的离子方程式是________________________________________________。【答案】(1)SiO2光导纤维(2)SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑(4)SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓【点拨】跟过量盐酸反应，生成的白色沉淀E是硅酸，则C为可溶性硅酸盐；已知可溶性硅酸盐只能通过SiO2和强碱溶液反应制得，而E(H2SiO3)加热分解，可得SiO2和H2O。因此B为SiO2，D为H2O，a为一种强碱，A应为硅(Si)，A(Si)与a(一种强碱)溶液反应生成的F为H2。至此，除了题中不要求判断的a(一种强碱)中的金属元素外，其余的物质都已判断出来。-6-15．几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：(1)写出图示反应的几种物质的化学式：A________，B________，C________，D________，E________，F________。(2)写出下列反应的化学方程式：①B―→A：；②B―→E：。(3)写出下列溶液中反应的离子方程式：①A―→D；②D―→F。【答案】(1)SiSiO2H2SiO3Na2SiO3CaSiO3H4SiO4(2)①SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑②CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑(3)①Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑②SiO2－3＋2H2O＋CO2===H4SiO4↓＋CO2－3【点拨】本题的突破点在于A和B，含Si的物质与碳在加强热的条件下能反应的只有Si和SiO2，所以A为Si，B为SiO2，则由Si的相关知识可推出C为H2SiO3，D为Na2SiO3，E为CaSiO3，F为H4SiO4。16．由铝硅两种物质组成的试样11g，均匀地分成等质量的两份，一份与足量的盐酸接触可产生气体aL，一份与足量的NaOH溶液接触产生同样的气体bL，合并两次收集的气体共有11.2L(标准状况)，试分析此试样的百分组成。【答案】含铝49.1%，硅50.9%【点拨】Al有两性，且与强酸、强碱反应生成H2一样多；Si与强碱反应，与强酸不反-7-应。设11g试样中含Al的物质的量为x，Si的物质的量为y。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑x234xmol2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑x234xSi＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑y2y据题意有27x＋28y＝11g34x＋34x＋y＝11.222.4mol解得x＝0.2moly＝0.2molAl%＝27g/mol×0.2mol11g×100%＝49.1%Si%＝1－49.1%＝50.9%。有关玻璃制取的计算玻璃中有关成分的计算问题是常见题型之一，题目中往往先给出玻璃中各种元素的物质的量之比，由此再推出制造玻璃的原料各是多少，在计算过程中要注意计算的准确性。【例】钾玻璃中含有18.4%的K2O、11.0%的CaO、70.6%的SiO2，计算三种氧化物的物质的最之比。若需制取5.1t钾玻璃，需用碳酸钾、石灰石和二氧化硅各多少吨？写出制取钾玻璃的化学方程式。【解析】n(K2O):n(CaO):n(SiO2)＝18.494:11.056:70.660＝1:1:6，钾玻璃的组成可表示为：K2O·CaO·6SiO2或K2SiO3·CaS