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.doc

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．上圖是常見于汽車中的小擺件“蘋果花”，它的動(dòng)力是以Si為原料制作的太陽能電池 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 (　　) ①晶體硅　②金屬鋁?、凼、芫w鍺?、萁饎偸? A．只有① B．只有⑤ C．②和③ D．①和④ 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 C．SiO2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CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，然后再過濾。 5．制備硅單質(zhì)時(shí)，主要化學(xué)反應(yīng)如下： ①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑， ②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4， ③SiCl4＋2H2Si(純硅)＋4HCl，下列對上述三個(gè)反應(yīng)的敘述中，不正確的是(　　) A．①③為置換反應(yīng) B．①②③均為氧化還原反應(yīng) C．②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)②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(　　) A．2∶1 B．4∶1 C．1∶1 D．3∶1 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)。 2Al?。?NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋　3H2↑ 2 3 y mol y mol Si　＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋　2H2↑ 1 2 z mol 2z mol 所以和NaOH溶液反應(yīng)放出氣體共(y＋2z) mol。 一份跟足量稀H2SO4反應(yīng)時(shí)只有Fe和Al反應(yīng)。 Fe?。2SO4===FeSO4＋H2↑ 1 1 x mol x mol 2Al　＋　3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2 3 y mol y mol 所以和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為(x＋y) mol。 由題意知：y＋2z＝x＋y 所以x＝2z，即混合物中Fe與Si的物質(zhì)的量之比為2∶1。 題組二　硅酸鹽 7．下列敘述正確的是(　　) A．Na2SiO3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．制玻璃的過程中發(fā)生了反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，說明酸性：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)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，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．將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液?、跐釴a2SiO3溶液?、跜a(OH)2溶液?、茱柡蚇a2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是(　　) A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③ 答案　B 解析　CO2溶于水：CO2＋H2O===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溶液無明顯現(xiàn)象；過量的CO2通入濃 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至過量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最終生成Ca(HCO3)2 而無沉淀；過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===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)。 混合物 SiO2(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 過濾 過濾 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 )：溶于水過濾。 【提升篇】 11．A、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。 請回答下列問題： (1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：A________；B________； C________；D________；E________。 (2)寫出反應(yīng)①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________。 (3)寫出反應(yīng)④的離子方程式：______________________________________。 (4)寫出反應(yīng)⑤的離子方程式：_________________________________________。 (5)H2CO3的酸性強(qiáng)于E的，請用離子方程式予以證明： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)SiO2　CaSiO3　Na2SiO3　Si　H2SiO3 (2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2 (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓ (5)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO 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，回答下列問題。 (1)A的用途________(任寫一種)，B是________，D是________。 (2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式 ①________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (3)寫出下列反應(yīng)的離子方程式 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ⑤________________________________________________________________________。 答案　(1)制光導(dǎo)纖維　Na2SiO3　H2SiO3 (2)①Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2 ④H2SiO3H2O＋SiO2 (3)②CO2＋H2O＋SiO===CO＋H2SiO3 ③SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ⑤SiO＋2H＋===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===CO2＋2HCl ＋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_____________、____________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)該裝置的缺點(diǎn)是 ________________________________________________________________________。 (5)資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過量時(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 ________________________________________________________________________。 (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　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si (4)無尾氣吸收裝置 (5)2∶1 (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裝置用來檢驗(yàn)有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗(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，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩氣體產(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3SiO2＋4C===2CO2＋2CO＋3Si。(4)一氧化碳有毒，又能排放到空氣中，而該裝置沒有尾氣吸收裝置將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， SiO2＋　　2C　　2CO↑＋　　Si， 0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol Si＋　　C　　SiC 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 mol∶0.1 mol＝2∶1。(6)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，產(chǎn)生的CO2氣體先通過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)CO2＋H2O＋Na2SiO3=== Na2CO3＋H2SiO3↓，說明酸性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： ①高溫下用過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； ②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si＋3HClSiHCl3＋H2)； ③SiHCl3與過量的H2在1 100～1 200 ℃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。 請回答： (1)第一步制取粗硅反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 (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 ________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)室用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑是________，裝置C中的燒杯需要加熱，目的是 ________________________________________________________________________。 ②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 ________________________________________________________________________。 ③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)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)分餾(或蒸餾) (3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化　②有固體物質(zhì)生成　在題給反應(yīng)溫度下(1 100～1 200 ℃)，普通的玻璃會(huì)軟化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl?、叟疟M裝置中的空氣 解析　(3)①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。②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1 100～1 200 ℃，此溫度下普通的玻璃容易軟化。③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。