2019年高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時《硅酸鹽和硅單質》基礎提升練習 新人教版必修1.doc

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2019年高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時《硅酸鹽和硅單質》基礎提升練習 新人教版必修1 【基礎篇】 題組一　Si的性質 1．硅及其化合物在材料領域中應用廣泛。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纖維 C．硅是地殼中含量最多的元素 D．硅的化學性質很穩(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體材料，主要用途是制作太陽能電池、集成電路，A正確、B錯誤；氧是地殼中含量最多的元素，C錯誤；硅是親氧元素，在自然界中以化合態(tài)形式存在，D錯誤。 2．下列物質的用途不正確的是(　　) A．硅是制造光導纖維的材料 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　光導纖維的成分是SiO2，A錯誤；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．下列物質中，導電性介于導體和絕緣體之間的是 (　　) ①晶體硅?、诮饘黉X?、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均能導電，可作半導體材料；Al是電的良導體；石墨也能導電，但不能作半導體材料；金剛石不導電。 4．下列有關硅及其化合物的說法不正確的是(　　) A．晶體硅具有金屬光澤，可以導電，屬于金屬材料 B．常溫下，硅的化學性質穩(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，能夠與強堿反應生成相應的鹽 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，晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質，其導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料；B項，雖然常溫下硅的化學性質穩(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，SiO2不溶于稀鹽酸，可使用稀鹽酸除去其中混有的CaCO3，化學方程式為CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，然后再過濾。 5．制備硅單質時，主要化學反應如下： ①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑， ②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4， ③SiCl4＋2H2Si(純硅)＋4HCl，下列對上述三個反應的敘述中，不正確的是(　　) A．①③為置換反應 B．①②③均為氧化還原反應 C．②為化合反應 D．三個反應的反應物中硅元素均被還原 答案　D 解析　在反應②中Si元素化合價升高，被氧化。 6．將鐵、鋁、硅的混合物分為等質量的兩份，一份跟足量的NaOH溶液反應，另一份跟足量稀H2SO4反應，最終產生的H2一樣多，則鐵與硅物質的量之比為(　　) 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，設每份中Fe、Al、Si的物質的量分別為x mol、y mol、z mol。一份跟足量NaOH溶液反應時只有Al和Si反應。 2Al　＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋　3H2↑ 2 3 y mol y mol Si?。?NaOH＋H2O===Na2SiO3＋　2H2↑ 1 2 z mol 2z mol 所以和NaOH溶液反應放出氣體共(y＋2z) mol。 一份跟足量稀H2SO4反應時只有Fe和Al反應。 Fe?。2SO4===FeSO4＋H2↑ 1 1 x mol x mol 2Al?。?H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2 3 y mol y mol 所以和稀H2SO4反應產生的氣體為(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品 C．制玻璃、水泥時都用到了石灰石和黏土 D．制玻璃的過程中發(fā)生了反應：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，因此玻璃屬于混合物，A錯誤；陶瓷、玻璃、水泥都屬于傳統的硅酸鹽產品，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錯誤；反應Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，不是在溶液中進行的，利用的是難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸原理，事實上碳酸的酸性強于硅酸的酸性，在溶液中碳酸可以制備硅酸，D錯誤。 題組三　CO2、SiO2及其鹽性質應用 9．將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液　②濃Na2SiO3溶液?、跜a(OH)2溶液　④飽和Na2CO3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。根據酸與鹽反應的規(guī)律，CO2通入CaCl2溶液無明顯現象；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溶解度小而結晶析出，故選B。 10．下表中括號內物質是雜質，試將除雜試劑及分離方法填入表內。 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五種物質中均含有同一種非金屬元素，它們能發(fā)生如圖所示的轉化關系，該元素(用R表示)的單質能與NaOH溶液反應生成鹽(Na2RO3)和氫氣。 請回答下列問題： (1)寫出各物質的化學式：A________；B________； C________；D________；E________。 (2)寫出反應①的化學方程式：______________________________________， 該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。 (3)寫出反應④的離子方程式：______________________________________。 (4)寫出反應⑤的離子方程式：_________________________________________。 (5)H2CO3的酸性強于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的單質能與NaOH溶液反應生成鹽(Na2RO3)和氫氣，說明是硅及其化合物之間的轉化?！巴黄瓶?2)”是反應條件“高溫”，A在高溫條件下，能與焦炭、CaCO3發(fā)生反應，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，根據下圖轉化關系，回答下列問題。 (1)A的用途________(任寫一種)，B是________，D是________。 (2)寫出下列反應的化學方程式 ①________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (3)寫出下列反應的離子方程式 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ⑤________________________________________________________________________。 答案　(1)制光導纖維　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知，A是SiO2。SiO2與純堿在高溫下反應生成Na2SiO3和CO2，Na2SiO3與CO2在水中可反應生成H2SiO3，而H2SiO3受熱分解又可生成SiO2，所以A是SiO2，B是Na2SiO3，D是H2SiO3。 13．某實驗小組設計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產物的成分進行探究。 已知：PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應的化學方程式為CO ＋ PdCl2＋ H2O===CO2＋2HCl ＋Pd↓(產生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。 (1)實驗時要通入足夠長時間的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，且經檢測兩氣體產物的物質的量相等，則該反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)該裝置的缺點是 ________________________________________________________________________。 (5)資料表明，上述反應在焦炭過量時會生成副產物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反應后收集到標準狀況下的氣體為13.44 L，假定氣體產物只有CO，固體產物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質的量之比為 ________________________________________________________________________。 (6)設計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)避免空氣中的O2、CO2、水蒸氣對實驗產生干擾 (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)碳與二氧化硅反應要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，故實驗時要通入足夠長時間的N2。(2)根據裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根據元素守恒，碳與二氧化硅反應可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗一氧化碳，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，檢測兩氣體產物的物質的量相等，根據元素守恒可知化學方程式為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物質的量0.3 mol, 8.4 g焦炭物質的量0.7 mol，充分反應后收集到標準狀況下的氣體13.44 L，物質的量0.6 mol，假定氣體產物只有CO，固體產物只有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的物質的量之比為0.2 mol∶0.1 mol＝2∶1。(6)驗證碳酸、硅酸的酸性強弱，產生的CO2氣體先通過飽和碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質氣體，然后再通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應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，同時得到一種可燃性氣體； ②粗硅與干燥的HCl氣體反應制得SiHCl3(Si＋3HClSiHCl3＋H2)； ③SiHCl3與過量的H2在1 100～1 200 ℃的溫度下反應制得純硅，已知SiHCl3能與水劇烈反應，在空氣中易自燃。 請回答： (1)第一步制取粗硅反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________。 (2)粗硅與HCl氣體反應完全后，經冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6 ℃)和HCl(沸點－84.7 ℃)，提純SiHCl3采用的方法為 ________________________________________________________________________。 (3)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應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反應一段時間后，裝置D中觀察到的現象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是 _________________________________________________________，裝置D中發(fā)生反 應的化學方程式是 ________________________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及________________________________________________________________________。 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?、谟泄腆w物質生成　在題給反應溫度下(1 100～1 200 ℃)，普通的玻璃會軟化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl?、叟疟M裝置中的空氣 解析　(3)①因SiHCl3與水強烈反應，故A中產生的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的反應速率。②石英管中產生的物質應為硅，故D中有固體產生，由題給信息，制純硅的反應條件為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反應容易爆炸，故還應排盡裝置中的空氣。