1、1第 2 课时 硅酸盐和硅单质【基础篇】题组一 Si 的性质1硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中，正确的是( )A上图是常见于汽车中的小摆件“苹果花” ，它的动力是以 Si 为原料制作的太阳能电池B晶体硅主要用途是制造光导纤维C硅是地壳中含量最多的元素D硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在答案 A解析 晶体硅是良好的半导体材料，主要用途是制作太阳能电池、集成电路，A 正确、B 错误；氧是地壳中含量最多的元素，C 错误；硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在，D 错误。2下列物质的用途不正确的是( )A硅是制造光导纤维的材料2B硅是制造太阳能电池的常用材料C二氧化硅是
2、制取粗硅的原料D水玻璃可用作木材防火剂答案 A解析 光导纤维的成分是 SiO2，A 错误；硅是制造太阳能电池板的常用材料，B 正确；工业上常用 SiO2和碳反应制取硅，C 正确；水玻璃是硅酸钠的水溶液，具有防火性，D 正确。3下列物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是 ( )晶体硅 金属铝 石墨 晶体锗 金刚石A只有 B只有C和 D和答案 D解析 Si、Ge 均能导电，可作半导体材料；Al 是电的良导体；石墨也能导电，但不能作半导体材料；金刚石不导电。4下列有关硅及其化合物的说法不正确的是( )A晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B常温下，硅的化学性质稳定，自然界中的硅主要以氧化物及硅
3、酸盐的形式存在CSiO 2是一种酸性氧化物，能够与强碱反应生成相应的盐D除去 SiO2中混有的 CaCO3可加入适量的稀盐酸，然后再过滤答案 A解析 A 项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质，其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；B 项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；D 项，SiO 2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的 CaCO3，化学方程式为 CaCO32HCl= =CaCl2CO 2H 2O，然后再过滤。35制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO 2(石英砂)2C(焦炭) Si(粗硅)2CO，= = =
4、 = =高 温 Si(粗硅)2Cl 2 SiCl4，= = = = =高 温 SiCl 42H 2 Si(纯硅)4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的= = = = =高 温 是( )A为置换反应B均为氧化还原反应C为化合反应D三个反应的反应物中硅元素均被还原答案 D解析 在反应中 Si 元素化合价升高，被氧化。6将铁、铝、硅的混合物分为等质量的两份，一份跟足量的 NaOH 溶液反应，另一份跟足量稀 H2SO4反应，最终产生的 H2一样多，则铁与硅物质的量之比为( )A21 B41C11 D31答案 A解析 将混合物分为两等份，设每份中 Fe、Al、Si 的物质的量分别为 x mol、
5、 y mol、 z mol。一份跟足量 NaOH 溶液反应时只有 Al 和 Si 反应。2Al 2NaOH2H 2O=2NaAlO2 3H 22 3y mol y mol32Si 2NaOHH 2O=Na2SiO3 2H 21 24z mol 2z mol所以和 NaOH 溶液反应放出气体共( y2 z) mol。32一份跟足量稀 H2SO4反应时只有 Fe 和 Al 反应。Fe H 2SO4=FeSO4H 21 1x mol x mol2Al 3H 2SO4=Al2(SO4)33H 22 3y mol y mol32所以和稀 H2SO4反应产生的气体为( x y) mol。32由题意知： y
6、2 z x y32 32所以 x2 z，即混合物中 Fe 与 Si 的物质的量之比为 21。题组二 硅酸盐7下列叙述正确的是( )ANa 2SiO3是硅酸盐，但不能溶于水B电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐C建筑工业常用水玻璃作黏合剂D用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火答案 C解析 Na 2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。58下列关于硅酸盐工业的叙述正确的是( )A普通玻璃的主要成分可以表示为 Na2OCaO6SiO2，说明玻璃为纯净物B陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
7、C制玻璃、水泥时都用到了石灰石和黏土D制玻璃的过程中发生了反应：Na 2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2，说明酸性：= = = = =高 温 H2SiO3H2CO3答案 B解析 普通玻璃的主要成分可以表示为 Na2OCaO6SiO2，还含有其他杂质，因此玻璃属于混合物，A 错误；陶瓷、玻璃、水泥都属于传统的硅酸盐产品，B 正确；制造玻璃的主要原料是石灰石、纯碱和石英，制造水泥的主要原料是石灰石、黏土和辅助原料，C 错误；反应 Na2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2，不是在溶液中进行的，利用的是难挥= = = = =高 温 发性酸制备易挥发性酸原理，事实上碳酸的酸性强于硅酸的酸性
8、，在溶液中碳酸可以制备硅酸，D 错误。题组三 CO 2、SiO 2及其盐性质应用9将过量的 CO2分别通入：CaCl 2溶液 浓 Na2SiO3溶液 Ca(OH) 2溶液 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A BC D答案 B解析 CO 2溶于水：CO 2H 2O=H2CO3，H 2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO 2通入 CaCl2溶液无明显现象；过量的 CO2通入浓 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO 2通入 Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2CO 2=CaCO3H 2O，CaCO 3H 2OCO 2=Ca(HCO3
9、)2，最终生成 Ca(HCO3)2 而无沉淀；过量 CO2通入饱和 Na2CO3溶液中：Na 2CO3H 2OCO 2=2NaHCO3，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选 B。10下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内。6混合物 SiO2(Si) CO2(SO2) NaHCO3(Na2SiO3) SiO2(NaCl)除杂试剂除杂方法答案 混合物 SiO2(Si) CO2(SO2) NaHCO3 (Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂 氧气饱和 NaHCO3溶液通入足量CO2水除杂方法 加热 洗气 过滤 过滤解析 SiO 2(Si)：Si 与
10、 O2在加热条件下生成 SiO2而除去 Si；CO 2(SO2)：可通入饱和NaHCO3溶液；NaHCO 3(Na2SiO3)：通入足量 CO2气体；SiO 2(NaCl )：溶于水过滤。【提升篇】11A、B、C、D、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用 R 表示)的单质能与 NaOH 溶液反应生成盐(Na 2RO3)和氢气。请回答下列问题：(1)写出各物质的化学式：A_；B_；C_；D_；E_。(2)写出反应的化学方程式：_，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(3)写出反应的离子方程式：_。(4)写出反应的离子方程式：_。7(5)H2CO3的
11、酸性强于 E 的，请用离子方程式予以证明：_。答案 (1)SiO 2 CaSiO 3 Na 2SiO3 Si H 2SiO3(2)SiO22C Si2CO 12= = = = =高 温 (3)Si2OH H 2O=SiO 2H 223(4)SiO Ca 2 =CaSiO323(5)SiO CO 2H 2O=H2SiO3CO23 23解析 解答本题的“突破口(1)”是非金属元素 R 的单质能与 NaOH 溶液反应生成盐(Na 2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。 “突破口(2)”是反应条件“高温” ，A 在高温条件下，能与焦炭、CaCO 3发生反应，则 A 为 SiO2。从而推知 B
12、 为 CaSiO3，C 为 Na2SiO3，D 为Si，E 为 H2SiO3。12已知 A 是一种装饰品的主要成分，根据下图转化关系，回答下列问题。(1)A 的用途_(任写一种)，B 是_，D 是_。(2)写出下列反应的化学方程式_。_。(3)写出下列反应的离子方程式_。_。_。8答案 (1)制光导纤维 Na 2SiO3 H 2SiO3(2)Na 2CO3SiO 2 Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 H 2SiO3 H2OSiO 2= = = = = (3)CO 2H 2OSiO =CO H 2SiO323 23SiO 22OH =SiO H 2O23SiO 2H =H2SiO3
13、23解析 由 A 是一种装饰品的主要成分，高温下能与纯碱反应知，A 是 SiO2。SiO 2与纯碱在高温下反应生成 Na2SiO3和 CO2，Na 2SiO3与 CO2在水中可反应生成 H2SiO3，而 H2SiO3受热分解又可生成 SiO2，所以 A 是 SiO2，B 是 Na2SiO3，D 是 H2SiO3。13某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl 2溶液可用于检验 CO，反应的化学方程式为 CO PdCl2 H2O=CO22HCl Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)实验时要通入足够长时间的 N2，其原因是_。(2)装置 B 的作
14、用是_。(3)装置 C、D 中所盛试剂分别为_、_，若装置 C、D 中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_9_。(4)该装置的缺点是_。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物 SiC。取 18 g SiO2和 8.4 g 焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体为 13.44 L，假定气体产物只有 CO，固体产物只有 Si 和SiC，则 Si 和 SiC 的物质的量之比为_。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_。答案 (1)避免空气中的 O2、CO 2、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水 PdCl 2溶液 3SiO 24
15、C 2CO22CO3Si= = = = =高 温 (4)无尾气吸收装置(5)21(6)向 Na2SiO3溶液中通入 CO2气体，溶液变浑浊解析 (1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，故实验时要通入足够长时间的 N2。(2)根据装置图可知，B 装置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以 C 装置用来检验有没有二氧化碳，D 装置用来检验一氧化碳，所以置C、D 中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl 2溶液；若装置 C、D 中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产
16、物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为 3SiO24C= =2CO22CO3Si。(4)一氧化碳有毒，又能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将 CO 吸收。(5)取 18 g SiO2物质的量 0.3 mol, 8.4 g 焦炭物质的量 0.7 mol，充分反应后收集到标准状况下的气体 13.44 L，物质的量 0.6 mol，假定气体产物只有 CO，固体产物只有 Si 和 SiC，10SiO2 2C 2CO Si，= = = = =高 温 0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 molSi C SiC= = = = =高 温 0.1 mol 0.1 mol 0.1
17、 mol得到 Si 和 SiC 的物质的量之比为 0.2 mol0.1 mol21。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的 CO2气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应 CO2H 2ONa 2SiO3= Na2CO3H 2SiO3，说明酸性 H2CO3H2SiO3。14晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；粗硅与干燥的 HCl 气体反应制得 SiHCl3(Si3HCl SiHCl3H 2)；= = = = =250 300 铜 粉SiHCl 3与过量的 H2在 1 1001 200 的温度下反应制得纯硅，已知 SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。请回答：(1)第一步制取粗硅反应的化学方程式为_。(2)粗硅与 HCl 气体反应完全后，经冷凝得到的 SiHCl3(沸点 33.0 )中含有少量 SiCl4(沸点 57.6 )和 HCl(沸点84.7 )，提纯 SiHCl3采用的方法为_。(3)实验室用 SiHCl3与过量的 H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：装置 B 中的试剂是_，装置 C 中的烧杯需要加热，目的是
