1、课时提升作业 十无机非金属材料的主角硅(45 分钟 100 分)一、选择题(本题包括 10 小题，每题 5 分，共 50 分)1.(2017亳州模拟)常温下，下列不发生反应的一组物质是( )硅与 NaOH 溶液 硅与盐酸 硅与氢氟酸 二氧化硅与碳酸钠 二氧化硅与 NaOH 溶液 二氧化硅与浓硝酸A. B. C. D.【解析】选 D。常温下，Si+2NaOH+H 2O Na2SiO3+2H2，Si+4HF SiF4+2H2，SiO 2+2NaOH Na2SiO3+H2O。【加固训练】(2017茂名模拟)从与 NaOH 溶液反应所得产物(纯净物)类型差异性角度上看，下列四种物质有一种明显不同于其他
2、三种物质，该物质是( )A.SiO2 B.CO2 C.Si D.Al2O3【解析】选 C。硅与 NaOH 溶液反应生成的是氢气与盐(单质与化合物)，另外三种物质与 NaOH 溶液反应生成的是盐与水(均是化合物)。2.(2017泰安模拟)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是( )A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐B.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C.某硅酸盐的化学式为 KAlSi3O8，可用 K2OAl2O36SiO2表示D.高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池【解析】选 C。水晶的主要成分是 SiO2，A 错误；水玻璃是 Na2SiO3溶液
3、，B 错误；高纯度的 SiO2用于制光纤，高纯度的 Si 用于制太阳能电池，D 错误。3.(2017德州模拟)硅及其化合物是重要的无机材料，下列有关说法正确的是( )A.反应 SiO2+2C 2CO+Si，每生成 1 mol Si 转移 4 mol e-B.光纤的主要成分是硅单质，它质量轻且对光的传输能力强C.光纤可以将光能转化为电能，是制造光电池的最佳材料D.陶瓷、水泥、金刚砂及所有的玻璃都是硅酸盐产品【解析】选 A。选项 A 反应中硅元素的化合价由+4 价0 价，故生成1 mol Si 转移 4 mol e-，A 说法正确；光纤是光导纤维的简称，其主要成分是二氧化硅，B 说法错误；制造光电
4、池的材料是晶体硅，C说法错误；金刚砂的主要成分是碳化硅，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，都不是硅酸盐产品，D 说法错误。4.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )A.SiO2属于两性氧化物B.盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C.硅胶吸水后可重复再生D.图中所示转化反应都是氧化还原反应【解析】选 C。SiO 2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错误；Na 2CO3溶液显碱性，不能用带玻璃塞的试剂瓶，B 错误；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应，D 错误。【加固训练】下列变化中，不能一步实现的是( )A.Na2SiO
5、3 H2SiO3B.H2SiO3 SiO2C.SiO2 H2SiO3D.SiO2 Na2SiO3【解析】选C。Na 2SiO3 H2SiO3；H 2SiO3 SiO2，SiO 2 Na2SiO3，SiO 2不与H2O 反应，故不能一步转化为 H2SiO3。5.证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )A.加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出B.加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解C.加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D.先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入氢氧化钠溶液中看其是否溶解【解析】选 D。SiO 2不溶于除氢氟酸以外的酸；
6、CaCO 3溶于盐酸时会有气泡产生，SiO 2能溶于 NaOH 溶液。6.(2017邵阳模拟)下列离子方程式，正确的是( )A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca 2+2OH-+CO2 CaCO3+H 2OB.碳酸钠溶液中加入二氧化硅：C +SiO2 Si +CO2O23 O23C.二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO 2+2OH- Si +H2O23D.硅酸与烧碱溶液中和：H 2SiO3+2OH- Si +2H2OO23【解析】选 D。过量二氧化碳通入澄清石灰水中生成可溶性的碳酸氢钙，A 错误；碳酸钠溶液中加入二氧化硅不反应，B 错误；二氧化硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水，C 错误。7.(2017
7、景德镇模拟)下列实验方案叙述不正确的是( )A.不能用 SiO2与水反应制备 H2SiO3B.SiO2(含杂质 Fe2O3) 滤液 制备 H2SiO3C.同浓度的 Na2CO3溶液的碱性比 Na2SiO3溶液的强，说明酸性H2CO3H2SiO3D.将 CO2通入 Na2SiO3溶液中，根据现象可说明酸性 H2CO3H2SiO3【解析】选 C。SiO 2与水不反应，A 正确；Fe 2O3不与 NaOH 反应，而过滤除去，B 正确；事实上 Na2CO3比 Na2SiO3的水解程度小，碱性弱，C 错误；相对强的酸制相对弱的酸，D 正确。8.将足量的 CO2不断通入 KOH、Ba(OH) 2、KAlO
8、 2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与通入 CO2的体积的关系可表示为( )世纪金榜导学号 30682264【解析】选 C。将 CO2通入 KOH、Ba(OH) 2、KAlO 2的混合溶液中，依次发生如下反应：Ba(OH) 2+CO2 BaCO3+H2O2KOH+CO 2 K2CO3+H2O2KAlO 2+3H2O+CO2 2Al(OH)3+K2CO3K 2CO3+CO2+H2O 2KHCO3BaCO 3+H2O+CO2 Ba(HCO3)2根据沉淀生成和溶解的情况对照图象可知 C 正确。【方法规律】反应顺序的判断方法当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法是先假设与其中的一种组分反应，
9、若产物还能与另一种组分反应，则假设错误，如将 CO2 通入 KOH、Ba(OH) 2 混合溶液中，假设 CO2 先与 KOH 反应，则生成的 K2CO3 会与 Ba(OH)2 继续反应生成 BaCO3，故假设错误，应该是 CO2 先与 Ba(OH)2 反应。9.(2017宁德模拟)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命” 。它可以按下列方法制备：SiO2 Si(粗) SiHCl3 Si(纯)下列说法正确的是( )世纪金榜导学号 30682265A.步骤的化学方程式为 SiO2+C Si+CO2B.步骤中每生成或反应 1 mol Si，转移
10、4 mol 电子C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D.SiHCl3(沸点 33.0)中含有少量的 SiCl4(沸点 67.6)，通过蒸馏(或分馏)可提纯 SiHCl3【解析】选 D。步骤的化学方程式为 SiO2+2C Si+2CO，A 错误；步骤中每生成或反应 1 mol Si，转移 2 mol 电子，B 错误；硅能与氢氟酸反应生成 SiF4和氢气，C 错误。10.(能力挑战题)(2017邯郸模拟)二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。ae是对反应中 SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是( )世纪金榜导学号 30682
11、266SiO 2+2NaOH Na2SiO3+H2OSiO 2+2C Si+2COSiO 2+4HF SiF4+2H 2ONa 2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2SiO 2+3C SiC+2COa.反应中 SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b.反应中 SiO2表现出氧化性c.反应中 SiO2表现了酸性氧化物的通性d.反应符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐e.反应中 SiO2未参加氧化还原反应A.ace B.bde C.cde D.ab【解析】选 B。通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是，因此 a 判断错误，c 判断也错；反应是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，
12、b 判断正确；反应是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d 判断正确；反应中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e 判断正确，所以选项 B 正确。二、非选择题(本题包括 3 小题，共 50 分)11.(16 分)(2017黄石模拟)氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷，因其具有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。工业上普遍用下列流程进行生产：(1)SiO 2和 C 反应除了得到粗硅外，还有可能得到一种硬度也很大的物质，是生成粗硅还是生成该物质主要是由_决定的。(2)反应的条件是_。(3)写出反应的化学方程式：_。(4)A 中可
13、能的杂质有_。(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热，得到纯度较高的氮化硅，其反应的化学方程式为_。【解析】SiO 2与 C 在高温下反应，会因 C 的用量不同而使产物不同：SiO2+2C Si+2CO或 SiO2+3C SiC+2CO；反应的条件是高温和隔绝空气；反应的化学方程式：3CuO+2NH 3 3Cu+N2+3H2O；A中可能的杂质有 NH3和 H2O；得到纯度较高的氮化硅的化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl。答案：(1)C 的用量 (2)高温和隔绝空气(3)3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O(4)NH3 和 H2O(5)3Si
14、Cl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl12.(18 分)某化学兴趣小组的成员捡到一块矿石，观察外观发现该矿石坚硬且呈红褐色，投入水中没有任何变化，再向水中加浓盐酸至过量，矿石部分溶解，并有大量无色气体生成。学生猜测该矿石可能由 CaCO3、SiO 2、Fe 2O3三种成分组成，试设计实验证明 CaCO3以外的两种成分。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、滴管、药匙、漏斗、漏斗架；2 molL-1盐酸、2 molL-1NaOH 溶液、2%KSCN 溶液。 世纪金榜导学号 30682267(1)将实验方案用以下流程示意图表示，试写出每步所用试剂名称或化学式。试剂_；试剂_；试剂_。(
15、2)如果猜测是成立的，试根据上述实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。编号 实验操作 预期现象和结论取适量矿石研细，加足量 2 molL-1盐酸有大量无色气体生成，得棕黄色溶液，且仍有少量固体残留【解析】由于矿石的成分为 CaCO3、Fe 2O3、SiO 2，依据三者的化学性质设计的实验流程为答案：(1)2%KSCN 溶液 2 molL-1NaOH 溶液2 molL-1 盐酸(2) 向溶液中滴入几滴 KSCN 溶液溶液变成红色，说明矿石中有 Fe2O3向残渣中加入 2 molL-1NaOH 溶液残渣溶解，得无色溶液向溶液中加入少量 2 molL-1 的盐酸产生白色沉淀，说明矿石中含有 SiO
16、213.(16 分)(能力挑战题)(2017郑州模拟)未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。这类材料中研究较多的是化合物 G。 世纪金榜导学号 30682268(1)化合物 G 的相对分子质量为 140，G 中硅元素的质量分数为60%，另有元素 Y。G 可以由化合物 E(含两种元素)与 NH3反应而生成，同时产生 HCl 气体。请推断：化合物 G 的化学式为_。1 mol NH3和 0.75 mol E 恰好完全反应生成 G 和 HCl，则化合物E 的分子式为_。(2)粉末状 G 能够与空气中的氧气和水作用，所得产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃的主要原料。与氧
17、气反应所得的产物还有一种单质，与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物。请写出化合物 G 与水反应的化学方程式_。(3)为了使化合物 G 能成为新一代汽车发动机材料，现采用常压下在G 中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品名叫“赛伦” ，化学通式可表达为 Si6-xAlxOxY8-x。在接近于 1 700时 x 的极限值约为 4.0，在 1 400时x 为 2.0，以保持整个化合物呈电中性。试问：赛伦中 Y 元素的化合价为_。【解析】(1)G 中 Si 的原子数为 =3，另一种元素不可能14060%28是氢，而是氮，氮的原子数为 =4，故 G
18、的化学式为14040%14Si3N4。E 分子中只有一个硅原子，故其分子式为 SiCl4。(2)由题意知 Si3N4 与 H2O 反应生成 SiO2 和 NH3。(3)Si 为+4 价，Al 为+3 价，O 为-2 价，当 x=4 时代入得 Y 的化合价 a：24+43+(-2)4+a4=0，a=-3 价。答案：(1)Si 3N4 SiCl 4(2)Si3N4+6H2O 3SiO2+4NH3(3)-3 价【互动探究】(1)写出(2)中 G 与氧气反应的化学方程式。提示：由计算知 G 为 Si3N4，由题中(2)可知 Si3N4与氧气反应生成SiO2和 N2，化学方程式为 Si3N4+3O2 3SiO2+2N2。(2)根据上题写出 G 与氢氟酸反应的化学方程式。提示：由题意知 Si3N4与 H2O 反应生成 SiO2和 NH3，SiO 2和 NH3分别与 HF 反应生成 SiF4和 NH4F，故化学方程式为Si3N4+16HF 4NH4F+3SiF4。
