2018版高中化學 第四章 非金屬及其化合物 學業(yè)分層測評18 無機非金屬材料的主角——硅 新人教版必修1.doc

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學業(yè)分層測評(十八) 富集在海水中的元素——氯 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．下列有關(guān)硅的敘述中，正確的是(　　) A．硅只有在高溫下才能跟氫氣起化合反應，單質(zhì)硅有多種不同的結(jié)構(gòu) B．硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位 C．硅的化學性質(zhì)不活潑，在常溫下只與Cl2、F2、HF、強堿反應 D．硅在電子工業(yè)中，是最重要的半導體材料，也是制造光導纖維的原料 【解析】　A項正確，硅的化學性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不易與氫氣、氧氣、氯氣等反應；B項不正確，氧元素在地殼中的含量居第一位；C項不正確，硅的化學性質(zhì)不活潑，但可與F2、氫氟酸和強堿等反應，不與Cl2、O2反應；D項不正確，通常用天然的石英作為光導纖維的原料。 【答案】　A 2．下列有關(guān)硅及其化合物的說法正確的是(　　) 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(zhì)穩(wěn)定，所以自然界中的硅大部分以游離態(tài)存在 C．SiO2是一種酸性氧化物，能夠與水反應生成相應的酸 D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸 【解析】　A項，晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質(zhì)；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(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。C項，SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不與水反應。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。 【答案】　D 3．硅被譽為無機非金屬材料的主角。下列物品用到硅單質(zhì)的是(　　) A．陶瓷餐具　　　　　　 B．石英鐘表 C．計算機芯片 D．光導纖維 【解析】　晶體硅可用作計算機芯片。 【答案】　C 4．證明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正確方法是(　　) A．加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出 B．加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解 C．加熱至高溫，觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成 D．先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)，若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解 【解析】　二氧化硅不溶于鹽酸但溶于NaOH溶液。碳酸鈣難溶于水但溶于鹽酸且放出二氧化碳氣體，所以，在生石灰樣品中加入足量鹽酸產(chǎn)生氣泡可證明含有石灰石，反應后有不溶物剩余，將該不溶物投入NaOH溶液，不溶物溶解，可證明生石灰樣品中含有二氧化硅。 【答案】　D 5．硅及其化合物是重要的無機材料，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．反應SiO2＋2C2CO↑＋Si，每生成1 mol Si轉(zhuǎn)移4 mol e－ B．光纖的主要成分是硅單質(zhì)，它質(zhì)量輕且對光的傳輸能力強 C．光纖可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，是制造光電池的最佳材料 D．陶瓷、水泥、金剛砂及所有的玻璃都是硅酸鹽產(chǎn)品 【解析】　標出選項A反應前后元素的化合價，分析反應前后化合價的變化，可知A說法正確；光纖是光導纖維的簡稱，其主要成分是二氧化硅，B說法錯誤；制造光電池的材料是晶體硅，C說法錯誤；金剛砂的主要成分是碳化硅，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，都不是硅酸鹽產(chǎn)品，故D說法錯誤。 【答案】　A 6．下列離子方程式中，不正確的是(　　) A．石英與燒堿溶液反應：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．向燒堿溶液中通入過量的CO2：CO2＋2OH－===CO＋H2O C．向硅酸鈉溶液中加入鹽酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ D．水玻璃中通入過量CO2：SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO 【解析】　B項中通入過量CO2，離子方程式應為：CO2(過量)＋OH－===HCO。 【答案】　B 7．昆侖玉的成分可簡單看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，則其用氧化物的形式可表示為(　　) A．CaOMgOSiO2H2O B．2CaO5MgO8SiO2H2O C．2CaOMgOSiO22H2O D．5CaO2MgO8SiO2H2O 【解析】　按照硅酸鹽改寫為氧化物的原則，依次寫出“活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→SiO2→H2O”即得：2CaO5MgO8SiO2H2O。 【答案】　B 8．歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然於碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不正確的是(　　) A．可用氧化物形式表示為BaOCuO2SiO2 B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色 C．易溶解于強酸和強堿 D．x等于6 【解析】　據(jù)化合價之和等于零可知x＝6，硅酸銅鋇可表示為BaOCuO2SiO2，它性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色，不易溶于強酸、強堿。 【答案】　C 9．世界著名的科技史專家、英國劍橋大學的李約瑟博士考證說：“中國至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)普通玻璃的說法不正確的是(　　) A．制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英砂 B．玻璃在加熱熔化時有固定的熔點 C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起 【解析】　普通玻璃以純堿、石灰石和石英砂為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，A正確；玻璃是混合物，沒有固定的熔點，B錯誤；普通玻璃的大致組成為：Na2OCaO6SiO2，C正確；二氧化硅易與堿液反應生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強的黏合性，因此盛NaOH等強堿性溶液的試劑瓶不得用玻璃塞，D正確。 【答案】　B 10．下表中括號內(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 (CaCO3) CO2 (SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2 (NaCl) 除雜 試劑 除雜 方法 【解析】　SiO2(CaCO3)：可利用SiO2不溶于鹽酸而CaCO3溶于鹽酸除去CaCO3；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。 【答案】　 混合物 SiO2 (CaCO3) CO2 (SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2 (NaCl) 除雜 試劑 鹽酸 飽和 NaHCO3 溶液 通入足量 CO2氣體 水 除雜 方法 過濾 洗氣 過濾 過濾 11.A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。 請?zhí)羁眨? (1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________，它的最高化合價為________。 (2)B的化學式為______________________________________________， B和碳反應生成A和E的化學方程式為______________________________ _______________________________________________________________。 (3)C的化學式為________，D的化學式為____________。 【解析】　“A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似”是做此題的關(guān)鍵。由此可以得出A為Si，B為SiO2。SiO2在高溫的條件下與氧化鈣反應得到的是C，即硅酸鈣；SiO2與氫氧化鈉溶液反應得到D，是硅酸鈉溶液。從框圖中可以得出E應是CO。 【答案】　(1)?。? (2)SiO2　SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)CaSiO3　Na2SiO3 12．在下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 據(jù)此填寫： (1)B的化學式是________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應的離子方程式是_________________________________ ______________________________________________________________。 (3)C和過量鹽酸反應的離子方程式是________________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　A是固體單質(zhì)，則B是A的氧化物，E是一種白色沉淀，根據(jù)框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在過量鹽酸中生成的白色沉淀除AgCl外即是H2SiO3，但AgCl加熱分解時并不會產(chǎn)生氧化物，E為H2SiO3，符合題意。則B為SiO2，A為Si，C為Na2SiO3，D為H2O，F(xiàn)為H2。 【答案】　(1)SiO2　制光導纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ [能力提升] 13．某溶液中可能含有OH－、CO、AlO、SiO、SO、Na＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋等離子。向該溶液中加入一定物質(zhì)的量濃度的鹽酸時，生成沉淀的物質(zhì)的量隨鹽酸體積的變化關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．原溶液中一定含有Na2SO4 B．反應最終形成的溶液中的溶質(zhì)為NaCl C．原溶液中一定含有的陰離子有OH－、CO、AlO、SiO D．原溶液中含有CO與AlO的物質(zhì)的量之比為1∶1 【解析】　根據(jù)題圖分析可知，開始沒有沉淀生成，說明加入的鹽酸和溶液中的堿反應，則溶液中一定含有OH－，則與OH－不能共存的離子為Fe3＋、Mg2＋、Al3＋，即該溶液中一定不含F(xiàn)e3＋、Mg2＋、Al3＋；根據(jù)溶液呈電中性可知，溶液中一定含有Na＋。隨后反應生成沉淀逐漸增多，說明AlO、SiO和H＋反應生成氫氧化鋁沉淀和硅酸沉淀，繼續(xù)加入鹽酸沉淀量不變，消耗鹽酸的離子只能是CO，反應完后繼續(xù)加入鹽酸，沉淀逐漸減少至不再改變，進一步證明沉淀是氫氧化鋁和硅酸，氫氧化鋁沉淀溶于鹽酸，最后剩余的沉淀是硅酸；不能確定SO是否存在，則原溶液中不一定含有Na2SO4，故A錯誤；反應最終形成的溶液中的溶質(zhì)為NaCl和AlCl3，故B錯誤；由前面分析可判斷原溶液中一定含有的陰離子：OH－、SiO、AlO、CO，故C正確；依據(jù)題圖可知與CO反應的鹽酸為2體積，CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，氫氧化鋁溶解消耗的鹽酸為4體積，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，則原溶液中含有CO與AlO的物質(zhì)的量之比為3∶4，故D錯誤。 【答案】　C 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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； ②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應制得純硅。 已知SiHCl3能與H2O劇烈反應，在空氣中易自燃。請回答下列問題： (1)第①步制備粗硅的化學反應方程式為_____________________________ ____________________________________________________________。 (2)用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置均已略去)： ①裝置B中的試劑是________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_____________________________________________________________。 ②反應一段時間后，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)生反應的化學方程式為_________________________________ ______________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性、控制好反應溫度以及___________________________________________________。 【解析】　(1)根據(jù)題給信息，粗硅可以用碳還原二氧化硅的方法制得，反應方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)①因SiHCl3與水劇烈反應，故A中產(chǎn)生的H2必須干燥，B中液體為濃硫酸，且C中燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl3汽化，加快與H2的反應。②制取純硅的反應條件為1 000～1 100 ℃，此溫度下普通玻璃易軟化。③因高溫下H2與O2易反應而爆炸，故還應排盡裝置中的空氣。 【答案】　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　在反應溫度下，普通玻璃會軟化 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ③排盡裝置中的空氣