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第1節(jié) 硅 無機非金屬材料 [課后達標檢測] 一、選擇題 1．下列物質性質與用途對應關系正確的是(　　) 選項 性質 用途 A 硅酸鈉化學性質穩(wěn)定 用作木材防火劑 B 硅膠具有吸附水分的能力 用作半導體材料 C 二氧化硅硬度大、熔點高 用氫氟酸在玻璃上刻花紋 D 焦炭具有可燃性 焦炭還原二氧化硅冶煉粗硅 解析：選A。硅膠吸附水，可作干燥劑，B錯誤；二氧化硅硬度大，與氫氟酸和玻璃反應無關，C錯誤；焦炭具有可燃性，與焦炭還原二氧化硅無關，D錯誤。 2．常溫下，下列不發(fā)生反應的一組物質是(　　) ①硅與NaOH溶液　②硅與鹽酸?、酃枧c氫氟酸 ④二氧化硅與碳酸鈉?、荻趸枧cNaOH溶液 ⑥二氧化硅與濃硝酸 A．①②④　　　　　　　　　 B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 解析：選D。常溫下，①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 3．下列變化中，不能一步實現的是(　　) A．Na2SiO3―→H2SiO3 B．H2SiO3―→SiO2 C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3 解析：選C。Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不與H2O反應，故不能一步轉化為H2SiO3。 4．(2019天津河西區(qū)質檢)下列說法正確的是(　　) A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，都是共價化合物 B．為防止月餅等富脂食品氧化變質，可在包裝袋中放入硅膠 C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3雜質，可通入少量CO2后過濾 D．SiO2中含Al2O3雜質，可加入足量NaOH溶液然后過濾除去 解析：選A。SiO2、CO2分別為H2SiO3、H2CO3對應的酸性氧化物，都是共價化合物，A項正確；硅膠具有吸水性，可以防止食品受潮，不能防止食品氧化變質，B項錯誤；除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3雜質，應通入足量CO2，發(fā)生反應：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，C項錯誤；SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應，應加入稀鹽酸后過濾，D項錯誤。 5．(2019九江七校聯考)下列敘述正確的是(　　) A．利用高純度二氧化硅可以制成光電池，將光能轉化為電能 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同 D．玻璃熔爐中出來的氣體的主要成分是二氧化碳 解析：選D。光電池是利用高純度硅制成；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，會與氫氟酸反應；石灰抹墻發(fā)生反應CO2＋Ca(OH)2===CaCO3＋H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生一系列變化而凝固變硬。 6．下列離子方程式不正確的是(　　) A．石英與燒堿反應：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．硅與燒堿反應：Si＋2OH－===SiO＋H2↑ C．硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓ D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ 解析：選B。硅與燒堿溶液反應時，H2O參與反應：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。 7．(2019臨沂模擬)據報道，科學家通過對稻殼進行控制性焚燒熱解，從中提取一種叫做生物質納米結構二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關于二氧化硅的說法正確的是(　　) A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅屬于酸性氧化物 B．將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸 C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的強 D．水晶是比較純凈的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸鹽 解析：選B。二氧化硅為酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；沙子的主要成分是二氧化硅。 8．在水玻璃中通入少量的CO2氣體，充分反應后加熱蒸干，再高溫充分灼燒，冷卻后所得的固體物質為(　　) A．Na2SiO3 B．Na2SiO3與Na2CO3 C．SiO2與Na2CO3 D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3 解析：選A。通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3，高溫充分灼燒又發(fā)生反應：H2SiO3SiO2＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 9．(2019龍巖教學質量檢查)“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法中正確的是(　　) A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品 B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英 C．硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高 D．高溫結構陶瓷的主要成分也為硅酸鹽 解析：選C。陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽制品，A項錯誤；純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項錯誤；硅酸鹽制品的性質穩(wěn)定、熔點較高，C項正確；高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，其主要成分不是硅酸鹽，D項錯誤。 二、非選擇題 10．如圖所示物質的轉化關系中，A是一種固體單質，E是一種白色沉淀。 請回答下列問題： (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)A和a溶液反應的離子方程式是_________________________________________。 (4)C和過量的鹽酸反應的離子方程式是_____________________________________。 解析：C與過量的鹽酸反應生成白色沉淀E，則E可能是硅酸或氯化銀，若E是氯化銀，則C是硝酸銀，A為銀，則根據已有知識，銀可以與硝酸反應生成硝酸銀，B為氧化銀，D為水，不符合框圖中ED的轉化關系。則E只能為硅酸，則C為硅酸鹽，A為硅，a溶液為強堿的水溶液，進一步推出B為二氧化硅。 答案：(1)SiO2　光導纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 11．晶體硅(熔點1 410 ℃)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅的過程如下： Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純) (1)工業(yè)上用焦炭與石英砂在高溫下反應制取粗硅，其反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 該反應中的氧化劑是________，還原劑是________。 (2)用焦炭和石英砂制取粗硅為什么要隔絕空氣進行？ ________________________________________________________________________。 (3)粗硅與Cl2加熱到460 ℃時發(fā)生反應，寫出該反應的化學方程式：____________。 (4)在1 100 ℃時，SiCl4被H2還原的化學方程式為____________________________。 (5)石英既能與NaOH溶液反應，又能與氫氟酸反應，它是兩性氧化物嗎？________。試分別寫出它與NaOH溶液、氫氟酸發(fā)生反應的化學方程式：_______________________。 (6)中學化學中能與NaOH溶液反應生成H2的單質有哪些？________。試分別寫出反應的化學方程式：_____________________________________________________________。 (7)陶瓷、水泥、玻璃是常用的硅酸鹽材料，生產普通玻璃的主要原料是 ________________________________________________________________________。 答案：(1)SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑　SiO2　C (2)高溫下，焦炭和粗硅均能與空氣中的氧氣發(fā)生反應 (3)Si＋2Cl2SiCl4 (4)2H2＋SiCl4Si＋4HCl (5)不是　SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (6)Al和Si 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (7)石英砂、純堿和石灰石 12．以磷礦石、石英、氯化氫等為原料生產白炭黑(SiO2nH2O)、磷及甲醇，下列工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。 (1)上述反應中，屬于置換反應的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”或“Ⅴ”)。 (2)高溫下進行反應Ⅱ的化學方程式為____________________________________；固體廢棄物CaSiO3可用于______________________________。 (3)反應Ⅲ需在高溫、隔絕氧氣和無水條件下進行，其原因是_____________________。 解析：反應Ⅰ為SiO2＋2CSi＋2CO↑。從圖中可以看出，反應Ⅱ的反應物為SiO2、C和Ca3(PO4)2，產物為CO、P和CaSiO3。反應Ⅲ為Si＋3HClSiHCl3＋H2。反應Ⅳ的反應物有SiHCl3和H2O，產物有HCl、H2和SiO2nH2O。反應Ⅴ為CO＋2H2===CH3OH。(1)置換反應是單質與化合物反應生成另一種單質和另一種化合物，只有反應Ⅰ、Ⅲ 符合。(3)反應Ⅲ產生H2，若與O2混合會引起爆炸。從流程圖中的反應Ⅳ可知，SiHCl3可以與H2O反應，所以反應Ⅲ必須在無水條件下進行。 答案：(1)Ⅰ、Ⅲ (2)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO23CaSiO3＋2P＋5CO↑ 生產水泥、磚瓦或作為建筑材料等 (3)SiHCl3會水解，同時產生的H2與O2混合會發(fā)生爆炸 13．(2019廈門十中月考)某同學為了驗證碳和硅兩種元素非金屬性的相對強弱，用下圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗)。 實驗操作步驟： Ⅰ.打開彈簧夾1，關閉彈簧夾2，并打開活塞a，滴加鹽酸。 Ⅱ.A中看到白色沉淀時…關閉活塞a。 請回答： (1)B中反應的離子方程式是___________________________。 (2)通過步驟Ⅰ、Ⅱ得知鹽酸具有的性質是________(填字母)。 A．揮發(fā)性 B．還原性 C．氧化性 D．酸性 (3)C裝置的作用是________________，X是________(寫化學式)。 (4)為了驗證碳的非金屬性強于硅，步驟Ⅱ中未寫的操作和現象是________________，D中反應的化學方程式是______________________________。 (5)碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因是_______________________________________(從原子結構角度加以解釋)。 解析：B中CaCO3與鹽酸反應的離子方程式為CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反應表明鹽酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此現象表明鹽酸具有揮發(fā)性。C裝置是用飽和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl氣體，以保證與Na2SiO3溶液反應生成白色膠狀沉淀的是CO2，此反應的化學方程式為CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，從而說明碳酸的酸性強于硅酸，進而證明碳的非金屬性強于硅。 答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O (2)AD　(3)除HCl氣體　NaHCO3 (4)打開彈簧夾2，關閉彈簧夾1，當D中出現白色膠狀沉淀后　Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 (5)碳和硅位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱 14．(2017高考全國卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示： 回答下列問題： (1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________，還可使用____________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是____________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為_____________________________________________________。 (3)加氨水過程中加熱的目的是__________________________________。 沉淀B的主要成分為____________、______________(寫化學式)。 (4)草酸鈣沉淀經稀H2SO4處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應為MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。實驗中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時消耗了 0.050 0 molL－1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質量分數為____________。 解析：(1)水泥熟料中的CaO和鐵、鋁、鎂等金屬的氧化物均能溶于鹽酸，加入硝酸能將水泥樣品中可能含有的Fe2＋氧化為Fe3＋，為了不引入新雜質，還可用H2O2代替硝酸。(2)根據圖示流程可知，不溶于鹽酸和硝酸的沉淀A為SiO2(或H2SiO3)，SiO2(或H2SiO3)能溶于弱酸氫氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水調節(jié)溶液的pH＝4～5的過程中加熱，能防止膠體生成，易沉淀分離，結合流程圖可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根據反應中轉移電子數相等可找出關系式2MnO～5H2C2O4，結合消耗KMnO4溶液的濃度和體積可求出n(H2C2O4)＝＝4.510－3mol，則該水泥樣品中鈣的質量分數為100%＝45.0%。 答案：(1)將樣品中可能存在的Fe2＋氧化為Fe3＋　H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止膠體生成，易沉淀分離　Al(OH)3　Fe(OH)3 (4)45.0%