无机非金属材料的主角
硅练习题及答案解析
TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题
1．下列不是水玻璃用途的是( )
A．肥皂填料B．木材防火剂
C．纸板黏胶剂D．建筑装饰材料
解析：水玻璃是Na
2SiO
3
溶液，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
答案：D
2．下列物质中，不含有硅酸盐的是( ) A．水玻璃B．硅芯片C．黏土D．普通水泥
解析：水玻璃是Na
2SiO
3
的水溶液，黏土和普通水泥的主要成分都是硅酸盐，硅芯
片的主要成分是硅。
答案：B
3．SiO
2
属于酸性氧化物的理由主要是( ) A．硅是非金属元素
B．SiO
2
对应的水化物是可溶性弱酸
C．SiO
2
能与强碱反应生成盐和水
D．SiO
2
不能与酸反应
解析：依据酸性氧化物的概念进行判断——能与强碱反应生成盐和水的氧化物。
答案：C
4．下列说法错误的是( )
A．二氧化硅是光导纤维的主要原料
B．硅是信息技术的关键材料
C．陶瓷餐具所用材料为硅酸盐
D．水晶镜片所用原料为硅酸盐
解析：石英、水晶、光导纤维主要成分为SiO
2
。Si用于信息产业及硅光太阳能电池。传统硅酸盐材料是陶瓷、水泥、玻璃，新型无机非金属材料为光导纤维、生物陶瓷等。
答案：D
5．下列物品或设备：①水泥路桥②门窗玻璃③水晶镜片
④石英钟表⑤玛瑙手镯⑥硅太阳能电池⑦光导纤维
⑧计算机芯片。所用材料为SiO
2或要用到SiO
2
的是( )
A．①②③④⑤⑦B．全部C．⑥⑧D．①②⑦⑧
解析： ⑥、⑧用到的材料是Si 而不是SiO 2，其余都用到SiO 2。
答案： A
6．下列反应的离子方程式中，正确的是(多选)( )
A ．二氧化硅和氢氟酸反应：SiO 2＋4H ＋===Si 4＋＋2H 2O
B ．二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiO 2＋2OH －===SiO 2－
3＋H 2O
C ．水玻璃中滴入盐酸：SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓
D ．碳酸钡滴加稀硝酸：CO 2－3＋2H ＋===H 2O ＋CO 2↑
解析： A 中氢氟酸是一种弱酸，不能拆写成离子的形式；D 中碳酸钡是一种难溶性的物质，也不能拆写成离子的形式。
答案： BC
7．高岭土的组成可表示为Al 2Si 2O x (OH)y ，其中x 、y 的数值分别是( )
A ．7,2
B ．5,4
C ．6,3
D ．3,6
解析： 一般利用化合物中化合价代数和等于零的规则来列方程求解。已知化合价：Al 为＋3价，Si 为＋4价，O 为－2价，(OH)为－1价。则2×(＋3)＋2×(＋4)＋x ×(－2)＋y ×(－1)＝0，化简得：2x ＋y ＝14，将各项代入，只有B 项符合该方程。
答案： B
8．CO
2
通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是( )
A．氯化钙溶液B．澄清的石灰水
C．饱和碳酸钠溶液D．硅酸钠溶液
解析：先写出反应方程式，再由产物共存情况确定反应是否发生。因为盐酸的酸性
比碳酸强，所以CO
2通入CaCl
2
溶液中不会析出CaCO
3
沉淀。A符合题意。CO
2
通入澄清的石
灰水中首先会生成白色沉淀CaCO
3，继续通入过量的CO
2
，则生成的CaCO
3
会逐渐溶解生成
无色透明的Ca(HCO
3)
2
。饱和Na
2
CO
3
溶液中通入CO
2
，因生成溶解度较小的酸式碳酸盐
NaH CO
3，可以产生沉淀。CO
2
气体通入Na
2
SiO
3
溶液生成不溶于水的原硅酸或硅酸，会产生
沉淀。
答案：A
9.
如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中发生的主要化学反应为( )
A．CaCO
3＋2HCl===CaCl
2
＋H
2
O＋CO
2
↑
B．NaHCO
3＋HCl===NaCl＋H
2
O＋CO
2
↑
C．Si＋4HF===SiF
4↑＋2H
2
↑
D．SiO
2＋4HF===SiF
4
↑＋2H
2
O
解析：因为玻璃中含有SiO
2，而SiO
2
能与氢氟酸发生反应：SiO
2
＋4HF===SiF
4
↑＋
2H 2O ，所以可以用氢氟酸来刻蚀玻璃。
答案： D
10．下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
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，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C ．SiO 2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D ．除去SiO 2中混有的CaCO 3可加入适量的稀盐酸
解析： 解决此类题目可利用非金属单质及其化合物的相似性进行类推，但同时要注意硅及其化合物有不同于其他非金属及其化合物的特性。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；C 项，SiO 2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应。D 项，SiO 2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO 3，化学方程式为CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋CO 2↑＋H 2O 。
答案： D
二、非选择题
11．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)SiO 2是玻璃的成分之一，SiO 2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为
________________________________________________________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。
(2)用Na
2SiO
3
溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na
2
SiO
3
的用途可作________的原
料。
(3)工业上常用2C＋SiO
2=====
高温
Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的
物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。
解析：(1)SiO
2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO
2
＋2NaOH===Na
2
SiO
3
＋H
2
O。由于
SiO
2
能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。
(2)Na
2SiO
3
的水溶液又称“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。
(3)反应中C被氧化，SiO
2中的Si
＋4
被还原，因此SiO
2
作氧化剂。
答案：(1)SiO
2＋2NaOH===Na
2
SiO
3
＋H
2
O 氢氟酸
(2)防火剂(3)C SiO
2
12．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1 300 ℃时反应获得。
(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填字母)。
A．制气轮机叶片 B．制有色玻璃
C．制永久性模具 D．制造柴油机
(2)画出N的原子结构示意图________，已知得电子能力N>Si，请写出氮化硅的化学式________。
(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式__________________________。
解析：由氮化硅的性质(硬度大、熔点高，化学性质稳定)可判断其用途为A、C、
D。有色玻璃只是在制作玻璃的过程中熔入了有颜色的化合物如Co
2O
3
、Cu
2
O等；因非金属
性N>Si，故在氮化硅中，N显－3价，Si显＋4价，由此可写出其化学式为Si
3N
4
；氮化硅
被氢氟酸腐蚀是由于Si
3N
4
能与HF发生化学反应，由于Si与F有极强的亲合性生成
SiF
4，则另一种产物为NH
3
。
答案：(1)A、C、D
(2) Si
3
N
4
(3)Si
3
N
4
＋12HF===3SiF
4
↑＋4NH
3
↑
13．(2010·吉林高一检测)如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中
B是一种单质，其余物质也都是含B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写空白：
(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。
(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？__________。
(3)写出D→C反应的化学方程式：__________________________。
(4)写出E→D反应的化学方程式：__________________________。
解析：本题的突破口是：“B是一种单质”“B的结构类似金刚石”。据此，容易
推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl
4，因此，A为SiCl
4
。经过分馏提纯
后得到纯净的SiCl
4，SiCl
4
可以被氢气还原得纯净的硅。根据D是B(Si)的氧化物，可知
D为SiO
2
，由此可知其他答案。
答案：(1)SiCl
4SiO
2
H
2
SiO
3
(2)粗硅提纯
(3)SiO
2＋2NaOH===Na
2
SiO
3
＋H
2
O
(4)H
2SiO
3
=====
△
SiO
2
＋H
2
O
14．某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：
①工业上在高温时用C还原SiO
2
可制得Si；
②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO
2
反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物；
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH
4
；
④Si和SiO
2均不能与稀H
2
SO
4
反应；
⑤SiH
4
在空气中自燃。
他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应；再用足量
稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥、最后称量……在稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题：
(1)该小组“实验室制Si”的化学反应方程式是
______________________________________________________________。
(2)写出②的反应方程式：________________________。
(3)该过程中产率比预期低的原因是
________________________________________________________________________。
(4)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是什么？请用必要的文字和化学方程式予以说明：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：①碳可以在高温下还原SiO
2制得Si。反应的化学方程式为SiO
2
＋2C=====
高温
Si
＋2CO↑。
②Mg与SiO
2反应类似于Mg与CO
2
的反应，先生成MgO和Si，Si再和Mg反应生成
Mg
2Si，故可生成MgO和Mg
2
Si。
③Mg
2
Si＋2H
2
SO
4
===2MgSO
4
＋SiH
4
↑
④SiH
4
＋2O
2
===SiO
2
＋2H
2
O。
答案：(1)2C＋SiO
2=====
高温
Si＋2CO↑
(2)SiO
2＋4Mg=====
△
2MgO＋Mg
2
Si
(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁
(4)SiH
4能自燃，而有爆鸣声和火花就是由S iH
4
的自燃引起的，SiH
4
＋2O
2
===SiO
2
＋
2H
2
O