4-1-3《硅单质》必修1化学同步练习(名师解析)(人教版必修1)
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第4章 4.1 三1．科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。
下列关于硅的说法中正确的是() A．地壳中硅的含量稀少B．自然界中存在大量单质硅C．高纯度的硅被用于制作计算机芯片D．光导纤维的主要成分是Si【答案】C【解析】地壳中硅的含量很高，仅次于氧，但由于硅是亲氧元素，故硅在自然界中均以化合态存在；高纯度的单质硅常被用作计算机芯片；光导纤维的主要成分是SiO2。
2．常温下不与硅反应的物质是() A．氢氟酸B．NaOH溶液C．浓H2SO4D．氟气【答案】C【解析】硅单质的性质。
3．目前，科学界拟合成一种“二重结构”的球形分子，即把足球型C60分子容纳在足球型Si60分子中，外面的Si原子与里面的C原子一一相互结合，下列关于这种分子的叙述不正确的是() A．是两种单质组成的混合物B．相对分子质量为2400C．是一种化合物D．该物质不能导电【答案】A【解析】该化合物的化学式为Si60C60相对分子质量为2 400。
4．下列有关物质的用途(括号内为用途)，错误的是() A．硅(半导体材料) B．二氧化硅(制光导纤维)C．水玻璃(用作黏合剂) D．单质硅(作耐火材料)【答案】D【解析】Si的熔点比SiO2的熔点低。
5．硅元素在自然界的主要存在形式是() A．晶体硅B．二氧化硅C．硅酸D．硅酸盐【答案】D【解析】主要存在为硅酸盐。
6．已知Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑， 2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。
有一根粗铝含铁和硅两种杂质，取两份等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和稀NaOH 溶液中，放出等质量的H 2，则该粗铝中铁和硅的关系是( )①物质的量之比为1∶2 ②物质的量之比是3∶1 ③质量之比是2∶1 ④质量之比是4∶1 A ．②④ B ．②③ C ．①④D ．只有④【答案】D7．硅被誉为无机非金属材料的主角。
下列物品用到硅单质的( )A ．陶瓷餐具B ．石英钟表C ．计算机芯片D ．光导纤维【答案】C8．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【答案】A【解析】⑥、⑧用到的材料是Si 而不是SiO 2，其余都用到SiO 2。
9．根据下图中所表示的变化关系(1)写出各物质的化学式。
A 是__________，B 是__________，C 是__________，D 是__________，E 是__________。
(2)写出下列反应的化学方程式： A →B__________________________； B →C__________________________； D →E__________________________； E →A__________________________。
【答案】(1)A ：Si B ：Na 2SiO 3 C ：H 4SiO 4 D ：H 2SiO 3 E ：SiO 2 (2)A →BSi ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑ B →CNa 2SiO 3＋CO 2＋2H 2O===Na 2CO 3＋H 4SiO 4↓ D →E H 2SiO 3=====△ H 2O ↑＋SiO 2 E →A SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO ↑【解析】从A 为硅突破。
10．A 、B 、C 、D 、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。
A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请填空：(1)形成单质A 的原子的结构示意图为__________，它是最高化合价为__________。
(2)B 的化学式(分子式)为__________，B 和碳反应生成A 和E 的化学方程式是____________________________________________________________________。
(3)C 的化学式(分子式)为__________，D 的化学式(分子式)为______________。
【答案】(1) ＋4(2)SiO 2 SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑ (3)CaSiO 3 Na 2SiO 3【解析】A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，可知A 为Si 。
B ＋碳――→高温 硅＋E ，B 又能与CaO 、NaOH 分别反应，可推出B 为SiO 2，E 为CO ，C 为CaSiO 3，D 为Na 2SiO 3。
11．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。
例如：(1)计算机芯片的主要成分是______________________。
(2)光导纤维的主要成分是__________。
(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是__________。
【答案】(1)硅 (2)二氧化硅 (3)硅12．有A 、B 、C 、D 四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应： (1)C 与烧碱反应生成A 和水；(2)A 溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D ； (3)B 在空气中燃烧生成C ； (4)C 在高温下与碳反应生成单质B 。
根据上述变化，写出A 、B 、C 、D 的化学式：A__________，B__________，C__________，D__________。
【答案】Na 2SiO 3 Si SiO 2 CaSiO 3【解析】单质B 应为硅，在空气中燃烧产物C 为SiO 2，SiO 2与烧碱反应生成Na 2SiO 3和水，Na 2SiO 3和钙盐生成的沉淀D 为CaSiO 3。
13．已知硅可与碱溶液发生下列反应：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。
现将6.9 g 钠和4.2 g 硅同时投入足量水中充分反应后，测得溶液体积为500 mL ，求产生的氢气在标准状况下的体积为多少升？所得溶液的物质的量浓度为多少？【答案】10.08 L,0.3 mol·L －1【解析】设6.9 g 金属钠与水反应放出的氢气体积为V 1，生成的NaOH 的物质的量为n 1,4.2 g 硅与氢氧化钠反应生成的氢气体积为V 2，生成的Na 2SiO 3的物质的量为n 2。
2Na ＋ 2H 2O===2NaOH ＋ H 2↑ 2×23 g 2 mol22.4 L6.9 g n 1 V 1 2×23 g 6.9 g ＝2 mol n 1＝22.4 LV 1 n 1＝0.3 mol V 1＝3.36 LSi ＋ 2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑ 28 g 2 mol 1 mol 2×22.4 L 4.2 g0.3 moln 2V 2经分析可知，4.2 g 硅与0.3 mol NaOH 恰好完全反应，则： 2 mol 0.3 mol ＝1 mol n 2＝2×22.4 LV 2n 2＝0.15 mol V 2＝6.72 L所以，产生的氢气在标准状况下的体积为 3．36 L ＋6.72 L ＝10.08 L ， 所得溶液的物质的量浓度为0.15 mol 0.5 L＝0.3 mol·L －1。
14．有一种矿石，经测定镁、硅、氧元素的质量比为12∶7∶16。
(1)用盐的组成表示其化学式__________________________________。
(2)用氧化物的组成表示其化学式__________________________。
(3)该矿石的成分属于______________________________(填物质的分类)。
【答案】(1)Mg 2SiO 4 (2)2MgO·SiO 2 (3)硅酸盐【解析】该矿石中镁、硅、氧三种元素的物质的量比为：n (Mg)∶n (Si)∶n (O)＝1224∶728∶616＝2∶1∶4所以其化学式为Mg 2SiO 4。
15．A 是一种常见单质，A 、B 、C 、D 之间的转化关系如图，C 是一种难溶性物质。
(1)若A 是一种金属，则A 是__________，试写出由的离子方程式_____________。
(2)若A 是一种非金属，则A__________，试写出由的离子方程式____________。
(3)现将一定量的A 溶解于NaOH 溶液中，但通入CO 2时却没有立即产生沉淀，你认为最可能的原因是________________________________(用离子方程式表示)。
(4)以下是判断A 是金属还是非金属的实验方案，你认为合理的是__________，最简便的是__________。
A ．将A 加入到盐酸中，观察是否有气泡产生B ．一定量的A 在空气中充分加热，称量加热前后的质量变化C ．将一定量的A 溶解于足量的NaOH 溶液中，测定生成气体的体积D ．常温下将一定量的A 加入到浓硝酸中，测定剩余固体的质量【答案】(1)Al 2Al ＋2H 2O ＋2OH －===2AlO －2＋3H 2 (2)Si Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2(3)CO 2＋2OH －===CO 2－3＋H 2O(4)A 、B 、C A【解析】从框图可以看出，D 是一种氧化物，B 是一种钠盐，通入CO 2能产生沉淀的钠盐主要有偏铝酸盐和硅酸盐，这样可初步推断A 可能是Si 或Al ；(3)通入CO 2未产生沉淀，最可能的原因就是NaOH 是过量的，通入的CO 2与NaOH 发生了反应；(4)A 、B 、C 项均可区别Si 和Al ，但D 项中Al 与浓硝酸混合，常温下钝化。
从操作上来说A 项最简便。
16．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： ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3： Si ＋3HCl=====300 ℃SiHCl 3＋H 2③SiHCl 3与过量H 2在1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅 已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为__________________。
(2)粗硅与HCl 反应完全后，经冷凝得到的SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl 4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯SiHCl 3采用的方法为：________________________。
