《无机非金属材料的主角——硅》

课时作业9 无机非金属材料的主角——硅时间：45分钟 分值：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，用来对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。

月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm 厚的沙土中就含铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi 2O 6]、斜长石[KAlSi 3O 8]和橄榄石[(Mg ，Fe)2SiO 4]等，下列说法或分析不正确的是( )A ．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B ．斜长石的氧化物形式可表示为：K 2O·Al 2O 3·6SiO 2C ．辉石、斜长石和橄榄石都可用于冶炼金属D ．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱[解析]铁的活动性是不会改变的，只是月球上没有氧气，故在月球上存在游离态铁。

[答案]D2．下列关于硅及其化合物的叙述中，错误的是A ．硅是良好的半导体材料B ．二氧化硅能与石灰石反应：SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑C ．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑D ．水泥的主要成分是Na 2SiO 3、CaSiO 3和SiO 2[解析]本题考查硅及其化合物。

水泥的主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO 2)、硅酸二钙(2CaO·SiO 2)、铝酸三钙(3CaO·Al 2O 3)，而Na 2SiO 3、CaSiO 3和SiO 2为玻璃的主要成分。

[答案]D3．下列叙述中正确的是( )A ．进行H 2O 和H 2S 的热分解实验，可确定S 、O 两种元素的非金属性强弱B ．根据同浓度的NaCl 和NaF 溶液的pH ，可确定F 、Cl 两元素的非金属性强弱C ．已知2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO ↑，说明C 的非金属性比Si 强D ．H 2SO 3的酸性比H 2CO 3的酸性强，说明S 的非金属性比C 强[解析]A 项，非金属性越强，则氢化物越稳定，故正确；B 项，元素非金属性强弱应根据生成氢化物的难易程度及氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断，不能根据NaCl 和NaF 溶液的pH 大小来判断F 、Cl 两元素的非金属性强弱，故不正确；C 项反应能够发生，是因为高温下生成的CO 脱离反应体系，不正确；D 项，亚硫酸不是最高价氧化物对应的水化物，故不正确。

[答案]A4．下列说法正确的是A ．硅材料广泛应用于光纤通讯B ．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C ．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D ．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应[解析]B 项，工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品；C 项，水晶项链的成分是SiO 2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品；D 项，粗硅制备单晶硅先用Cl 2氧化粗硅，再用H 2还原SiCl 4，这两个反应都是氧化还原反应。

[答案]A5．下列离子方程式不正确的是A ．石英与烧碱溶液反应：SiO 2＋2OH －===SiO 32－＋H 2OB ．硅与烧碱溶液反应：Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 32－＋2H 2↑ C ．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO 3－＋Ca 2＋＋2OH －===CaCO 3↓＋2H 2O ＋CO 32－D ．往水玻璃中加入盐酸：2H ＋＋SiO 32－===H 2SiO 3↓ [解析]选项C 中，当石灰水过量时，NaHCO 3中的HCO 3－一定要完全反应转化为CO 32－，CO 32－再结合Ca 2＋生成CaCO 3沉淀，正确的离子方程式应为HCO 3－＋OH －＋Ca 2＋===H 2O ＋CaCO 3↓。

[答案]C6．制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现：①Si(s)＋3HCl(g)===SiHCl 3(g)＋H 2(g) ②SiHCl 3＋H 2===Si ＋3HCl对上述两个反应的下列叙述中，错误的是( )A ．两个反应都是置换反应B ．反应②是置换反应C ．由于反应②放热，则反应①一定吸热D ．两个反应都是氧化还原反应[解析]由置换反应的定义：一个单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，A 、B 正确；因为反应②并未标明反应物、生成物的状态，故不能由此推出反应①是否一定吸热，故C 错误。

[答案]C7．化学与科学、技术、社会、环境密切相关。

下列说法不正确的是( )A ．SiC 的硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料B ．常温下浓硝酸与铝不反应，可用铝制容器存放浓硝酸C ．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂D ．过氧化钠能与二氧化碳反应产生氧气，可用作高空飞行或潜水的供氧剂[解析]常温下铝遇浓硝酸发生钝化，钝化为化学变化，B 错。

[答案]B8．(2011·合肥市高三第一次教学质检)四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：SiCl 4(g)＋2H 2(g)=====高温Si(s)＋4HCl(g)。

下列说法合理的是( )A ．光导纤维的主要成分是硅单质B ．减小压强有利于加快化学反应速率C ．高温下，氢气的还原性强于硅D ．混入少量空气对上述反应无影响[答案]C9．下图表示从固体混合物中分离X 的两种方案，请根据方案1和方案2指出下列说法合理的是( )方案1方案2A ．可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵B ．方案1中残留物应该具有的性质是受热易挥发C ．方案2中加入的试剂一定能够与除X 外的物质发生化学反应D ．方案2中加入NaOH 溶液可以分离含SiO 2和Fe 2O 3混合物中的Fe 2O 3[解析]由于NaHCO 3与NH 4Cl 均易分解，故A 错；方案1中残留物应具有热稳定性，B 错；若X 难溶于水其他物质易溶于水，也满足方案2，C 错。

[答案]D10．生石灰中往往含有杂质CaCO 3和SiO 2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用( )A ．水B ．盐酸C ．硫酸D ．烧碱溶液[解析]加入盐酸，若产生气体则含有CaCO 3，若有不溶物，则含有SiO 2。

[答案]B11．(2011·西安第一次联考)氮化硅(Si 3N 4)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO 2＋6C ＋2N 2高温Si 3N 4＋6CO 。

下列叙述正确的是( )A ．在氮化硅的合成反应中，N 2是还原剂，SiO 2是氧化剂B ．上述反应中每生成1 mol Si 3N 4，N 2得到12 mol 电子C ．若已知上述反应为放热反应，升高温度，其平衡常数增大D ．若使压强增大，上述平衡向正反应方向移动[解析]氮元素的化合价降低，碳元素的化合价升高，则C 是还原剂，N 2是氧化剂，A 选项错误；每生成1 mol Si 3N 4，N 2得到12 mol 电子，B 选项正确；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，C 选项错误；增大压强，平衡逆向移动，D 选项错误。

[答案]B12．在石灰窑中烧制生石灰，1 mol CaCO 3完全分解所需要的能量，可燃烧0.453 mol 碳来提供。

设空气中O 2体积分数为0.21，N 2为0.79，则石灰窑产生的气体中CO 2的体积分数不可能是( )A ．0.43B ．0.46C ．0.42D ．0.52 [解析]假设其中的碳与氧气正好完全反应，则需要相同物质的量的氧气，因此 1 molCaCO 3完全分解带入的氮气为0.790.21×0.453 mol ＝1.704 mol ，混合气体中的二氧化碳来源为CaCO3的分解和碳的燃烧，所以其中二氧化碳的物质的量为1 mol＋0.453 mol＝1.453 mol，此时CO2的体积分数为1.453 mol1.453 mol＋1.704 mol＝0.46，因为空气中的氧气不一定完全反应，所以选项ABC均正确。

[答案]D二、非选择题(共52分)13．水泥的成分主要有Ca2SiO x、Ca3SiO y、Ca3Al2O z，则x＝____，y＝____，z＝____，分别用氧化物表示其组成________、________、________。

[解析]根据化合物分子中各元素的化合价代数和为零这一原理，可得x＝4，y＝5，z＝6。

再将Ca2SiO4、Ca3SiO5、Ca3Al2O6改写成氧化物的形式，则得2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。

[答案]4,5,6,2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O314．硅藻土由无定形的SiO2组成，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质，通常呈浅黄色或浅灰色，质软多孔。

工业上可按如下流程，用硅藻土制备纳米二氧化硅。

(1)煅烧硅藻土的目的是______________________。

(2)在加热条件下加入烧碱时，反应的化学方程式为________________________。

(3)加入过量硫酸后生成沉淀的反应方程式为__________________________。

(4)上述流程中，有助于控制二氧化硅粒子直径的措施有__________________________(至少写出一个)。

[答案](1)除去有机杂质(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(3)Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3↓(4)沉淀时加入粒子阻隔剂(或加入硅酸钠和水调浓度)15．甲、乙两同学在实验过程中发现盛装氢氧化钠的试剂瓶底部有白色粉末状固体。

他们利用实验室中的其他药品和仪器对其成分进行了探究。

请回答下列问题：Ⅰ.成分预测(1)无色玻璃的成分是二氧化硅、硅酸钠和硅酸钙；二氧化硅能够与氢氧化钠反应，产物是硅酸钠；而硅酸钠能溶解于水。

两位同学由此推知该白色粉末状固体是________。

Ⅱ.实验设计同学甲的实验设计：在试管中加入1 mL该氢氧化钠溶液，向其中滴入几滴紫色石蕊试液，此时溶液的颜色是蓝色，然后再向其中逐滴滴加盐酸，如果溶液颜色能够变为红色，则证明欲检测的氢氧化钠溶液中含有硅酸钠。

因为硅酸钠与盐酸反应产生的硅酸能够使紫色石蕊试液变色。

同学乙的实验设计：在试管中加入1 mL该氢氧化钠溶液，向其中滴入几滴酚酞试液，此时溶液的颜色是红色，然后再向其中逐滴滴加盐酸，直至溶液变为无色，如果溶液中有白色的胶状沉淀产生，则证明溶液中有硅酸钠。

这是因为硅酸钠可以与盐酸反应产生溶解度很小的硅酸。

(2)同学________(填“甲”或“乙”)的实验设计合理，请你写出其中的离子方程式：__________________。