安徽省淮北市第一中学高中化学必修一：4.1 无机非金属材料--硅 碳和硅的性质 跟进作业案 第一课

碳和硅的性质 跟进作业第一课时 硅与二氧化硅1．能用带磨砂玻璃塞的试剂瓶盛放的物质是( )①石英砂 ②过氧化钠 ③烧碱 ④纯碱⑤Na 2SO 4溶液A ．①和⑤B ．②和③C ．④和⑤D ．③和④2．下列关于硅的说法不．正确的是( )A ．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D ．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应3．在一定条件下，下列物质与硅、二氧化硅均不反应的是( )A ．氢氟酸B ．浓硫酸C ．烧碱D ．氟气4．下列离子方程式书写不．正确的是( )A ．向氢氧化钠溶液中通入过量二氧化碳： CO 2＋OH －===HCO －3B ．单质硅与氢氟酸反应：Si ＋4HF===2H 2↑＋SiF 4↑C ．石英砂与烧碱反应：SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2OD ．向Ba(NO 3)2溶液中通入二氧化碳：Ba 2＋＋CO 2＋H 2O===BaCO 3↓＋2H ＋5．15 g SiO 2和足量的碳在高温下发生反应：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑。

下列叙述中正确的是() A ．氧化剂和还原剂的质量之比为1∶2B ．SiO 2是还原剂C ．反应中有6 g 碳被氧化D ．反应中生成了28 g CO6．下列物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是( )①晶体硅 ②金属铝 ③石墨 ④晶体锗 ⑤金刚石A ．只有①B ．只有⑤C ．②和③D ．①和④7．能说明SiO 2为酸性氧化物的事实为( )A ．SiO 2与H 2SO 4、HNO 3不反应B ．SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2OC ．SiO 2＋2KOH===K 2SiO 3＋H 2OD ．SiO 2＋2C 高温,Si ＋2CO↑8．在一定条件下，下列物质不能和SiO 2反应的是( )①焦炭 ②烧碱 ③氧气 ④氢氟酸 ⑤硝酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙A ．②⑥⑦B ．⑤⑦C ．①④⑤D ．③⑤9．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是( )A ．CO 2→H 2CO 3B ．SiO 2→Na 2SiO 3C ．SiO 2→H 2SiO 3D ．Na 2O 2→Na 2CO 310．下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是( ) 选项X Y Z ANa NaOH NaHCO 3 BCu CuSO 4 Cu(OH)2 CC CO CO 2 DSi SiO 2 H 2SiO 311．如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)？请选用下列提供的试剂和操作，将标号填在表内。

试剂：A.盐酸 B ．烧碱溶液 C ．氧气 D ．水 E ．二氧化碳 F ．不用其他试剂操作：①加热燃烧 ②加热熔融 ③充分加热 ④过滤 ⑤结晶物质试剂 操作 (1)Na 2CO 3(NaHCO 3)(2)SiO 2(CaO)(3)SiO 2(Si)(4)NaCl(SiO 2)12．从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：粗硅的制取：SiO 2 ＋ 2C =====△电炉 Si ＋ 2CO↑石英砂 焦炭 粗硅由粗硅制纯硅(常用方法)：Si(粗)＋2Cl 2=====加热SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl根据以上反应，回答下列问题。

(1) 在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是什么？(2) 在由粗硅制纯硅的反应中，氯气(Cl 2)与Si 的反应属于什么类型的反应？SiCl 4与H 2的反应属于什么类型的反应？H 2的作用是什么？(3)在半导体工业中有这样一句行话：“从沙滩到用户”，你是如何理解的？13．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粗硅与干燥的HCl 气体反应制得SiHCl 3。

Si ＋3HCl =====300℃SiHCl 3＋H 2③SiHCl 3与过量的H 2在1 000℃～1 100℃下反应制得纯硅，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℃)中含有少量的SiCl 4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl 3采用的方法为________。

(3)用SiHCl 3与过量H 2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置略去)。

①装置B 中的试剂是________，装置C 中的烧瓶需要加热，其目的是________。

②反应一段时间后，装置D 中观察到的现象是____________________________________，装置D 不能采用普通玻璃管的原因是__________________________________________，装置D 中发生反应的化学方程式为： ___________________________________________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________________________________________。

1.解析：选A 强碱或碱性物质不能用带磨砂玻璃塞的试剂瓶盛放。

2.解析：选C 硅既有非金属性，又有金属性，其单质具有金属光泽，具有导电性，是一种半导体材料。

常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。

3.解析：选 B A 项，Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑，SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ；C 项，Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑，SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ；D 项，Si ＋2F 2===SiF 4。

4.解析：选D BaCO 3不能在酸性环境中存在，即CO 2与Ba(NO 3)2溶液不反应。

5.解析：选C 由化合价变化分析Si ＋4O 2＋2C 0=====高温Si 0＋2CO ＋2↑。

SiO 2是氧化剂，C 是还原剂，其物质的量之比为1∶2，A 、B 错误，15 g SiO 2为0.25 mol ，需消耗碳6 g ，生成CO 14 g 。

6.解析：选D 晶体硅、晶体锗均为半导体材料；铝、石墨均为导体；金刚石为绝缘体。

7.解析：选C 据酸性氧化物是指与碱反应生成盐和水的氧化物，可知C 项正确。

8.解析：选D SiO 2＋2C 高温,Si ＋2CO↑，SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ，SiO 2＋2KOH===K 2SiO 3＋H 2O ，SiO 2＋CaO 高温,CaSiO 3。

9.解析：选C SiO 2不能与水直接反应生成H 2SiO 3。

10.解析：选C NaHCO 3不能一步到Na ，A 错误；Cu(OH)2不能一步到Cu ，B 错误；依2C ＋O 2不完全燃烧,2CO,2CO ＋O 2=====点燃2CO 2,2Mg ＋CO 2点燃,2MgO ＋C ，可知C 正确；SiO 2不能一步到H 2SiO 3，H 2SiO 3不能一步到Si ，D 错误。

11.解析：(1)除去Na 2CO 3中的NaHCO 3采用加热使NaHCO 3分解生成Na 2CO 3的方法；(2)除去SiO 2中的CaO ，加入盐酸使CaO 完全反应，过滤得SiO 2；(3)除去SiO 2中的Si ，可采用加热使Si 在空气中燃烧的方法；(4)除去NaCl 中的SiO 2，先加水使NaCl 溶解，过滤得NaCl 溶液，再从溶液中结晶即得NaCl 。

答案：(1)F ③ (2)A ④ (3)C ① (4)D ④⑤12.答案：(1)还原剂 (2)化合反应 置换反应 还原剂(3)利用沙滩中的SiO 2制成用户中需要的光导纤维(SiO 2)，半导体材料(Si)。

13.解析：(1)根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的方法制得，故反应方程式为：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑。

(2)因HCl 易溶于水，而SiHCl 3与H 2O 强烈反应，故提纯SiHCl 3时只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行。

(3)①因SiHCl 3与水强烈反应，故A 中产生的H 2必须干燥，故B 中的试剂为浓H 2SO 4，且C 中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl 3汽化，加快与H 2的反应。

②根据题给信息可知，石英管中产生的物质应为硅，故D 中现象为有固体产生，由题给信息可知，制纯硅的反应条件为1 000℃～1 100℃，此温度下普通玻璃容易软化。

③因高温下H 2与O 2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。

答案：(1)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ (2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl 3汽化②有固体物质生成 在反应的温度下，普通玻璃会软化SiHCl 3＋H 2=============1 000℃～1 100℃Si ＋3HCl ③排尽装置中的空气。