高一化学4.1无机非金属材料的主角——硅检测题（有答案）

(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、
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Na2SiO3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Na2SiO3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．SiO2属于酸性氧化物的理由主要是(　　)
A．硅是非金属元素
B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸
C．SiO2能与强碱反应生成盐和水
D．SiO2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SiO2。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SiO2或要用到SiO2的是(　　)
A．①②③④⑤⑦ B．全部
C．⑥⑧ D．①②⑦⑧
解析：　⑥、⑧用到的材料是Si而不是SiO2，其余都用到SiO2。
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：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2O
B．二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O
C．水玻璃中滴入盐酸：SiO2－3＋2H＋===H2 SiO3↓
D．碳酸钡滴加稀硝酸：CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑
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Al2Si2Ox(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．CO2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CO2通入CaCl2溶液中不会析出CaCO3沉淀。A符合题意。CO2通入澄清的石灰水中首先会生成白色沉淀CaCO3，继续通入过量的CO2，则生成的CaCO3会逐渐溶解生成无色透明的Ca(HCO3)2。饱和Na2CO3溶液中通入CO2，因生成溶解度较小的酸式碳酸盐NaH CO3，可以产生沉淀。CO2气体通入Na2SiO3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．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
B．NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
C．Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
D．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
解析：　因为玻璃中含有SiO2，而SiO2能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以可以用氢氟酸刻蚀玻璃。
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．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D．除去SiO2中混有的CaCO3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，SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应。D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
答案：　D
二、非
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)SiO2是玻璃的成分之一，SiO2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)雕刻玻璃。
(2)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途可作________的原料。
(3)工业上常用2C＋SiO2=====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)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH= ==Na2SiO3＋H2O 。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸雕刻玻璃。
(2)Na2SiO3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，SiO2中的Si＋4被还原，因此 SiO2作氧化剂。
答案：　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸
(2)防火剂　(3)C　SiO2
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Co2O3、Cu2O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Si3N4；氮化硅被氢氟酸腐蚀是由于Si3N4能与HF发生化学反应，由于Si与F有极强的亲合性生成SiF4，则另一种产物为NH3。
答案：　(1)A、C、D
(2) 　Si3N4
(3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
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SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4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SiO2，由此可知其他答案。
答案：　(1)SiCl4　SiO2　H2SiO3
(2)粗硅提纯
(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(4)H2SiO3=====△SiO2＋H2O
14．某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以本为基础，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SiO2可制得Si；
②g在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2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SiH4；
④Si和SiO2均不能与稀H2SO4反应；
⑤SiH4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？请用必要的字和化学方程式予以说明：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：　①碳可以在高温下还原SiO2制得Si。反应的化学方程式为SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑。
②g与SiO2反应类似于g与CO2的反应，先生成gO和Si，Si再和g反应生成g2Si，故可生成gO和g2Si。
③g2Si＋2H2SO4===2gSO4＋SiH4↑
④SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O。
答案：　(1)2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑
(2)SiO2＋4g=====△2gO＋g2Si
(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁
(4)SiH4能自燃，而有爆鸣声和火花就是由S iH4的自燃引起的，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O


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