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1、学习必备欢迎下载 第四章非金属及其化合物 第一讲无机非金属材料的主角硅 (计时: 45 分钟满分:100 分) 一、选择题 (本大题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分) 1下列说法中,不正确的是() ASiO2是酸性氧化物,但不与水反应 B泡花碱属于盐类 C明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒 D玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料 解析明矾中的铝离子水解得到氢氧化铝胶体,其具有吸附作 用,可以净水但不能杀菌、消毒;漂白粉具有强氧化性,具有杀菌、 消毒作用。 答案C 2下列关于硅的说法中,不正确的是() A硅是非金属元素,晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 B硅的导电性能介于导体和绝缘体之间
2、,是良好的半导体 C硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应 D加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析晶体硅虽然外形像金属 (有金属光泽 ),但实际上属于非金 属;硅既有金属性, 又有非金属性,其导电性能介于导体和绝缘体之 间,是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下 ), 但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH 溶液等发生反应,加热至一 学习必备欢迎下载 定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。 答案C 3下列离子方程式不正确的是() A向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳:2OH CO2=CO 2 3 H2O B 向 纯 碱 溶 液中 通 入 足 量 的 二 氧
3、化 碳 : CO 2 3 CO2 H2O=2HCO 3 C 向 水 玻 璃 中 通 入 少 量 二 氧 化 碳 : SiO 2 3 CO2 2H2O=H4SiO4CO 2 3 D向氢氧化钠溶液中加入硅:Si2OH H2O=SiO 2 3 2H2 解析向烧碱溶液中通入过量的CO2的离子方程式为OH CO2=HCO 3 ,A 项错误。 答案A 4有些科学家提出硅是“ 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 说法不正确的是 () A高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片 B硅可由二氧化硅还原制得 C低温时硅与水、空气、盐酸、硝酸、硫酸不反应
4、,但能与氢 氟酸反应 D自然界硅元素的贮量丰富,并存在大量的单质硅 解析自然界中无单质硅存在。 答案D 学习必备欢迎下载 5 将足量 CO2气体通入水玻璃 (Na2SiO3溶液)中, 然后加热蒸干, 再在高温下充分灼烧,最后得到的固体物质是() ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3 CNa2CO3、SiO2DSiO2 解析没有意识到高温下充分灼烧时, Na2CO3和 SiO2还能够继 续反应生成 Na2SiO3,从而造成错选C。 将足量CO2气体通入水玻璃中,发生反应:2CO2Na2SiO3 2H2O=H2SiO32NaHCO3;加热蒸干高温灼烧时发生反应: H2SiO3= H2OS
5、iO2,2NaHCO3= Na2CO3CO2 H2O; SiO2Na2CO3= 高温 Na2SiO3CO2,各反应物存在如下关系, H2SiO32NaHCO3,H2SiO3SiO2,2NaHCO3Na2CO3SiO2,由上 述关系可知,最后所得固体物质是Na2SiO3,故选 A 项。 答案A 6金刚砂 (SiC)可由 SiO2和碳在一定条件下反应制得, 反应方程 式为 SiO23C= 高温 SiC2CO,下列有关制造金刚砂的说法中正 确的是 () A该反应中的氧化剂是SiO2,还原剂为 C B该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为12 C该反应中转移的电子数为12e D该反应中的还原产物
6、是SiC、氧化产物是CO,其物质的量 之比为 12 学习必备欢迎下载 解析反应产物 SiC 中 Si、C 的化合价分别为 4、4 价,所 以 SiO2既不是氧化剂,又不是还原剂;碳元素从 0价转变成 4价(SiC) 和2 价(CO),CO 是氧化产物, SiC 是还原产物,两者的物质的量 之比为 21;根据化学方程式,电子转移数目为4e 。 答案D 7二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研及 新型材料等方面有着重要的用途。ae 是对反应中SiO2所表 现的化学性质或作用进行的判断,其中正确的是() SiO22NaOH=Na 2SiO3H2O SiO22C= 高温 Si2CO SiO
7、24HF=SiF42H2O Na2CO 3SiO2= 高温 Na2SiO3CO2 SiO23C= 高温 SiC2CO a反应中 SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃 b反应中 SiO2表现出氧化性 c反应中 SiO2表现了酸性氧化物的通性 d反应符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理 e反应中 SiO2未参加氧化还原反应 Aace Bbde Ccde Dab 解析通常用氢氟酸来刻蚀玻璃,与之对应的反应是,因此 a 判断错误, c 判断也错;反应 是一个置换反应,其中二氧化硅被还 学习必备欢迎下载 原,表现出氧化性, b 判断正确;反应 是一个复分解反应,用难挥 发的二氧化硅制取易挥发
8、的二氧化碳,d 判断正确;反应 中硅的化 合价和氧的化合价都没有改变,因此二氧化硅没有参加氧化还原反 应,e判断也正确;所以选项B 正确。 答案B 8现有物质: 氢氟酸浓 H2SO4烧碱溶液Na2CO3 固体氧化钙浓 HNO 3其中在一定条件下能与 SiO2反应的有 () AB全部 CD 解 析SiO2与 除 氢 氟 酸 以 外 的 酸 都 不 反 应 , SiO2 4HF=SiF42H2O,则可以,和不可以; SiO2是酸性氧化 物, 能够与碱和碱性氧化物反应, 和可以; 高温下 SiO2和 Na2CO3 能够反应, 可以。 答案C 9已知 A 是一种单质,在一定条件下可发生如图所示的转化关
9、 系,则下列叙述正确的是() A可能是铝或硅A 只可能是金属单质D是一种两性物 学习必备欢迎下载 质D 晶体熔点极高 AB CD 解析在中学阶段,与强碱溶液反应有H2产生的常见单质只有 Si 与 Al,对应 Na2SiO3和 NaAlO2转化成的H4SiO4(或 H2SiO3)和 Al(OH) 3均为白色胶状沉淀, 它们煅烧后生成的 SiO2和 Al2O3也均为 白色固体,故 D 项正确。 答案D 10化学家 Seidel指出 Si 与 NaOH 溶液的反应,首先是Si 与 OH 反应,生成 SiO4 4 ,然后 SiO4 4 迅速水解生成 H 4SiO4,下列有关 说法正确的是 () A原硅
10、酸钠 ( Na4SiO4)能迅速水解,溶液呈碱性,故Na4SiO4 为弱电解质 B石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品 C2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl,说明 Cl 的非金属性 大于 Si D半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指:将二氧化硅制成 晶体硅 解析原硅酸钠是强电解质, A 项错误;石英玻璃的主要成分是 SiO2,不属于硅酸盐产品, B 项错误;盐酸不是Cl 的最高价氧化物 对应的水化物,无法通过盐酸与硅酸钠的反应说明Cl 的非金属性较 强,C 项错误。 答案D 学习必备欢迎下载 二、非选择题 (本大题共 4 小题,共 50 分) 11(12 分)A 元素的一
11、种单质是重要的半导体材料,含 A 元素的 一种化合物C 可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维, C 与 烧碱反应生成含A 元素的化合物 D。 (1)在元素周期表中, A 位于_族,与 A 同主族但相对原 子质量比 A 小的元素 B 的原子结构示意图为 _,A 与 B 的原子 在电子层结构上的相同点是_ 。 (2)易与 C 发生化学反应的酸是 _,反应的化学方程式是 _ 。 (3)将 C 与纯碱混合,在高温熔融时发生化学反应也可生成D, 同时还生成 B 的最高价氧化物E;将 E 与 D 在足量的水中混合后, 又发生化学反应生成含A 的化合物 F。 写出生成 D 和 F 的化学反应方程式: _
12、、 _ 。 要将纯碱在高温下熔化,下列坩埚中不可选用的是_。 A普通玻璃坩埚B石英玻璃坩埚 C瓷坩埚D铁坩埚 解析(1)A 元素的单质可作半导体材料,含A 元素的某化合物 是制造光导纤维的原料,可知A 为硅元素,比硅相对原子质量小的 同主族元素为碳。 (2)C 为 SiO2,能与 SiO2反应的酸只有氢氟酸。 (3)SiO2与 Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和 CO2,含 SiO2的材料 如普通玻璃、石英玻璃、陶瓷等都能与Na2CO3在高温下反应,故不 能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。 学习必备欢迎下载 答案(1)A最外层均有 4 个电子,最内层均有 2 个电子 (2)氢氟酸Si
13、O24HF=SiF42H2O (3)SiO2Na2CO3= 高温 Na2SiO3CO2Na2SiO3CO2 H2O=Na2CO3H2SiO3ABC 12(12 分)X 是一种新型无机非金属材料,具有耐磨、耐腐蚀、 抗冷热冲击性。有关生产过程如下: 为了确定 C 的组成,某同学进行了以下的探究过程。已知F、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I 可做光导纤维。 s 按要求回答下列问题: (1)C 的化学式为 _;X 的化学式为 _。 (2)写出下列方程式: 反应的化学方程式 _ ; 反应的离子方程式 _ 。 解析本题可从 I 入手推断, I 可用于制造光导纤维,故其为二 学习必备欢迎下载 氧化硅
14、,F 为硅酸,H 为硅酸钠。E 为 HCl, C 为四氯化硅,X 为 Si3N4。 反应为 Si 与 Cl2反应生成 SiCl4、反应为硅酸钠与过量的二氧化 碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。 答案(1)SiCl4Si3N4 (2)Si2Cl2= SiCl4SiO 2 3 2H2O 2CO2=H2SiO3 2HCO 3 13(13 分)硅基太阳电池需用化合物甲作钝化材料,甲的摩尔质 量为 140 g mol 1,其中硅元素的质量分数为 60%。已知 1 mol NH3 与足量的化合物乙充分反应后可得到35 g 甲与 6 g H2。工业上制乙 的流程如下: 请回答下列问题: (1)乙的电子式是 _;比较
15、热稳定性:乙_NH3(填 “”、“”或“” )。 (2)NH 3与足量的化合物乙反应制甲的化学方程式是 _ _。 (3)合成炉内物质需在保护气氛下高温合成,下列气体可作保护 气的有 _(填选项字母 )。 AO2BH2CN2DCO2EAr (4)上述生产乙的过程中液氨的作用是_ 。 学习必备欢迎下载 (5)甲与少量 H2SO4溶液反应只得到H2SiO3和盐 M 两种产物, 写出该反应的离子方程式_ _。请设计验证产物盐M 的实验方案 _ _。 解析(1)由流程图中乙的获得需要在液氨冷却下得到,再结合 元素守恒,可知乙为沸点较低的SiH4。硅的非金属性比氮弱, 故 SiH4 的热稳定性弱于 NH3
16、。 (2)由甲的摩尔质量为140 g mol 1,其中硅元素的质量分数为 60%,可知每摩尔甲中含有3 mol Si;由 1 mol NH3与足量的化合物 乙充分反应后可得到35 g(0.25 mol)甲与 6 g(3 mol)H2,再结合元素守 恒可知每摩尔甲中含有4 mol N,则甲的化学式为Si3N4。 (3)在高温下金属镁能与O2、N2、CO2反应,故可用 H2或 Ar 作 保护气。 (5)由元素守恒可知 M 为(NH4)2SO4。验证 M 既需要验证 NH 4 的 存在,也需要验证SO2 4 的存在。 答案(1) (2)3SiH44NH3=Si3N412H2 (3)BE (4)制冷或
17、降温 学习必备欢迎下载 (5)Si3N44H 9H2O=3H2SiO34NH 4 取少量滤液于试管中, 先加稀盐酸无现象, 再加氯化钡溶液, 有 白色沉淀生成;另取少量滤液于试管中,加入氢氧化钠固体(或浓溶 液)并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸(或 pH 试纸)变蓝 色,则说明盐 M 是(NH4)2SO4 14(13 分)硅在地壳中的含量较高。 硅及其化合物的开发由来已 久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题: (1)1810 年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时, 得到一种“金属”。这种“金属”可能是_ 。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻 璃的
18、主要原料有 _ 。 (3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基本 材料。工业上提纯硅有多种技术路线,其中一种工艺流程示意图及主 要反应如下: 发生的主要反应 电弧炉 SiO22C= 1 6001 800 Si2CO 流化床 反应器 Si3HCl= 250300 SiHCl3H2 还原炉 SiHCl3H2= 1 1001 200 Si3HCl 用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反 学习必备欢迎下载 应的化学方程式为 _ ;碳化硅又称 _,其晶 体结构与 _相似。 在流化床反应的产物中,SiHCl 3 大约占85%,还有SiCl4、 SiH2Cl2、SiH3Cl 等
19、,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主 要工艺操作依次是沉降、冷凝和_。 物质Si SiCl4 SiHCl3SiH2Cl2SiH3Cl HCl SiH4 沸点/2 355 57.6 31.8 8.2 30.4 84.9 111.9 SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为_ 。 (4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是_。 解析(1)反应物是二氧化硅、木炭和铁,所得“金属”应是铁 的合金。 (2)生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。 (3)SiC 又名金刚砂, 与金刚石或晶体硅具有相似的结构。在 SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl 中,SiCl4在常温下呈液态,会成为杂质。由 于 SiCl4与 SiHCl3沸点相差较大,因此可用蒸馏的方法进行分离。 SiHCl3完全水解的化学方程式为SiHCl34H2O=H4SiO4 H23HCl。 (4)氯碱工业的产品是NaOH、H2、Cl2,其中 H2、Cl2反应可制 备 HCl。H2、HCl 都是制备硅工艺中的原料。 答案(1)含有硅、碳的铁合金 (或硅铁 ) (2)石英、纯碱和石灰石 (3)SiO23C= 高温 SiC2CO金刚砂金刚石 (或单晶硅 ) 学习必备欢迎下载 精馏 (或蒸馏 )H4SiO4、H2、HCl (4)H2、HCl
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