2018-2019學年高中化學 課時作業(yè)20 硅酸鹽和硅單質(zhì) 新人教版必修1.doc

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課時作業(yè)20　硅酸鹽和硅單質(zhì) 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(每小題4分，共48分) 1．下列說法錯誤的是(　　) A．鉛筆芯的主要原料是石墨，兒童使用時不會引起中毒 B．CO有毒，有煤爐的居室可放置數(shù)盆清水，能有效地吸收CO，防止煤氣中毒 C．“汽水”澆灌植物有一定的道理，其中CO2的釋放，有利于植物的光合作用 D．硅的提純與應用，促進了半導體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術革命的催化劑” 解析：CO難溶于水，水無法吸收CO，不能防止煤氣中毒，故B錯誤。 答案：B 2．下列表述正確的是(　　) ①人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅?、诨瘜W家采用瑪瑙研體摩擦固體反應物進行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽?、厶崆敖ǔ傻娜龒{大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料?、芟奶斓搅?，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛?、萏柲茈姵乜刹捎霉璨牧现谱?，其應用有利于環(huán)保、節(jié)能 A．①②③　　　　　　　　 B．②④ C．③④⑤ D．③⑤ 解析：人造剛玉的主要成分是氧化鋁；瑪瑙的主要成分是二氧化硅；水泥的主要成分是硅酸鹽；變色玻璃是含有溴化銀(或氯化銀)和微量氧化亞銅的玻璃；太陽能電池的使用開辟了新的能源，有利于環(huán)保和節(jié)能，故正確答案為D。 答案：D 3．下列有關說法正確的是(　　) A．硅酸鈉溶液與醋酸混合的離子方程式為SiO＋2H＋===H2SiO3↓ B．向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2氣體，出現(xiàn)白色沉淀，說明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強 C．SiO2有導電性，所以SiO2可用于制備光導纖維 D．單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧? 解析：CH3COOH是弱電解質(zhì)，不能寫為離子形式，正確的離子方程式為SiO＋2CH3COOH===H2SiO3↓＋2CH3COO－，A錯誤；根據(jù)強酸制弱酸的原理，應該是H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強，B錯誤；SiO2沒有導電性，SiO2可以用于制備光導纖維，C錯誤；單質(zhì)硅是半導體材料，利用硅制成的光電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，D正確。 答案：D 4．歌曲《青花瓷》中所描繪的“屏層鳥繪的牡丹一如你梳妝”“色白花青的景已躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是(　　) A．可用氧化物形式表示為BaOCuO2SiO2 B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色 C．易溶解于強酸和強堿 D．x等于6 答案：C 5．下列有關硅及其化合物的說法中正確的是(　　) A．在粗硅的制取中發(fā)生反應2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被還原，所以碳的還原性大于硅的 B．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞的試劑瓶中 C．用SiO2制取硅酸，應先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應，然后通入CO2 D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸 解析：Si的還原性比C的強，但能發(fā)生反應2C＋SiO22CO↑＋Si，H2CO3的酸性比H2SiO3的強，但能發(fā)生反應Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3，其原因是這兩個反應均在高溫下進行，且產(chǎn)物中均有氣體生成，氣體從反應體系中逸出，有利于反應的進行，A、D錯誤；實驗室中不能用磨口玻璃塞盛放呈堿性的液體，如NaOH溶液、Na2SiO3溶液、Na2CO3溶液等，B錯誤；SiO2不能與水直接反應，所以制取硅酸只能用可溶性硅酸鹽與CO2或酸反應：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，C正確。 答案：C 6．下列關于碳和硅的比較，正確的是(　　) A．它們的氧化物都能與水反應生成對應的酸 B．碳和硅的最高正價都是＋4價 C．硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位 D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài) 解析：SiO2不溶于水也不與水反應；地殼中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游離態(tài)的碳(金剛石)，沒有游離態(tài)的硅，因為硅是一種親氧元素。答案為B。 答案：B 7．將足量CO2氣體通入水玻璃中，然后加熱蒸干，在高溫下充分煅燒，最后所得的固體物質(zhì)是(　　) A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 解析：該過程中涉及的反應：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3，H2SiO3SiO2＋H2O,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，故最后所得的固體物質(zhì)是Na2SiO3。 答案：A 8．常溫下，下列物質(zhì)不發(fā)生反應的一組是(　　) ①硅與NaOH溶液?、诠枧c鹽酸?、酃枧c氫氟酸?、芏趸枧c碳酸鈉?、荻趸枧cNaOH溶液　⑥二氧化硅與濃硝酸 A．①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 解析：硅在常溫下只能與F2、氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應；二氧化硅與碳酸鈉在高溫下能反應；二氧化硅是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應，但不能與HNO3反應，故D選項符合題意。 答案：D 9．某溶液中可能含有K＋、SO、CO、HCO、SiO，向該溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色渾濁和無色無味氣體。下列說法正確的是(　　) A．無法判斷該溶液中是否含有K＋ B．該溶液中一定含有K＋、SiO，可能含有HCO C．該溶液中無SO，一定含有CO D．該溶液中可能含有K＋和CO 解析：向該溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色渾濁和無色無味氣體，則說明該溶液中一定含有SiO，含有CO、HCO至少一種，由溶液呈電中性可知，該溶液中一定含有K＋。 答案：B 10．單晶硅是制作電子集成電路的基礎材料。科學家預計，到2011年一個電腦芯片上將會集成10億個晶體管，其功能遠比我們想象的要大得多，這對硅的純度要求很高。用化學方法可制得高純度硅，其化學方程式為： ①SiO2＋2C高溫,Si＋2CO?、赟i＋2Cl2SiCl4?、跾iCl4＋2H2Si＋4HCl。下列對上述三個反應的敘述中，不正確的是(　　) A．①③為置換反應 B．②為化合反應 C．①②③均為氧化還原反應 D．三個反應的反應物中硅元素均被還原 解析：反應①③中硅元素被還原，反應②中硅元素被氧化，D錯誤。 答案：D 11.下圖為北京奧運會的獎牌——“金鑲玉”牌，使用了昂貴的玉石材料，其化學成分多為含水鈣鎂硅酸鹽，如Ca2Mg5Si8O22(OH)2等。下列說法正確的是(　　) A．Ca2Mg5Si8O22(OH)2可用氧化物的形式表示為2CaO5MgO8SiO2H2O B．從分類的角度看，Ca2Mg5Si8O22(OH)2為氧化物 C．玉石材料性質(zhì)穩(wěn)定，耐強酸和強堿的腐蝕 D．Ca2Mg5Si8O22(OH)2易溶于水 解析：Ca2Mg5Si8O22(OH)2屬于鹽類，易被強酸腐蝕，不溶于水，其化學式可以用氧化物的形式表示為2CaO5MgO8SiO2H2O，故只有A項正確。 答案：A 12．工業(yè)上常用SiO2與C在高溫下發(fā)生反應制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為11。下列說法正確的是(　　) A．SiC是一種新型無機非金屬材料，任何條件下都不可能在空氣中燃燒 B．制造粗硅時的反應：2SiO2＋5C高溫,Si＋SiC＋4CO↑ C．Si、SiO2能用NaOH溶液分離 D．純凈的SiO2只能用于制造光導纖維 解析：根據(jù)SiC中元素的價態(tài)可知，SiC具有還原性，高溫下能在空氣中燃燒生成SiO2和CO2，A項錯誤。粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為11，根據(jù)原子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應：2SiO2＋5C高溫,Si＋SiC＋4CO↑，B項正確。Si、SiO2均能與NaOH溶液反應，C項錯誤。純凈的SiO2還可用于制造光學玻璃等，D項錯誤。 答案：B 二、非選擇題(共52分) 13．(10分)氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應用于熱工各個領域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。 (1)下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。 A．硅粉合成氮化硅的反應屬于氧化還原反應 B．氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽 C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料 D．太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為氮化硅 (2)在燒結(jié)氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質(zhì)的量之比362反應生成兩種化合物。 ①該反應的化學方程式為______________________________。 ②該反應中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為________。 解析：(1)SiO2與N2、C反應前后，N、C元素的化合價發(fā)生變化，故屬于氧化還原反應，A正確；氮化硅屬于新型高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯誤；根據(jù)氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正確；太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主體材料為硅，D錯誤。 (2)①硅原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，在氮化硅中硅顯＋4價，氮顯－3價，根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于零的原則，可得氮化硅的化學式為Si3N4。燒結(jié)Si3N4的反應物為SiO2、N2、C，生成物為Si3N4和另一種化合物，則有3SiO2＋2N2＋6C―→Si3N4＋另一種化合物，根據(jù)原子守恒可得另一種化合物為CO，故反應方程式為3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO。②根據(jù)反應：3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO，分析各元素化合價變化可知，Si、O元素反應前后化合價沒有變化，氮元素價態(tài)降低，為氧化劑，碳元素價態(tài)升高為還原劑，其質(zhì)量比為2 mol28 g/mol(6 mol12 g/mol)＝79。 答案：(1)AC (2)①3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO?、?9 14．(10分)元代青花瓷的制作原料采用瓷土加高嶺土[主要成分Al2Si2O5(OH)x]的“二元配方”，青花瓷釉料的成分主要是鉀長石(KAlSi3O8)，在1 300 ℃左右高溫一次燒成的釉可形成精美的青花瓷。 (1)下列說法正確的是________。 A．高嶺土化學式中x＝2 B．鉀長石能完全溶于鹽酸 C．燒制青花瓷的過程中發(fā)生了復雜的物理變化，但沒有化學變化 D．青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品 (2)工業(yè)上可利用海邊石英砂生產(chǎn)粗硅，其主要原理：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。 工業(yè)上可通過下圖所示流程由粗硅進一步制純硅： ①反應a的化學方程式為Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)，反應b的化學方程式為______________________________。 ②以上工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________。 ③若上述兩步反應中硅元素的利用率均為80%，制粗硅時有10%的SiO2轉(zhuǎn)化為SiC，則生產(chǎn)25.2噸純硅需純度為75%石英砂________噸。 解析：(1)根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于零的原則，可得2(＋3)＋2(＋4)＋5(－2)＋x(－2＋1)＝0，解得x＝4，A錯誤；將KAlSi3O8改寫為氧化物形式為K2OAl2O36SiO2，SiO2不能與鹽酸反應，B錯誤；根據(jù)傳統(tǒng)硅酸鹽的制造過程可知，燒制青花瓷的過程中發(fā)生了復雜的物理變化和化學變化，C錯誤；青花瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品，D正確。 (2)①根據(jù)元素守恒可知，反應b的反應物為SiHCl3、H2，生成物為Si(純)、HCl：SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl。②根據(jù)反應a、b可知，反應a產(chǎn)生的H2是反應b的反應物，反應b產(chǎn)生的HCl是反應a的反應物，所以H2、HCl是可循環(huán)使用的物質(zhì)。③由硅原子守恒，(1－10%)80%80%＝，得m＝125(噸)。 答案：(1)D (2)①SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl ②H2、HCl?、?25 15．(10分)A元素的單質(zhì)是重要的半導體材料，含A元素的化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導纖維，C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。 (1)A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。 (2)易與C發(fā)生化學反應的酸是________，發(fā)生反應的化學方程式是________________。 (3)C與純堿混合高溫熔融時，發(fā)生化學反應生成D，同時還生成氧化物B；將全部的B與全部的D在足量的水中混合，又發(fā)生化學反應生成含A的化合物E。寫出生成D和E的化學方程式__________________________________________________________________________________________________________________。 (4)100 g C與石灰石的混合物充分反應后，生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分數(shù)是________。 解析：(1)A元素單質(zhì)可作半導體材料，含A元素的某化合物是制造光導纖維的原料，可知A為硅。 (2)C為SiO2，能與SiO2反應的酸只有氫氟酸。 (3)SiO2與Na2CO3高溫下反應生成Na2SiO3和CO2，碳酸的酸性強于硅酸的，故在水溶液中能發(fā)生反應Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (4)CaCO3的多少決定了CO2的產(chǎn)量，可通過關系式CaCO3～CO2列式求解。 答案：(1) (2)氫氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ (4)50% 16．(11分)某化學興趣小組的成員撿到一塊礦石，觀察外觀發(fā)現(xiàn)該礦石堅硬且呈紅褐色，投入水中沒有任何變化，再向水中加濃鹽酸至過量，礦石部分溶解，并有大量無色氣體產(chǎn)生。該興趣小組的同學們猜測該礦石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三種成分組成，試設計實驗證明該礦石含除CaCO3以外的兩種成分。 僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、滴管、藥匙、漏斗；2 molL－1鹽酸、2 molL－1 NaOH溶液、2% KSCN溶液。 (1)將實驗方案用如圖所示流程圖表示，試寫出每步所用試劑的名稱或化學式。 試劑Ⅰ________；試劑Ⅱ________；試劑Ⅲ________。 (2)如果猜測是成立的，試根據(jù)上述實驗方案，完成實驗操作、預期現(xiàn)象與結(jié)論。 編號 實驗操作 預期現(xiàn)象與結(jié)論 ① 取適量礦石研細，加足量2 molL－1鹽酸 有大量無色氣體產(chǎn)生，得棕黃色溶液，且仍有少量固體殘留 ② ③ ④ 解析：Fe2O3可溶于鹽酸轉(zhuǎn)化為Fe3＋，可用SCN－檢驗Fe3＋的存在，從而說明礦石中含有Fe2O3。SiO2不溶于鹽酸，作為殘渣被濾出；為進一步確認，加入NaOH溶液，充分反應后再加鹽酸，若有白色膠狀沉淀生成，則說明礦石中含有SiO2。 答案：(1)2% KSCN溶液　2 molL－1 NaOH溶液 2 molL－1鹽酸 (2) ② 取操作①所得溶液少許于試管中，并滴加幾滴2% KSCN溶液 溶液變?yōu)榧t色，說明礦石中含有Fe2O3 ③ 取操作①所得殘余固體適量置于燒杯中，加入足量2 molL－1 NaOH溶液，充分攪拌 殘余固體溶解完全，并得無色溶液 ④ 取操作③所得無色溶液少許于試管中，用膠頭滴管滴入2 molL－1鹽酸至過量 有白色膠狀沉淀生成，且不溶于過量鹽酸，說明礦石中含有SiO2 17.(11分)在半導體工業(yè)中有這樣一句話：“從沙灘到用戶”，其中由粗硅制純硅的常用方法為Si(粗)＋2Cl2===SiCl4　SiCl4＋2H2===Si(純)＋4HCl。若在25 ℃ 101 kPa條件下反應生成HCl氣體49 L(注：25 ℃ 101 kPa條件下氣體摩爾體積為24.5 Lmol－1)，則： (1)反應生成HCl氣體的質(zhì)量為________，轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為________。 (2)反應生成的HCl氣體溶于127 mL水中，得到密度為1.20 gmL－1的鹽酸，此鹽酸的物質(zhì)的量濃度為________。 (3)“從沙灘到用戶”涉及多個反應，其中制取粗硅的反應方程式為________________________________________________。純凈的石英與燒堿反應可以制得水玻璃，反應的離子方程式為__________________________________________。 (4)普通玻璃若以氧化物形式表示其組成為(質(zhì)量分數(shù))：Na2O13%，CaO11.7%，SiO275.3%?，F(xiàn)以石灰石、純堿和石英為原料生產(chǎn)這種玻璃10 t，石灰石的利用率為80%，純堿和石英的利用率為95%，至少需要上述原料的質(zhì)量是________t(保留兩位小數(shù))。 解析：(1)25 ℃ 101 kPa條件下氣體摩爾體積為24.5 Lmol－1,49 L HCl氣體的物質(zhì)的量為2 mol，其質(zhì)量為2 mol36.5 gmol－1＝73 g，兩個反應共轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為4NA。 (2)溶質(zhì)質(zhì)量為73 g，水的質(zhì)量為127 g，所以溶液體積為＝ L，則鹽酸的物質(zhì)的量濃度是＝12 molL－1。 (3)制取粗硅是用碳還原二氧化硅，其方程式為SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，石英的主要成分是SiO2，與燒堿反應制取水玻璃，反應的離子方程式為SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 (4)10 t這種玻璃中含Na2O 1.3 t，CaO1.17 t，SiO2 7.53 t，由 CaCO3　～　CaO 100 56 0.8 x 1.17 t 所需CaCO3的質(zhì)量為x＝≈2.61 t Na2CO3　～　Na2O 106 62 0.95 y 1.3 t 所需Na2CO3的質(zhì)量為y＝≈2.34 t 所需SiO2的質(zhì)量為≈7.93 t 則至少需要上述原料的質(zhì)量為2.61 t＋2.34 t＋7.93 t＝12.88 t 答案：(1)73 g　4NA　(2)12 molL－1 (3)SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (4)12.88