2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 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(yīng)用，促進(jìn)了半導(dǎo)體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)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(xué)家采用瑪瑙研體摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)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(hù)眼睛　⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)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(guān)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(dǎo)電性，所以SiO2可用于制備光導(dǎo)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(yīng)該是H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強，B錯誤；SiO2沒有導(dǎo)電性，SiO2可以用于制備光導(dǎo)纖維，C錯誤；單質(zhì)硅是半導(dǎo)體材料，利用硅制成的光電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽珼正確。 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(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關(guān)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(guān)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(yīng)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(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，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(yīng)2C＋SiO22CO↑＋Si，H2CO3的酸性比H2SiO3的強，但能發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3，其原因是這兩個反應(yīng)均在高溫下進(jìn)行，且產(chǎn)物中均有氣體生成，氣體從反應(yīng)體系中逸出，有利于反應(yīng)的進(jìn)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(yīng)，所以制取硅酸只能用可溶性硅酸鹽與CO2或酸反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，C正確。 答案：C 6．下列關(guān)于碳和硅的比較，正確的是(　　) A．它們的氧化物都能與水反應(yīng)生成對應(yīng)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(yīng)；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(yīng)：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(yīng)的一組是(　　) ①硅與NaOH溶液?、诠枧c鹽酸?、酃枧c氫氟酸　④二氧化硅與碳酸鈉?、荻趸枧cNaOH溶液?、薅趸枧c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(yīng)；二氧化硅與碳酸鈉在高溫下能反應(yīng)；二氧化硅是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)，但不能與HNO3反應(yīng)，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(chǔ)材料?？茖W(xué)家預(yù)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(yuǎn)比我們想象的要大得多，這對硅的純度要求很高。用化學(xué)方法可制得高純度硅，其化學(xué)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(yīng)的敘述中，不正確的是(　　) A．①③為置換反應(yīng) B．②為化合反應(yīng) C．①②③均為氧化還原反應(yīng) D．三個反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原 解析：反應(yīng)①③中硅元素被還原，反應(yīng)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(xué)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(xué)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(yīng)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(yīng)：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(dǎo)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(yīng)：2SiO2＋5C高溫,Si＋SiC＋4CO↑，B項正確。Si、SiO2均能與NaOH溶液反應(yīng)，C項錯誤。純凈的SiO2還可用于制造光學(xué)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(dāng)?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應(yīng)用于熱工各個領(lǐng)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(guān)于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。 A．硅粉合成氮化硅的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng) 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(yīng)生成兩種化合物。 ①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。 ②該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為________。 解析：(1)SiO2與N2、C反應(yīng)前后，N、C元素的化合價發(fā)生變化，故屬于氧化還原反應(yīng)，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(xué)式為Si3N4。燒結(jié)Si3N4的反應(yīng)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(yīng)方程式為3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO。②根據(jù)反應(yīng)：3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO，分析各元素化合價變化可知，Si、O元素反應(yīng)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　②7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(xué)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(fù)雜的物理變化，但沒有化學(xué)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(jìn)一步制純硅： ①反應(yīng)a的化學(xué)方程式為Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)，反應(yīng)b的化學(xué)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(yīng)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(yīng)，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(fù)雜的物理變化和化學(xué)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(yīng)b的反應(yīng)物為SiHCl3、H2，生成物為Si(純)、HCl：SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl。②根據(jù)反應(yīng)a、b可知，反應(yīng)a產(chǎn)生的H2是反應(yīng)b的反應(yīng)物，反應(yīng)b產(chǎn)生的HCl是反應(yīng)a的反應(yīng)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　③125 15．(10分)A元素的單質(zhì)是重要的半導(dǎo)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(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的酸是________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________。 (3)C與純堿混合高溫熔融時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)生成含A的化合物E。寫出生成D和E的化學(xué)方程式__________________________________________________________________________________________________________________。 (4)100 g C與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 解析：(1)A元素單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含A元素的某化合物是制造光導(dǎo)纖維的原料，可知A為硅。 (2)C為SiO2，能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸。 (3)SiO2與Na2CO3高溫下反應(yīng)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(yīng)Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (4)CaCO3的多少決定了CO2的產(chǎn)量，可通過關(guān)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(xué)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(xué)們猜測該礦石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三種成分組成，試設(shè)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(xué)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(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。 編號 實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 ① 取適量礦石研細(xì)，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(jìn)一步確認(rèn)，加入NaOH溶液，充分反應(yīng)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?jǐn)嚢? 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(dǎo)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(yīng)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(yīng)生成HCl氣體的質(zhì)量為________，轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為________。 (2)反應(yīng)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(yīng)，其中制取粗硅的反應(yīng)方程式為________________________________________________。純凈的石英與燒堿反應(yīng)可以制得水玻璃，反應(yīng)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?jǐn)?shù))：Na2O13%，CaO11.7%，SiO275.3%。現(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(yīng)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(yīng)制取水玻璃，反應(yīng)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