高中化学《无机非金属材料的主角——硅》同步练习22 新人教版必修1

无机非金属材料的主角硅一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1(2020广州综合测试)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常温时硅与水、空气和酸不反应，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：D2下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 ()A其氧化物都能与NaOH溶液反应B其单质在加热时都能跟O2反应C其氧化物都能溶于水生成相应的酸D碳和硅两种元素共有两种单质解析：CO不能与NaOH溶液反应；SiO2不能溶于水，也不生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅，所以有多种单质答案：B3下列物质：氢氟酸；浓H2SO4；烧碱溶液；Na2CO3固体；氧化钙；浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有 ()A B.全部C D解析：SiO2只能与酸类物质中的氢氟酸反应；SiO2为酸性氧化物，与能反应；Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2是制取玻璃时发生的一个反应答案：C4下列离子方程式不正确的是 ()A硅酸钠溶液与澄清石灰水反应：SiOCa2=CaSiO3B向澄清的石灰水中通入过量的CO2：CO2OH=HCOC向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCOCa22OH=CaCO32H2OCOD向水玻璃中加入过量盐酸：2HSiO=H2SiO3解析：向小苏打溶液中加入过量的石灰水时，反应生成的CO将被完全沉淀，正确的离子方程式为：HCOCa2OH=CaCO3H2O.答案：C5下列说法正确的是 ()A硅材料广泛应用于光纤通讯B工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应解析：B项工艺师利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品C项水晶项链的成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品D项粗硅制备单晶硅先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅，再利用还原反应即用H2还原SiCl4.答案：A6下列叙述正确的是 ( )A高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳解析：二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，该反应虽然能进行但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为CO2不断逸出，反应向右进行玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应石灰抹墙发生反应CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬答案：D7青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是 ()A可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B性质稳定，不易脱色C易溶解于强酸和强碱Dx等于6解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定不易脱色，不易与酸、碱反应“硅酸铜钡”中Ba为2价，Cu为2价，Si为4价，则x6，用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2.A、B、D均正确答案：C8将过量的CO2分别通入CaCl2溶液；Na2SiO3溶液；Ca(OH)2溶液；饱和Na2CO3溶液最终溶液中有白色沉淀析出的是 ()A BC D解析：根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(一般弱酸不能制强酸)；过量的CO2通入Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出答案：B9下列叙述正确的是 ()氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚氧化铁常用作红色油漆和涂料硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料以纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成分都是SiO2A BC D解析：中石灰石的主要成分是碳酸钙，化学式是CaCO3，高岭石的主要成分是硅酸盐，化学式是Al2(Si2O5)(OH)4或Al2O32SiO22H2O，石英、水晶的主要成分是SiO2.答案：D10对于第A族元素，下列叙述中不正确的是 ()ASiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键BC、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8CCO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D该族元素的主要化合价是4价和2解析：第A族元素最外层电子数都是4，但C原子的次外层电子数是2，Ge的次外层电子数是18.答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(10分)硅单质和碳单质及相应氧化物、氢化物、盐在性质上有很多相似的地方如它们的最高价氧化物都是酸性氧化物，都能与碱反应生成盐和水，都能和碱性氧化物(如CaO)反应生成盐等；它们的氢化物都能燃烧生成对应的氧化物和水把河沙(主要成分是SiO2)跟镁粉按一定质量比(稍大于1524)混合均匀，装入试管中加热大约1分钟后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的气态氢化物(1)写出河沙与镁粉在加热条件下的化学方程式：_，该反应是_反应(填“放热”或“吸热”)(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是(填化学式)_(3)写出产生“爆炸声”的化学方程式：_.解析：m(SiO2)m(Mg)1524，则n(SiO2)n(Mg)14.SiO2与Mg反应生成的硅化物必定是Mg2Si，则还要生成MgO.SiO2与Mg的混合物仅被加热1分钟后就剧烈反应，这说明反应放热MgO与Mg2Si的混合物中加入稀硫酸后生成的气态氢化物应是SiH4，SiH4在空气中自燃的产物是SiO2和H2O.答案：(1)SiO24MgMg2Si2MgO放热(2)SiH4(3)SiH42O2=SiO22H2O12(15分)硅单质及其化合物应用范围很广(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备纯硅.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅.粗硅与干燥的氯气在450500条件下反应制得SiCl4.SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在11001200条件下反应制得纯硅已知SiCl4沸点为57.6，能与H2O强烈反应.1 mol H2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2 kJ.请回答下列问题：第步反应的热化学方程式是_.整个制备纯硅的过程中必须严格控制无水无氧SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是_；H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起的后果是_上述生产过程所需氯气和氢气均由氯碱厂提供，氯碱厂的基本设备是离子交换膜电解槽(如图所示)，其中进入阳极室的溶液是_，b电极上的电极反应式是_(2)二氧化硅被大量用于生产玻璃工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高温下完全反应时放出CO2 44 kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3CaSiO3xSiO2表示，则其中x_.解析：根据水解定义和实验现象判断，SiCl4水解生成硅酸和HCl，产生白色烟雾图示是阳离子交换膜电解槽，Na移向阴极，因此进入阳极室的应精制饱和食盐水玻璃的化学组成可根据反应原理得到，n(CO2)n(Na2CO3)n(CaCO3)n(SiO2反应)1000 mol.n(SiO2过量)(283505360)1000/602000 mol，所以x4.答案：(1)2H2(g)SiCl4(g)=Si(s)4HCl(g)H240.4 kJ/molH2SiO3(或H4SiO4)和HCl爆炸精制饱和食盐水2H2e=H2(2)413(15分)(2020韶关调研)某活动课程小组拟用50 mL NaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液为了防止通入过量的CO2气体生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：a取25 mL NaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；b小火煮沸溶液12 min，赶走溶解在溶液中的CO2气体；c在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使其充分混合反应(1)此方案能制得较纯净的Na2CO3，写出c步骤的离子方程式_此方案第一步的实验装置如下图所示：(2)加入反应物前，如何检验整个装置的气密性_.(3)若用大理石与盐酸制CO2，则装置B中盛放的试剂是_，作用是_(4)在实验室通常制法中，装置A还可作为下列_(填序号)气体的发生装置CH4H2Cl2CH2=CH2(5)已知所用NaOH溶液中溶质的质量分数为40%，室温下该溶液密度为1.44 g/mL，假设反应前后溶液的体积不变，不考虑实验误差，计算用此种方法制备所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为_解析：a步发生的化学反应：NaOHCO2=NaHCO3，c步发生的化学反应：NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O.对于装置气密性的检验，要注意仪器的特点，可以一次检查A、B的气密性：用止水夹夹住B、C间的乳胶管；然后从漏斗中注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，过一会，观察漏斗内与锥形瓶中的液面差，若保持不变，说明装置不漏气；也可分别检查A、B的气密性：用弹簧夹夹住A、B间的乳胶管，先检查A的气密性：塞紧橡皮塞，从漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，停止加水后，漏斗内与锥形瓶中的液面差保持不变，说明装置不漏气然后检查B的气密性：向烧杯中注入少量水，使导管口浸入水中，双手捂住广口瓶片刻有气泡冒出，松开手后，有少量水进入导管形成水柱，说明装置不漏气装置A能用于液体与固体或液体与液体反应，且不需要加热制取气体此种方法制备所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为：1.44 g/mL25 mL40%40 g/mol0.050 L7.2 mol/L.答案：(1)HCOOH=COH2O(2)方法：可一次检查A、B的气密性：用止水夹夹住B、C间的乳胶管，然后从漏斗中注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面过一会，观察漏斗内与锥形瓶中的液面差，若保持不变，说明装置不漏气方法：也可分别检查A、B的气密性：用弹簧夹夹住A、B间的乳胶管，先检查A的气密性：塞紧橡皮塞，从漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于锥形瓶内的水面，停止加水后，漏斗内与锥形瓶中的液面差保持不变，说明装置不漏气然后检查B的气密性：向烧杯中注入少量水，使导管口浸入水中，双手捂住广口瓶片刻有气泡冒出，松开手后，有少量水进入导管形成水柱，说明装置不漏气(3)饱和碳酸氢钠溶液吸收HCl气体(4)(5)7.2 mol/L14(10分)已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性(提示：2MgCO22MgOC)用如图所示的装置进行Mg和SO2的实验：(1)选择制取SO2的合适试剂_10%的H2SO4溶液；80%的H2SO4溶液；Na2SO3固体；CaSO3固体(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_.(3)你认为该装置是否有不足之处？_，如果有，请列出两点：_.解析：(1)SO2的溶解度较大，应选用浓度较大的H2SO4溶液；为了使反应顺利进行须选择Na2SO3固体与硫酸反应(CaSO3固体与硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水)(2)根据Mg与CO