高中化学-硅酸盐-硅单质练习

PAGEPAGE1高中化学-硅酸盐硅单质练习eq\a\vs4\al(层级一学业达标练)1．下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A．Si用途广泛，是太阳能电池和光导纤维的主要成分B．SiO2是硅酸的酸酐，只能与NaOH溶液反应，不能与任何酸反应C．硅酸酸性比碳酸弱，所以SiO2不能跟Na2CO3反应D．绝大多数硅酸盐难溶于水，组成复杂，通常用氧化物的形式表示其组成解析：选DA项，光导纤维的主要成分是SiO2不是Si；B项，SiO2与氢氟酸反应；C项，SiO2在高温下与Na2CO3可以反应。2．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up12(高温),\s\do4(电炉))Si＋2CO↑②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl下列对上述三个反应的叙述中，错误的是()A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：选D反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。3．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是()A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起解析：选B普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃的大致组成为Na2O·CaO·6SiO2，C正确；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，D正确。4．下列关于硅的化学性质的化学方程式书写错误的是()A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl=SiCl4＋2H2↑D．硅在高温下被O2氧化：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))SiO2解析：选CSiO2与盐酸不反应。5．具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白，下列对晶体硅的叙述中正确的是()A．晶体硅和金刚石的物理性质相似B．硅在地壳中含量居第二位，可以以游离态存在于自然界中C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价值昂贵D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电解析：选AA项，晶体硅和金刚石的熔点高、硬度大，具有相似的物理性质；B项，在自然界中没有游离态硅存在；C项，晶体硅的价格已不昂贵，已经广泛应用于电子器件及电脑配件；D项，晶体硅属于无机非金属材料。6．下列化学物质在实际生产、生活和科技等方面的应用正确的是()A．石英砂可以用于制取高纯度的硅，SiO2和Si都是光导纤维材料B．生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱C．水泥、玻璃和陶瓷都属于传统的无机非金属材料D．测NaOH熔点时可以将NaOH放入石英坩埚中高温加热解析：选CSiO2是制作光导纤维的原料，而Si是制作半导体、合金、太阳能电池等的原料，故A错误；生产普通水泥的主要原料有石灰石和黏土，而生产普通玻璃的主要原料有石灰石、石英和纯碱，故B错误；水泥、玻璃和陶瓷都属于传统的无机非金属材料，故C正确；石英的成分是SiO2，属于酸性氧化物，能与碱反应，所以不能将NaOH放入石英坩埚中高温加热，故D错误。故选C。7．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是玻璃的主要成分之一，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)来雕刻玻璃。(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＋SiO2eq\o(=,\s\up7(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能与NaOH溶液发生反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；氢氟酸能与SiO2发生反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，故常用来雕刻玻璃。(2)Na2SiO3的水溶液可用作防火材料。(3)反应2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑中，碳元素化合价升高，硅元素化合价降低，故单质碳作还原剂，SiO2作氧化剂。答案：(1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氢氟酸(2)防火剂(3)CSiO28．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题：(1)写出各物质的化学式：A________；B________；C________；D________；E________。(2)写出反应①的化学方程式：________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(3)写出反应④的离子方程式：__________________________________。(4)写出反应⑤的离子方程式：__________________________________。(5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：______________________________________。解析：解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而推知B为CaSiO3，C为Na2SiO3，D为Si，E为H2SiO3。答案：(1)SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑1∶2(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑(4)SiOeq\o\al(2－,3)＋Ca2＋=CaSiO3↓(5)SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)eq\a\vs4\al(层级二应试提能练)9．下列叙述中正确的是()A．高纯度硅是生产光导纤维的主要原料B．工业上生产普通玻璃和水泥都要用到石灰石C．SiO2不溶于水，也不溶于任何酸D．水玻璃的化学性质稳定，放置空气中不易变质解析：选BA项生产光导纤维的主要原料是二氧化硅，不是高纯度硅；C项SiO2能溶于氢氟酸；D项水玻璃放置空气中能与二氧化碳反应生成硅酸沉淀。10．日本福岛地震和核泄漏事故发生后，东京电力公司向福岛第一核电站2号机组下方碎石注入俗称水玻璃的Na2SiO3溶液，放射性污水的泄漏有所减少。下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中错误的是()A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不易被腐蚀B．在建筑工业上可以作黏合剂C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质解析：选DNa2SiO3的水溶液叫水玻璃，是一种矿物胶，通常用作耐火材料。在空气中发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，故D项错误。11．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列说法正确的是()A．硅酸钠可用于制备木材防火剂B．硅单质广泛用于光纤通讯C．利用盐酸刻蚀石英制作艺术品D．水晶项链是硅酸盐制品解析：选AB项，SiO2用于光纤；C项，氢氟酸刻蚀石英制品；D项，水晶是SiO2制品。12．由石英砂(主要含SiO2)制取高纯硅的工业流程如下，下列有关说法不正确的是()eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up12(焦炭，高温),\s\do4(反应①))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up12(Cl2，加热),\s\do4(反应②))eq\x(SiCl4)eq\o(→,\s\up12(H2，高温),\s\do4(反应③))eq\x(高纯硅)A．反应①③均属于置换反应B．反应①中氧化产物和还原产物的质量比为1∶2C．该流程中反应①③的还原剂不能互换使用D．该流程是实现半导体工业“从沙滩到用户”的基础解析：选B反应①：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑；反应③：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl，二者都是置换反应，故A正确；反应①的氧化产物为一氧化碳，还原产物为硅，二者物质的量之比为2∶1，质量之比为2∶1，故B错误；氢气与硅能反应生成硅烷，所以该流程中反应①③的还原剂不能互换使用，故C正确；沙子的主要成分是二氧化硅，经过该流程生成硅，是实现半导体工业“从沙滩到用户”的基础，故D正确。13．北京奥运金牌“金玉合璧”上的环形玉是产自新疆的和田玉，和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐。这种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述中正确的是()A．将该和田玉的化学式改写成氧化物的形式表示如下：2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·H2OB．该和田玉能抵抗任何酸或碱的腐蚀C．该和田玉中Fe的化合价为＋2价D．该和田玉是由5种氧化物组成的混合物解析：选C根据和田玉的盐表达式中正负化合价代数和等于零的规则，可计算出Fe元素的化合价为＋2价，氧化物形式中Fe元素仍然是＋2价，A错误，C正确；含硅化合物易被氢氟酸腐蚀，B错误；硅酸盐组成可用氧化物形式表示，但不是由氧化物组成的混合物，D错误。14．将铁、铝、硅的混合物分为等质量的两份，一份跟足量的NaOH溶液反应，另一份跟足量的稀H2SO4反应，最终产生的H2一样多，则铁与硅的物质的量之比为()A．2∶1 B．4∶1C．1∶1 D．3∶1解析：选A将混合物分为两等份，设每份中Fe、Al、Si的物质的量分别为xmol、ymol、zmol。一份跟足量NaOH溶液反应时，只有Al和Si参与反应，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑23ymoleq\f(3,2)ymolSi＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑12zmol2zmol所以和NaOH溶液反应放出H2共eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)y＋2z))mol。另一份跟足量稀H2SO4反应时，只有Fe和Al参与反应，Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑11xmolxmol2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑23ymoleq\f(3,2)ymol所以和稀H2SO4反应产生的H2共eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(3,2)y))mol。由题意知：eq\f(3,2)y＋2z＝x＋eq\f(3,2)y，所以x＝2z，即混合物中Fe与Si的物质的量之比为2∶1。15．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)。请回答下列问题：(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可以被氢气还原得到纯净的硅。根据D能转化成B(Si)，可知D为SiO2，由此可知其他答案。答案：(1)SiCl4SiO2H2SiO3(2)粗硅提纯(3)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(4)H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O16．2017年1月4日，谷歌公司宣布：以60胜0负1平的战绩横扫众多围棋高手的神秘棋手“Master”乃是其人工智能产品AlpbaGo的升级版，人工智能再次成为热门话题。其中，高纯度硅是一种重要的基础材料。以下是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有________(填反应代号)。(2)写出反应①的化学方程式：___________________________________；在反应①发生的同时，会发生副反应：SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(3273K))SiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为________。(3)写出反应③的化学方程式：____________________________________。(4)整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：______________________。(5)硅的化合物用途也很广泛，将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1373～1623K反应，生成化合物W，其化学方程式是_______________________；A、B、C几种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是________(填化学式)；将该气体通入化合物W的水溶液中的现象为________________。(6)工业上常将硅酸盐的化学式表示为氧化物的形式，如Na2SiO3可表示为Na2O·SiO2，正长石的化学式为KAlSi3Ox，则x＝________，将正长石的化学式改写为氧化物的形式：________。解析：工业上在电炉内，用石英砂和焦炭反应得粗硅和一氧化碳，然后用粗硅和HCl反应得SiHCl3，再用SiHCl3和氢气反应得纯硅和氯化氢，这样就完成硅的生产。本题涉及的反应为①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；②Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(523～527K))SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl；④CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up12(催化剂),\s\do4(1073K))CO2＋H2。(1)置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的化学反应，在题述生产过程中，属于置换反应的有反应①②③。(2)反应①是用石英砂和焦炭反应得粗硅和一氧化碳，化学方程式为SiO2＋2C