2022版高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)18 無機(jī)非金屬材料的主角——硅 新人教版必修1

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1、2022版高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)18 無機(jī)非金屬材料的主角——硅 新人教版必修1 1．下列有關(guān)硅的敘述中，正確的是(　　) A．硅只有在高溫下才能跟氫氣起化合反應(yīng)，單質(zhì)硅有多種不同的結(jié)構(gòu) B．硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在所有的元素中居第一位 C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在常溫下只與Cl2、F2、HF、強(qiáng)堿反應(yīng) D．硅在電子工業(yè)中，是最重要的半導(dǎo)體材料，也是制造光導(dǎo)纖維的原料 【解析】　A項(xiàng)正確，硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不易與氫氣、氧氣、氯氣等反應(yīng)；B項(xiàng)不正確，氧元素在地殼中的含量居第一位；C項(xiàng)不正確，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，但可與F2、氫氟酸和

2、強(qiáng)堿等反應(yīng)，不與Cl2、O2反應(yīng)；D項(xiàng)不正確，通常用天然的石英作為光導(dǎo)纖維的原料。 【答案】　A 2．下列有關(guān)硅及其化合物的說法正確的是(　　) A．晶體硅具有金屬光澤，可以導(dǎo)電，屬于金屬材料 B．常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以自然界中的硅大部分以游離態(tài)存在 C．SiO2是一種酸性氧化物，能夠與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸 【解析】　A項(xiàng)，晶體硅雖然具有金屬光澤，但它屬于非金屬單質(zhì)；其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。B項(xiàng)，雖然常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但自然界中沒有游離態(tài)的硅，它主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。C項(xiàng)，Si

3、O2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不與水反應(yīng)。D項(xiàng)，SiO2不溶于稀鹽酸，可使用稀鹽酸除去其中混有的CaCO3，化學(xué)方程式為CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。 【答案】　D 3．硅被譽(yù)為無機(jī)非金屬材料的主角。下列物品用到硅單質(zhì)的是(　　) A．陶瓷餐具　　　　　　 B．石英鐘表 C．計(jì)算機(jī)芯片 D．光導(dǎo)纖維 【解析】　晶體硅可用作計(jì)算機(jī)芯片。 【答案】　C 4．證明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正確方法是(　　) A．加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出 B．加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解 C．加熱至高溫，觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣

4、生成 D．先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)，若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解 【解析】　二氧化硅不溶于鹽酸但溶于NaOH溶液。碳酸鈣難溶于水但溶于鹽酸且放出二氧化碳?xì)怏w，所以，在生石灰樣品中加入足量鹽酸產(chǎn)生氣泡可證明含有石灰石，反應(yīng)后有不溶物剩余，將該不溶物投入NaOH溶液，不溶物溶解，可證明生石灰樣品中含有二氧化硅。 【答案】　D 5．硅及其化合物是重要的無機(jī)材料，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．反應(yīng)SiO2＋2C2CO↑＋Si，每生成1 mol Si轉(zhuǎn)移4 mol e－ B．光纖的主要成分是硅單質(zhì)，它質(zhì)量輕且對(duì)光的傳輸能力強(qiáng) C．光纖可以

5、將光能轉(zhuǎn)化為電能，是制造光電池的最佳材料 D．陶瓷、水泥、金剛砂及所有的玻璃都是硅酸鹽產(chǎn)品 【解析】　標(biāo)出選項(xiàng)A反應(yīng)前后元素的化合價(jià)，分析反應(yīng)前后化合價(jià)的變化，可知A說法正確；光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，其主要成分是二氧化硅，B說法錯(cuò)誤；制造光電池的材料是晶體硅，C說法錯(cuò)誤；金剛砂的主要成分是碳化硅，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，都不是硅酸鹽產(chǎn)品，故D說法錯(cuò)誤。 【答案】　A 6．下列離子方程式中，不正確的是(　　) A．石英與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．向燒堿溶液中通入過量的CO2：CO2＋2OH－===CO＋H2O C．向硅酸鈉溶液中加入鹽酸：2H＋＋

6、SiO===H2SiO3↓ D．水玻璃中通入過量CO2：SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO 【解析】　B項(xiàng)中通入過量CO2，離子方程式應(yīng)為：CO2(過量)＋OH－===HCO。 【答案】　B 7．昆侖玉的成分可簡(jiǎn)單看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，則其用氧化物的形式可表示為(　　) A．CaO·MgO·SiO2·H2O B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O C．2CaO·MgO·SiO2·2H2O D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O 【解析】　按照硅酸鹽改寫為氧化物的原則，依次寫出“活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→SiO2→H2O

7、”即得：2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。 【答案】　B 8．歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然於碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)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(jià))，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BaO·CuO·2SiO2 B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色 C．易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿 D．x等于6 【解析】　據(jù)化合價(jià)之和等于零可知x＝6，硅酸銅鋇可表示為BaO·CuO·2SiO2，它性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色，不易溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。 【答案】　C

8、 9．世界著名的科技史專家、英國(guó)劍橋大學(xué)的李約瑟博士考證說：“中國(guó)至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P(guān)普通玻璃的說法不正確的是(　　) A．制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英砂 B．玻璃在加熱熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn) C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起 【解析】　普通玻璃以純堿、石灰石和石英砂為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，A正確；玻璃是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)，B錯(cuò)誤；普通玻璃的大致組成為：Na2O·CaO·6SiO2，C正確；二氧化硅易與堿

9、液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強(qiáng)的黏合性，因此盛NaOH等強(qiáng)堿性溶液的試劑瓶不得用玻璃塞，D正確。 【答案】　B 10．下表中括號(hào)內(nèi)物質(zhì)是雜質(zhì)，試將除雜試劑及分離方法填入表內(nèi)： 混合物 SiO2 (CaCO3) CO2 (SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2 (NaCl) 除雜 試劑 除雜 方法 【解析】　SiO2(CaCO3)：可利用SiO2不溶于鹽酸而CaCO3溶于鹽酸除去CaCO3；CO2(SO2)：可通入飽和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2氣體；SiO2(N

10、aCl)：溶于水過濾。 【答案】　 混合物 SiO2 (CaCO3) CO2 (SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2 (NaCl) 除雜 試劑 鹽酸 飽和 NaHCO3 溶液 通入足量 CO2氣體 水 除雜 方法 過濾 洗氣 過濾 過濾 11.A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖所示。A為地殼中含量?jī)H次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。 請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________，它的最高化合價(jià)為________。 (2)B的化學(xué)式為____________

11、__________________________________， B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式為______________________________ _______________________________________________________________。 (3)C的化學(xué)式為________，D的化學(xué)式為____________。 【解析】　“A為地殼中含量?jī)H次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似”是做此題的關(guān)鍵。由此可以得出A為Si，B為SiO2。SiO2在高溫的條件下與氧化鈣反應(yīng)得到的是C，即硅酸鈣；SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到D

12、，是硅酸鈉溶液。從框圖中可以得出E應(yīng)是CO。 【答案】　(1)　＋4 (2)SiO2　SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)CaSiO3　Na2SiO3 12．在下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 據(jù)此填寫： (1)B的化學(xué)式是________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_________________________________ ______________________________________________________________。 (3)C和過量鹽酸反應(yīng)的離子方程式是

13、________________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　A是固體單質(zhì)，則B是A的氧化物，E是一種白色沉淀，根據(jù)框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在過量鹽酸中生成的白色沉淀除AgCl外即是H2SiO3，但AgCl加熱分解時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生氧化物，E為H2SiO3，符合題意。則B為SiO2，A為Si，C為Na2SiO3，D為H2O，F(xiàn)為H2。 【答案】　(1)SiO2　制光導(dǎo)纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)SiO＋2H＋===H2SiO

14、3↓ [能力提升] 13．某溶液中可能含有OH－、CO、AlO、SiO、SO、Na＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋等離子。向該溶液中加入一定物質(zhì)的量濃度的鹽酸時(shí)，生成沉淀的物質(zhì)的量隨鹽酸體積的變化關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．原溶液中一定含有Na2SO4 B．反應(yīng)最終形成的溶液中的溶質(zhì)為NaCl C．原溶液中一定含有的陰離子有OH－、CO、AlO、SiO D．原溶液中含有CO與AlO的物質(zhì)的量之比為1∶1 【解析】　根據(jù)題圖分析可知，開始沒有沉淀生成，說明加入的鹽酸和溶液中的堿反應(yīng)，則溶液中一定含有OH－，則與OH－不能共存的離子為Fe3＋、Mg2＋、Al3＋，

15、即該溶液中一定不含F(xiàn)e3＋、Mg2＋、Al3＋；根據(jù)溶液呈電中性可知，溶液中一定含有Na＋。隨后反應(yīng)生成沉淀逐漸增多，說明AlO、SiO和H＋反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和硅酸沉淀，繼續(xù)加入鹽酸沉淀量不變，消耗鹽酸的離子只能是CO，反應(yīng)完后繼續(xù)加入鹽酸，沉淀逐漸減少至不再改變，進(jìn)一步證明沉淀是氫氧化鋁和硅酸，氫氧化鋁沉淀溶于鹽酸，最后剩余的沉淀是硅酸；不能確定SO是否存在，則原溶液中不一定含有Na2SO4，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)最終形成的溶液中的溶質(zhì)為NaCl和AlCl3，故B錯(cuò)誤；由前面分析可判斷原溶液中一定含有的陰離子：OH－、SiO、AlO、CO，故C正確；依據(jù)題圖可知與CO反應(yīng)的鹽酸為2體積，CO＋2

16、H＋===CO2↑＋H2O，氫氧化鋁溶解消耗的鹽酸為4體積，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，則原溶液中含有CO與AlO的物質(zhì)的量之比為3∶4，故D錯(cuò)誤。 【答案】　C 14．晶體硅是一種重要的非金屬材料。制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； ②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應(yīng)制得純硅。 已知SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。請(qǐng)回答下列問題： (1)第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________________

17、______ ____________________________________________________________。 (2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置均已略去)： ①裝置B中的試劑是________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_____________________________________________________________。 ②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是________________________ _______________________________________

18、_______________________， 裝置D不能采用普通玻璃管的原因是______________________________ _____________________________________________________________， 裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________ ______________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性、控制好反應(yīng)溫度以及_______

19、____________________________________________。 【解析】　(1)根據(jù)題給信息，粗硅可以用碳還原二氧化硅的方法制得，反應(yīng)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)①因SiHCl3與水劇烈反應(yīng)，故A中產(chǎn)生的H2必須干燥，B中液體為濃硫酸，且C中燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl3汽化，加快與H2的反應(yīng)。②制取純硅的反應(yīng)條件為1 000～1 100 ℃，此溫度下普通玻璃易軟化。③因高溫下H2與O2易反應(yīng)而爆炸，故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。 【答案】　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ③排盡裝置中的空氣