2018-2019学年高中化学 第4章 材料家族中的元素 第1节 硅 无机非金属材料作业1 鲁科版必修1.doc

第1节 硅 无机非金属材料知能演练轻松闯关学生用书单独成册基础温故1下列叙述中，正确的是()A自然界中存在大量的单质硅B石英、水晶的主要成分都是二氧化硅C二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D自然界中硅元素都存在于石英中解析：选B。自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。2下列说法正确的是()ASiO2与H2O可以直接化合生成硅酸BC与SiO2反应，C过量生成CO，SiO2过量生成CO2C盛放石灰水的试剂瓶瓶塞不能用玻璃塞，应用橡胶塞DSi与NaOH溶液反应体现了Si的氧化性解析：选C。SiO2难溶于水且不与水反应，故不可用SiO2与H2O直接化合来生成硅酸；C与SiO2反应的产物与反应物用量无关；Si与NaOH溶液反应Si价态升高，体现了Si的还原性。3下列关于硅及其化合物的说法，不正确的是()A晶体硅可用做半导体材料B硅的氧化物都可用做光导纤维的材料C碳化硅可用做砂纸、砂轮的磨料D水玻璃可用做黏合剂及耐火材料解析：选B。硅的单质有晶体硅和无定形硅两种，晶体硅才可用做半导体材料。硅的氧化物中晶体二氧化硅才可用做光导纤维的材料。4下列有关说法正确的是()ACO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO2不能与水反应生成硅酸，不是酸性氧化物BNaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放C除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水D粗硅制备时，发生的反应为CSiO2=SiCO2解析：选B。A项，酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，而不是能与水反应生成酸的氧化物，虽然SiO2不能与水反应生成硅酸，但SiO2能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，是酸性氧化物，错误；B项，玻璃的成分中含二氧化硅，碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放，正确；C项，二氧化硅和碳酸钙都不溶于水，不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质，错误；D项，粗硅制备时的反应原理是2CSiO2Si2CO，需在高温条件下反应，且产物中生成的是CO，而不是CO2，错误。5制备硅单质时，主要化学反应如下：SiO2(石英砂)2C(焦炭)Si(粗硅)2CO；Si(粗硅)2Cl2SiCl4；SiCl42H2Si(纯硅)4HCl。下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是()A为置换反应B均为氧化还原反应C为化合反应D三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：选D。在反应中Si元素化合价升高，被氧化。6材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()选项材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅解析：选A。刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误；大理石、石灰石的主要成分都是CaCO3；普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃熔炉中熔融而得到的硅酸盐，普通水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏而得到的硅酸盐；沙子和石英的主要成分都是SiO2。7下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在CSiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸解析：选D。A项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。B项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。C项，SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应。D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。8新型无机非金属材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意()A通入充足的氧气 B可在空气中进行C可在氮气氛围中合成 D通入少量氧气解析：选C。合成这些无机非金属材料的过程中应杜绝氧气的存在，否则会生成相应的氧化物。9下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内：混合物SiO2(CaCO3)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂分离方法解析：SiO2(CaCO3)：可利用SiO2不溶于盐酸而CaCO3溶于盐酸除去CaCO3；CO2(SO2)：可通入饱和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2气体；SiO2(NaCl)：溶于水过滤。答案：混合物SiO2(CaCO3)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂盐酸饱和NaHCO3溶液通入足量CO2水分离方法过滤洗气过滤过滤10.氮化硅是一种高温结构陶瓷，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与氮气在1 300 时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填序号)。制汽轮机叶片航空航天耐高温材料制永久性模具汽车发动机(2)画出N的原子结构示意图：_，写出氮化硅的化学式：_。(3)高纯硅与纯氮气反应制得氮化硅，请写出反应的化学方程式：_。解析：从有关信息可知，氮化硅具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良性能。由于Si元素显4价，N元素显3价，故氮化硅的化学式为Si3N4。答案：(1)(2 Si3N4(3)2N23SiSi3N4能力提升11向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液，即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样，则该溶液是()A盐酸 B氢氟酸C烧碱 D饱和食盐水解析：选B。常温下玻璃中的SiO2可与氢氟酸反应。12能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()ACO2是气体，SiO2是固体B二氧化硅的熔点比二氧化碳高CCO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水DCO2通入Na2SiO3中析出硅酸沉淀解析：选D。酸的酸性强弱与对应酸性氧化物的状态和物理性质无关，A、B均不正确；C项只能说明其对应酸性氧化物与水反应的难易程度，无法比较两种酸的酸性强弱；D项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。13下列有关硅酸盐的叙述，正确的是()A大部分硅酸盐都易溶于水，Na2SiO3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，可用做建筑黏合剂B石英砂可与烧碱反应制水玻璃的离子方程式：SiO22OH=SiOH2OC硅酸具有酸的通性，能使石蕊试液变红D石棉Mg3Ca(SiO3)4可表示为氧化物形式：3MgOCaO4SiO2解析：选B。硅酸盐大部分难溶于水，常见硅酸盐中只有Na2SiO3、K2SiO3等可溶，A错；石英砂成分为SiO2，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，NaOH、Na2SiO3为强电解质可拆成离子形式，B正确；硅酸具有酸的通性，如能与碱反应，但其难溶于水，不能使石蕊试液变色，C错；硅酸盐改写成氧化物形式时要按“较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物二氧化硅水”的顺序排列，由于Ca活泼性强于Mg，所以其氧化物形式应为CaO3MgO4SiO2，D错。14下列物质放置在空气中变质(不考虑水分蒸发和吸收空气中的水分)，且能析出沉淀，加入盐酸时固体不溶解的是()A澄清石灰水 B水玻璃C浓硫酸 DNaOH溶液解析：选B。A项中的Ca(OH)2能与空气中的CO2反应，生成CaCO3沉淀而变质，但CaCO3能与盐酸反应而溶解；B项为Na2SiO3溶液，露置于空气中时易吸收空气中的CO2和H2O生成H2SiO3沉淀而使Na2SiO3变质，且H2SiO3不与盐酸反应；C项中浓H2SO4会吸收空气中的水分，但不会变质；D项中的NaOH也能与空气中的CO2反应，生成Na2CO3而变质，但Na2CO3不是沉淀。15.为探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)若锥形瓶中装有某可溶性正盐溶液，分液漏斗中所盛试剂应为_。(2)装置B所盛的试剂是_，其作用是_。(3)装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。(4)由此得出的结论是酸性：_。解析：解答本题要注意以下两点：酸性强弱关系可利用“强酸弱酸盐弱酸强酸盐”来比较。可先制备CO2，再制备H2SiO3，由此选择合适的药品。根据以上分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3溶液。根据Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2可知酸性：HClH2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，由此判断酸性：H2CO3H2SiO3；但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故A中生成的气体通入Na2SiO3溶液前需将HCl气体吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。答案：(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液SiOCO2H2O=H2SiO3CO(4)HClH2CO3H2SiO316硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_。整个制备过程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，写出配平的化学反应方程式：_；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。(2)下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母)。A碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等B含硅4%的钢具有很高的导磁性，主要用做变压器铁芯C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅解析：(1)H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3H2Si3HCl。SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等；B项，含硅4%的钢具有很高的导磁性，主要用做变压器铁芯；C项，高纯度的SiO2可以制造光导纤维；D项，普通玻璃是由石英(SiO2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，其主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，所以没有固定熔点；E项，Si与盐酸不反应。答案：(1)SiHCl3H2Si3HClSiHCl33H2O=H2SiO33HClH2高温下H2与O2混合发生爆炸(2)ABC