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1、-硅的性质与应用习题及答案-第 - 6 - 页碳、硅的性质与应用习题一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)1.据参考消息报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是()A.便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B.自然界的含硅化合物易开采C.硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制D.自然界中存在大量单质硅2.(预测题)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于
2、制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A.B.C.D.3.下列说法不正确的是()A.在粗硅的制取中，2CSiO2Si2CO硅被还原，并不能说明碳的还原性大于硅的还原性B.用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通CO2C.(2011江苏高考)二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器D.(2011广东高考)精炼粗铝时要清除坩埚表面的石英砂，铝与石英砂反应的方程式为3SiO24Al3Si2Al2O34.(2012蚌埠模拟)根据陈述的知识，类推得出的结论正确的是()A.Fe3O4可以表示为FeOFe2O3，则Pb3O4也可以表示为PbOPb2O3B.苯不可使酸性高锰酸钾溶
3、液退色，则甲苯也不可以使其退色C.Si是半导体材料，则Ge也是半导体材料D.镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO，则钠在空气中燃烧生成的氧化物是Na2O5.(2012郑州模拟)下列各物品或材料的主要成分为硅酸盐的是()A.水玻璃 B.光导纤维C.计算机芯片 D.石英钟表6.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是()A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷 B.普通玻璃的主要成分是SiO2C.陶瓷的主要原料是黏土 D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料7.以氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)为原料，采用常压烧结或热压工艺制备赛伦。赛伦的化学通式为Si6xAlxOxN8x，以耐高温、高强度、
4、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能为主要特征，因此，在冶金、机械、光学、医学等领域有重要应用。它属于()A.金属材料 B.有机高分子材料 C.新型无机非金属材料 D.无机高分子材料8.已知硅能与强碱溶液反应放出氢气，同时生成硅酸钠。现有一种粗铝含铁、硅两种杂质，取等质量的样品，分别投入足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液中，充分反应后都放出等量的氢气，则粗铝中铁和硅的物质的量之比为()A.11B.21C.12D.319.(易错题)将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是()A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、
5、SiO2 D.SiO210.(2012银川模拟)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g)=SiHCl3(l)H2(g)；容器中进行的反应为SiHCl3H2=Si(纯)3HCl。下列说法中正确的是()A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C.反应和中HCl均作氧化剂D.反应和属于可逆反应二、非选择题(本题包括3小题，共40分)11.(12分)在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质。据此填写：(1)B的化学式是，目前在现代通讯方面B
6、已被用作的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_。(3)C和过量盐酸反应的离子方程式是_。12.(14分)硅单质及其化合物应用范围很广。制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可按如下流程制备高纯硅。试回答下列问题：(1)第步制备粗硅的化学方程式为_，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。第步反应的化学方程式为_。(2)坩埚常用于实验室灼烧或熔融固体物质，则熔融烧碱时，不能使用的坩埚是_(填字母)。A.普通玻璃坩埚 B.石英坩埚 C.陶瓷坩埚 D.铁坩埚(3)整个制备粗硅的过程中必须严格控制无水无氧。SiCl4在潮湿的空气中会水解而产生HCl和H2SiO3，该反应的化学方程式为_。(
7、4)二氧化硅被大量用于生产玻璃。将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_。13.(14分)(易错题)材料科学是近年来与化学有关的科学研究的热点，某新型无机非金属材料K由两种非金属元素组成，它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性，它是以中学化学中常见物质为原料来生产的。如图所示为其生产过程，其中虚线框内的转化是为探究C的组成而设计的；G、F、H均难溶于水且为白色固体；图中除M、K(均含A元素)外均为中学化学中的常见物质。请回答下列问题：(1)写出化学
8、式：单质B，化合物F_，化合物C。(2)写出下列反应的离子方程式：反应_；反应_。(3)写出反应的化学方程式：_。答案解析1.【解析】选D。硅是固体，便于运输、储存；硅常温下性质稳定，是非常安全的；硅在自然界存在广泛，硅化合物易开采，其燃烧产物为SiO2，对环境污染程度低；自然界没有游离态的硅，因此，D是错误的。2.【解析】选B。水晶饰物的主要成分是SiO2，错误；用于制作光导纤维的是SiO2，错误。3.【解析】选C。由于碳的非金属性强于硅，故碳的还原性弱于硅，A正确；SiO2能与氢氟酸反应，C不正确。4.【解析】选C。Pb3O4中由于含有2价和4价Pb，故应表示为2PbOPbO2，A不正确；
9、甲苯可被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸，可使酸性KMnO4退色，B不正确；Si、Ge均位于金属与非金属分界线附近，均可作半导体材料，C正确；钠在空气中燃烧生成Na2O2，D不正确。5. 【解析】选A。水玻璃是Na2SiO3水溶液，故主要成分是硅酸盐。6. 【解析】选B。普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。7. 【解析】选C。由于赛伦具有耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能，故属于新型无机非金属材料。8.【解析】选B。由于铝与酸或碱反应放出气体的体积相等，所以应该是其中的硅跟碱反应与铁跟酸反应产生的H2的质量相等：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H21 mo
10、l 4 gFe2HCl=FeCl2H21 mol 2 g当混合物投入盐酸中时，铁反应放出氢气；当混合物投入氢氧化钠溶液中时硅反应放出氢气，通过上面两个式子，可以看出放出质量相同的氢气，硅和铁的物质的量的比为12。9.【解析】选A。将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2OSiO2；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，各反应物存在如下关系：H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2,2NaHCO3Na2CO3SiO2，由上述关系可知，最后所得
11、固体物质是Na2SiO3，故选A项。【误区警示】本题易错选C，错因主要是容易忽视在高温条件下充分灼烧时，Na2CO3和SiO2还能够继续反应生成Na2SiO3。10. 【解析】选A。该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用；分离Si与SiHCl3可用过滤方法；反应中HCl是生成物，是氧化产物；反应、不在同一条件下进行不是可逆反应。11. 【解题指南】该题的突破口为：(1)A是固体单质，常作半导体材料。(2)F是最轻的气体单质。【解析】A是固体单质且为半导体材料，所以A为Si，则B为SiO2(常用作制光导纤维)，根据框图中的关系知E中含有Si元素，且是加入过量盐酸生成的白色沉淀，所以E为H2S
12、iO3，则a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，而F是最轻的气体单质，所以F为H2，SiO2与NaOH反应的离子方程式为：SiO22OH=SiOH2O。答案：(1)SiO2制光导纤维(2)SiO22OH=SiOH2O(3)SiO2H=H2SiO312.【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)烧碱是碱性物质，可与含SiO2的硅酸盐制品发生反应；(2)守恒观点在化学计算中的正确应用。【解析】(1)制备粗硅时SiO22CSi2CO，该反应中C是还原剂，SiO2是氧化剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为12，第步是SiCl4变成高纯硅的过程，反应的化学方程式为：SiCl42H2Si4HCl。(
13、2)熔融烧碱不能用含SiO2的硅酸盐制品的坩埚，则除铁坩埚外，其他均不能使用。(3)SiCl4水解的生成物为HCl和H2SiO3，故水解方程式为：SiCl43H2O=4HClH2SiO3。(4)根据玻璃的表示式Na2SiO3CaSiO3xSiO2可知，Na2SiO3和CaSiO3的物质的量相等，则根据Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2由于产生的CO2是44 kg，共1 000 mol，则生成Na2SiO3 500 mol。生成CaSiO3500 mol，则根据反应前后质量守恒可得剩余SiO2的物质的量为：n(SiO2)2 000 mol则可知x4。答案
14、：(1)SiO22CSi2CO12SiCl42H2Si4HCl(2)A、B、C(3)SiCl43H2O=4HClH2SiO3(4)4【方法技巧】硅酸盐化学式改写成氧化物形式的方法(1)氧化物之间以“ ”隔开，化学计量数配置出现分数时应化为整数。如长石：KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。(2)硅酸盐用氧化物的形式表示时，遵循各元素化合价不变的原则，且一般活泼金属排在前面。13.【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)由化合物A(NH2)4可推知A最外层有4个电子；(2)化合物C溶于水生成E可与AgNO3溶液生成G(AgCl)，且G不溶于稀硝酸可
15、推知化合物C中含Cl元素。【解析】与硝酸银溶液反应生成难溶于稀硝酸的白色固体可确定其为AgCl，因此C中有Cl元素。溶于碱性溶液，加入二氧化碳可以得到白色沉淀的物质为偏铝酸钠或硅酸钠，另根据组成K的元素为两种非金属元素，可确定含有硅元素。由M的化学式和反应条件可知K由Si和N两种元素组成。由化合物M的结构可推测A有4个未成对电子，因此单质A为Si，B为Cl2，反应后得到的化合物C为SiCl4，与水反应后生成盐酸E和硅酸F。盐酸中的Cl与Ag反应得到AgCl白色沉淀，难溶于稀硝酸，而硅酸加热脱水后得到SiO2，SiO2与NaOH溶液反应后得到硅酸钠，为弱酸强碱盐，与碳酸(酸性较硅酸强)反应得到硅酸。答案：(1)Cl2H2SiO3(或H4SiO4)SiCl4(2)ClAg=AgClSiO22OH=SiOH2O(3)3Si(NH2)4Si3N48NH3