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1、第四章 常见的非金属及其化合物第一讲 无机非金属材料的主角硅一、选择题1从光合作用的反应原理6CO26H2OC6H12O66O2可知碳是农作物生长的必需元素之一。关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是 ()A缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡B加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡C缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡D加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡解析消耗CO2，缓解地球温室效应，生成葡萄糖，促进农作物营养平衡。答案C2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不溶
2、于水，也不能与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下列各组物质中，不能满足下图物质一步转化关系的是 () 物质选项XYZACl2HClOHClBBr2HBrNaBrCAl2O3NaAlO2Al(OH)3DSiSiO2H2SiO3解析A项： ；B项：；C项：。答案D4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解析硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成
3、岩石和矿物的基本元素；水晶的主要成分为SiO2，错；制作光导纤维的原料是石英，而不是高纯硅，错。答案C5下列说法正确的是 ()A二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸C二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸D因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强解析二氧化硅不溶于水，能溶于氢氟酸：SiO24HF=SiF42H2O，碳酸钠与二氧化硅在高温下能反应是因为产生的CO2气体不断逸出，使化学平衡不断向生成物的方向移动，故A、B、D不正确。答案C6开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是 ()A氮化硅陶瓷是新型无机
4、非金属材料BC60属于原子晶体，用于制造纳米材料C纤维素乙酸酯属于天然高分子材料D单晶硅常用于制造光导纤维解析C60是分子晶体，不是原子晶体，B项不正确；纤维素乙酸酯是人工合成的，不是天然高分子材料，C项错误；制造光导纤维的材料是SiO2而不是Si，D项不正确；故选A。答案A7在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是 ()焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钠硫酸钙A B C D答案B8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、石英二氧化硅解析金刚石是一种碳单质，所以A项错。答案A二、非选择题
5、9已知SiO2、SO2和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。.用如上图所示装置进行Mg和SO2的实验，其中A是制备SO2的发生装置。(1)选择制取SO2的合适试剂_(填序号)。10%的H2SO4溶液80%的H2SO4溶液Na2SO3固体CaSO4固体(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_。装置C中NaOH溶液的作用是_。 (3)请在图中画出制备SO2的发生装置并注明主要仪器的名称，固定仪器省略不画_。(4)你认为该装置的不足之处是_。.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：工
6、业上在高温时用C还原SiO2可制得SiMg在点燃的条件下即可与SiO2反应金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4Si和SiO2均不与稀H2SO4反应SiH4在空气中自燃他们在研究报告中记载着：“选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”(1)该小组“实验室制取Si”的化学方程式是_。 (2)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是_。解析.(1)制取SO2应用浓H2SO4和亚硫酸盐。选项中不可选用CaCO3，因为CaSO4微溶于水，
7、会附在固体表面，阻碍反应进行。(2)Mg具有还原性，SO2具有氧化性，两者发生氧化还原反应。(3)本反应为固液反应。(4)该装置中，A中的水蒸气会进入B与Mg反应，在A、B中间应加干燥装置。Mg能与SiO2反应，在Mg下方垫一不锈钢片，隔离Mg和SiO2。尾气处理装置C试管用胶塞封闭，使C与空气不通，此处错误，且无防倒吸装置。.(1)该小组用Mg还原SiO2中的Si。(2)在制Si的过程中部分Si与Mg反应生成硅化镁，硅化镁与稀H2SO4反应生成SiH4，SiH4可自燃。答案.(1)(2)3MgSO22MgOMgS(或2MgSO22MgOS，MgSMgS)吸收多余的SO2，防止污染环境(3)如
8、图(4)在A和B之间没有连接一干燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一不锈钢片，镁与玻璃管反应；未设计一防倒吸装置.(1)2MgSiO22MgOSi(2)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃。(或用化学方程式表示：2MgSiMg2Si，Mg2Si2H2SO4=2MgSO4SiH4，SiH42O2=SiO22H2O)10单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450 500 )，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：相关信息如
9、下：四氯化硅遇水极易水解硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/ 57.712.8315熔点/ 70.0107.2升华温度/ 180300162请回答下列问题：(1)装置A中g管的作用是_；装置C中的试剂是_。(2)甲方案：f接装置；乙方案：f接装置。但是装置、都有不足之处，请你评价后填写下表。方案优点缺点甲乙(3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：_。(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为_。解析(1)g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅与水
10、反应，故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。答案(1)平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸(2)方案优点缺点甲收集产品的导管粗，不会堵塞导管冷凝产品，减少产品损失空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解尾气没有处理，污染环境乙有尾气处理装置，注重环保避免空气中的水蒸气进入装置产品易堵塞导管没有冷凝装置，产品易损
11、失(3)在装置的i处接干燥管j(4)SiCl42H2Si4HCl11物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸等强酸。A与纯碱熔融反应，生成化合物B，同时放出气体C；把气体C通入B的溶液中，则得到化合物D；D在干燥空气中转变为化合物E；将E加热又得到化合物A。试写出A、B、C、D、E的化学式：A_、B_、C_、D_、E_。解析A是不溶于硫酸、硝酸等强酸的高熔点化合物，它能与纯碱熔融反应，而且放出气体C，可初步判断A可能是SiO2，B可能是Na2SiO3，C可能是CO2。若把CO2通入Na2SiO3溶液中，会得到胶状沉淀H4SiO4，H4SiO4在干燥空气中易脱水生成H2SiO3，H2SiO3加
12、热生成SiO2。答案A：SiO2B：Na2SiO3C：CO2D：H4SiO4E：H2SiO312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高纯硅。.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1 1001 200 条件下反应制得高纯硅。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为_。整个制备纯硅的过程中必须严格控制在无水无氧的条件下。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_。(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_。答案(1)2H2(g)SiCl4(g)Si(s)4HCl(g)H240.4 kJmol1H2SiO3(或H4SiO4)和HCl爆炸(2)48