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1、1第第 1 1 节节 硅硅 无机非金属材料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 CO2 C盛放石灰水的
2、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。
3、 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
4、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，=高温错误。 5制备硅单质时，主要化学反应如下：2SiO2(石英砂)2C(焦炭)Si(粗硅)2CO；=高温Si(粗硅)2Cl2SiCl4；=SiCl42H2Si(纯硅)4HCl。=高温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
5、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
6、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
7、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)：3可通入饱和 NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量 CO2气体；SiO2(NaCl)
8、：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
9、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=1 300 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
10、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4B石英砂可与烧碱反应制水玻璃的离子方程式：SiO22OH=SiOH2O23C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
11、，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 DNa
12、OH 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
13、：(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=H2SiO
14、3Na2CO3，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)HCl H2CO3 H2SiO3232316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：5石英砂焦炭高温 粗
15、硅HCl573 K以上SiHCl3（粗）精馏SiHCl3（纯）H21 357 K高纯硅写出由纯 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
16、 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。=1 357 KSiHCl3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)SiHCl3H2Si3HCl=1 357 KSiHCl33H2O=H2SiO33HClH2 高温下 H2与 O2混合发生爆炸 (2)ABC