1、第四章 第一節 無機非金屬材料的主角一、選擇題 (本題包括 10小題，每小題 5分，共 50分 )1. (2010 廣州綜合測試 )有些科學家提出硅是“ 21世紀的能源”，這主要是由于作為半導體材料的硅在太 陽能發電過程中具有重要的作用.下列關于硅的說法不 .正確的是( )A .高純度的單質硅被廣泛用于制作計算機芯片B.硅可由二氧化硅還原制得C 常溫時硅與水、空氣和酸不反應，但能與氫氟酸反應D 自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質硅解析： 自然界中無單質硅存在.答案： D2. 下列關于碳和硅的敘述中，正確的是()A .其氧化物都能與 NaOH 溶液反應B.其單質在加熱時都能跟 02反應C

2、其氧化物都能溶于水生成相應的酸D .碳和硅兩種元素共有兩種單質解析：CO不能與NaOH溶液反應；SiO2不能溶于水，也不生成相應的酸；碳有金剛石、石墨等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅，所以有多種單質.答案： B3. 下列物質：氫氟酸；濃 H2SO4;燒堿溶液；Na2CO 3固體；氧化鈣；濃HNO3,其中在一定條件下能與 SiO2反應的有()A .B.全部C .D.解析：SiO2只能與酸類物質中的氫氟酸反應；SiO2為酸性氧化物，與 能反應；高溫Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3+ CO2 f是制取玻璃時發生的一個反應.答案： C4. 下列離子方程式不 .正確的是()A .硅酸鈉溶液

3、與澄清石灰水反應：SiO2- + Ca2 + =CaSiO 3 JB.向澄清的石灰水中通入過量的CO2：CO 2OH - =HCO 3-C向小蘇打溶液中加入過量的石灰水：2HC0 3- + Ca2 + 20H - =CaCO 3 J + 2H2O + CO 3 D .向水玻璃中加入過量鹽酸：2H + + SiO3 =H2SQ3 J解析： 向小蘇打溶液中加入過量的石灰水時，反應生成的CO23 將被完全沉淀，正確的離子方程式為： HCO + Ca2 + OH =CaCO3j + H2O.答案： C5. 下列說法正確的是()A 硅材料廣泛應用于光纖通訊B.工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品C .水晶項

4、鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D .粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應解析： B 項工藝師利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品. C 項水晶項鏈的成分是 SiO2， 餐桌上的瓷盤是硅酸鹽制品.D項粗硅制備單晶硅先利用氧化反應即用Cl2氧化粗硅，再利用還原反應即用 H2還原SiCl4.答案： A6. 下列敘述正確的是()A .高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，說明硅酸(H 2SiO3)的酸性比碳酸強B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸C .石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同D .玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳解析：二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應：Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3

5、+ CO2T ,該反應雖然能進行但不能說明硅酸的酸性比碳酸強， 上述反應之所以能進行， 是因為 CO2不斷逸出，反應向右進行.玻璃、陶瓷、水泥中均含有 SiO2,會與氫氟酸反應.石 灰抹墻發生反應 CO 2+ Ca(OH) 2=CaCO 3+ H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發生 一系列變化而凝固變硬.答案： D7. 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于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才 得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi 2Ox，銅為+ 2價)，下列關于硅酸銅鋇的說法不.正確的是()A .可用氧化物形式表示

6、為 BaO-CuO- 2SiO2B 性質穩定，不易脫色C 易溶解于強酸和強堿D x等于6解析：“硅酸銅鋇 ”能穩定存在說明其性質穩定 不易脫色， 不易與酸、 堿反應“硅 酸銅鋇”中Ba為+ 2價，Cu為+ 2價，Si為+ 4價，貝U x= 6,用氧化物形式表示為 BaOCuO 2SiO2.A、B、D 均正確.答案： C&將過量的CO 2分別通入CaCl 2溶液；Na2SiO3溶液；Ca(OH) 2溶液；飽和Na2CO 3溶液.最終溶液中有白色沉淀析出的是()A B C D 解析：根據酸與鹽反應的規律，CO 2通入CaCl 2溶液無明顯現象(一般弱酸不能制強酸)；過量的 CO2通入Na2SiO3

7、溶液中有白色沉淀 H2SQ3生成；CO2通入Ca(OH) 2 溶液至過量，Ca(OH) 2 + CO2=CaCO3j + H2O , CaCO3 + H2O +CO2=Ca(HCO 3)2,最終生成 Ca(HCO 3)2而無沉淀產生；過量CO2通入飽和 Na2CO3 溶液中：Na2CO3+ H2O + CO2=2NaHCO 3,生成的 NaHCO 3溶解度比 W2CO3溶解 度小而結晶析出.答案： B9. 下列敘述正確的是() 氧化鋁是一種比較好的耐火材料，可用來制造耐火坩堝 氧化鐵常用作紅色油漆和涂料 硅酸鈉是制備硅膠和木材防火劑的原料 以純堿、石灰石、石英為原料可制普通玻璃 石灰石、高嶺石

8、、石英和水晶的主要成分都是SiO2A.B .C.D .解析：中石灰石的主要成分是碳酸鈣，化學式是CaCO3，高嶺石的主要成分是硅酸鹽，化學式是 Al2(Si2O5)(OH) 4或Al 2O3 2SiO2 2H2O，石英、水晶的主要成分是 SiO2.答案： D10. 對于第W A族元素，下列敘述中不.正確的是()A . SiO2和 CO2中Si和O, C和O之間都是共價鍵B . C、Si、Ge的最外層電子數都是4，次外層電子數都是8C . C02和SiO2都是酸性氧化物，在一定條件下都能和氧化鈣反應D 該族元素的主要化合價是 4價和 2解析：第W A族元素最外層電子數都是 4，但C原子的次外層電

9、子數是 2, Ge的次外層電子數是 18.答案： B二、非選擇題 (本題包括 4小題，共 50分 )11(10分 )硅單質和碳單質及相應氧化物、氫化物、鹽在性質上有很多相似的地方 如它們的最高價氧化物都是酸性氧化物，都能與堿反應生成鹽和水，都能和堿性氧 化物 (如 CaO) 反應生成鹽等；它們的氫化物都能燃燒生成對應的氧化物和水把河 沙(主要成分是SiO2)跟鎂粉按一定質量比(稍大于15： 24)混合均勻，裝入試管中加熱 大約1分鐘后發生劇烈反應，生成一種白色固體化合物和一種硅化物待生成的混合 物冷卻后放入盛有稀硫酸的燒杯中，立即產生氣泡并伴有爆炸聲，產生的氣體是一 種能在空氣中自燃的氣態氫化

10、物(1) 寫出河沙與鎂粉在加熱條件下的化學方程式： 該反應是 反應 (填“放熱”或“吸熱” )(2) 生成的混合物放入稀硫酸中，產生的氣體是(填化學式 )(3) 寫出產生“爆炸聲”的化學方程式： 解析：m(SiO2): m(Mg) 15 : 24,貝U n(SiO2): n(Mg) 1 : 4.SiO2與 Mg 反應生成的硅化物必定是 Mg2Si,則還要生成 MgO.SiO 2與Mg的混合物僅被加熱1分鐘后就劇 烈反應，這說明反應放熱 MgO 與 Mg 2Si 的混合物中加入稀硫酸后生成的氣態氫化 物應是SiH4, SiH4在空氣中自燃的產物是SiO2和H2O.答案：(1)SiO2+ 4Mg=

11、 Mg2Si+ 2MgO 放熱(2) SiH 4(3) SiH42O2=SiO22H2O12(15分)硅單質及其化合物應用范圍很廣(1) 制備硅半導體材料必須先得到高純硅，工業上可以按如下步驟制備純硅I .咼溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅II .粗硅與干燥的氯氣在 450C500C條件下反應制得 SiCl 4川.SQI4液體經精餾提純后與過量 H2在1100C1200C條件下反應制得純硅mol已知SiCl4沸點為57.6C,能與H2O強烈反應.1H2與SiCl4氣體完全反應吸收的熱量為120.2 kJ.請回答下列問題： 第出步反應的熱化學方程式是 整個制備純硅的過程中必須嚴格控制無水無氧.SiC

12、l 4在潮濕的空氣中因水解而產生白色煙霧，其生成物是 ； H2還原SiCl4過程中若混入O2,可能引起的后果是. 上述生產過程所需氯氣和氫氣均由氯堿廠提供，氯堿廠的基本設備是離子交換膜電解槽(如圖所示)，其中進入陽極室的溶液是 _, b電極上的電極反應式是 .(2)二氧化硅被大量用于生產玻璃.工業上用SiO2、Na2CO 3和CaCO 3共283kg在高溫下完全反應時放出 CO 244kg,生產出的玻璃可用化學式 Na2SiO3 CaSiO3 xSiO2表示，則其中x =.解析：根據水解定義和實驗現象判斷，SiCl4水解生成硅酸和 HCI ,產生白色煙霧.圖示是陽離子交換膜電解槽，Na +移向

13、陰極，因此進入陽極室的應精制飽和食鹽水玻璃的化學組成可根據反應原理得到，n (CO 2) = n(Na2CO3)+ n(CaCO 3)= n (SiO2反應)=1000 mol. n(SiO2 過量)=(283 50 - 53 60) x 1000/60 = 2000 mol，所以 x = 4.答案： 2H 2(g) + SiCl 4(g)=Si(s) + 4HCl(g)AH = + 240.4 kJ/mol HzSiO 3(或 H 4SiO 4)和 HCI 爆炸 精制飽和食鹽水2H + + 2e=H2 f(2) 413. (15分)(2009 韶 關 調 研)某活動課程小組擬用 50 mLN

14、aOH溶液吸收CO 2氣體，制備Na2CO3溶液.為了防止通入過量的CO2氣體生成NaHCO3,設計了如下實驗步驟：a. 取25 mL NaOH溶液吸收過量的 CO2氣體，至CO2氣體不再溶解；b. 小火煮沸溶液12 min，趕走溶解在溶液中的 CO2氣體；c. 在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使其充分混合反應.(1) 此方案能制得較純凈的 Na2CO3,寫出c步驟的離子方程式.此方案第一步的實驗裝置如下圖所示：(2) 加入反應物前，如何檢驗整個裝置的氣密性 (3) 若用大理石與鹽酸制 CO 2，則裝置B中盛放的試劑是 ，作用是 (4) 在實驗室通常制法中，裝置 A還可作為

15、下列 (填序號)氣體的發生裝置. CH4 H2 Cl 2 CH2=CH2已知所用NaOH溶液中溶質的質量分數為 40%，室溫下該溶液密度為1.44g/mL ,假設反應前后溶液的體積不變，不考慮實驗誤差，計算用此種方法制備所得Na2CO 3溶液的物質的量濃度為 .解析：a步發生的化學反應：NaOH + CO2=NaHCO 3, c步發生的化學反應：NaHCO 3+ NaOH=Na 2CO3 + H2O.對于裝置氣密性的檢驗，要注意儀器的特點，可以一次檢 查A、B的氣密性：用止水夾夾住 B、C間的乳膠管；然后從漏斗中注入一定量的水， 使漏斗中的水面高于錐形瓶內的水面，過一會，觀察漏斗內與錐形瓶中的

16、液面差，若 保持不變，說明裝置不漏氣；也可分別檢查A、B的氣密性：用彈簧夾夾住 A、B間的乳膠管，先檢查 A的氣密性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水 面高于錐形瓶內的水面，停止加水后，漏斗內與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝 置不漏氣.然后檢查 B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導管口浸入水中，雙手捂 住廣口瓶片刻有氣泡冒出， 松開手后，有少量水進入導管形成水柱，說明裝置不漏氣.裝置A能用于液體與固體或液體與液體反應，且不需要加熱制取氣體此種方法制備所得 Na2CO3 溶液的物質的量濃度為：1.44 g/mL X25 mLX 40%- 40 g/mol 050 L = 7.2m

17、ol/L.答案：(1)HCO 3 + OH =CO2- + H2O(2)方法：可一次檢查 A、B的氣密性：用止水夾夾住 B、C間的乳膠管，然后從漏 斗中注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內的水面過一會，觀察漏斗內與 錐形瓶中的液面差，若保持不變，說明裝置不漏氣.方法：也可分別檢查 A、B的氣密性：用彈簧夾夾住 A、B間的乳膠管，先檢查 A的氣密性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內的水面，停止加水后，漏斗內與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣然后檢 查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導管口浸入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有 氣泡冒出，松開手后，有少量水進入導

18、管形成水柱，說明裝置不漏氣.飽和碳酸氫鈉溶液吸收HCI氣體(5)7.2 mol/L14. (10分)已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物，化學性質具有一定的相似性；Mg和Na的化學性質也具有一定的相似性(提示：2Mg + CO 2= 2MgO + C).用如圖所示的裝置進行 Mg和SO2的實驗：(1) 選擇制取SO2的合適試劑 .10%的H2SO4溶液；80%的H2SO4溶液；Na2SO3固體；CaSO3固體(2) 寫出裝置B中發生的主要反應的化學方程式： (3) 你認為該裝置是否有不足之處？ ，如果有，請列出兩點： 解析：(1)SO2的溶解度較大，應選用濃度較大的H2SO4溶液；為了使反應順利進行須選擇Na2SO3固體與硫酸反應(CaSO3固體與硫酸反應生成的硫酸鈣微溶于水).(2) 根據Mg與CO 2的反應知Mg與