2014屆高考化學一輪復習考點分類23《無機非金屬材料的主角硅》.doc

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無機非金屬材料的主角——硅 一、選擇題 1．(2013試題調研)硅及其化合物在材料領域中應用廣泛。下列說法正確的是(　　) A．水晶項鏈是硅酸鹽制品 B．硅單質廣泛用于光纖通訊 C．利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品 D．硅酸鈉可用于制備木材防火劑 【答案】　D 【點撥】　水晶和光導纖維的主要成分都是SiO2，故A、B項不合題意；鹽酸和SiO2不反應，利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術品，故C不正確。 2．下列物質中不屬于硅酸鹽的是(　　) A．陶瓷 B．玻璃 C．水晶 D．水泥 【答案】　C 3．(2013經典習題選萃)關于硅及其化合物的敘述中，錯誤的是(　　) A．硅是良好的半導體材料 B．二氧化硅能與石灰石反應： SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ C．可以用焦炭還原二氧化硅生產硅： SiO2＋2CSi＋2CO↑ D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 【答案】　D 【點撥】　水泥的主要成分是3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3；玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。 4．下列說法正確的是(　　) A．SiO2是酸性氧化物不跟任何酸反應 B．高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維 C．SiO2和CO2化學性質雖然相似，但兩者的結構完全不同 D．高溫時SiO2能跟Na2CO3反應放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸強 【答案】　C 【點撥】　SiO2是酸性氧化物，但可以與唯一的酸HF酸反應：SiO2用于制作光導纖維；高溫時SiO2能跟Na2CO3反應放出CO2，不能說明硅酸的酸性比碳酸強。 5．下列說法正確的是(　　) A．硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃 B．半導體材料是含硅化合物 C．熔化燒堿可選用瓷坩堝 D．正長石KAlSi3O8用氧化物形式可表示為 K2OAl2O33SiO2 【答案】　A 【點撥】　硅單質是制半導體的材料，B不正確；瓷坩堝中含有SiO2，SiO2能與燒堿發(fā)生化學反應：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，故C不正確；D中的原子個數比例不正確，正確的表示式為K2OAl2O36SiO2。 6．歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你梳妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料的成分一直是個謎。近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，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為BaOCuO2SiO2 B．性質穩(wěn)定，不易脫色 C．易溶于強酸和強堿 D．x等于6 【答案】　C 【點撥】　BaCuSi2Ox中Ba為＋2價，Cu為＋2價，Si為＋4價，O為－2價，由化合價規(guī)則：(＋2)＋(＋2)＋2(＋4)＋(－2)x＝0，得x＝6, 則用氧化物形式表示硅酸銅鋇為：BaOCuO2SiO2，A、D項正確；由題干信息可知硅酸銅鋇性質穩(wěn)定，不易脫色，故B項正確，C項錯誤。 7．(2013試題調研)下列有關硅及其化合物的說法錯誤的是(　　) A．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料 B．二氧化硅屬于酸性氧化物，不能與任何酸反應 C．硅酸可通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應制得，硅酸干凝膠常用作干燥劑 D．硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，可作木材防火劑 【答案】　B 【點撥】　SiO2屬于酸性氧化物，但可與HF發(fā)生反應SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；硅酸可利用可溶性硅酸鹽與其他酸反應來制取。如Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 8．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(fā)電過程中具有重要的作用。下列關于硅的說法中錯誤的是(　　) A．自然界中硅元素的儲量豐富 B．自然界中存在大量的單質硅 C．高純度的硅被用作計算機芯片 D．可用H2在高溫下還原SiCl4的方法得到高純硅 【答案】　B 9．(2012北京西城區(qū)高一檢測)下列藥品可用帶玻璃塞的試劑瓶存放的是(　　) A．鹽酸 B．氫氟酸 C．NaOH溶液 D. Na2SiO3溶液 【答案】　A 【點撥】　氫氟酸能與玻璃中的SiO2反應而腐蝕玻璃。NaOH能跟玻璃中的SiO2反應生成有黏合作用的Na2SiO3。NaSiO3本身有黏合作用。鹽酸不與玻璃反應。 10．(2013青島高一檢測)世界著名的科技史專家、英國劍橋大學的李約瑟博士考證說：“中國至少在距今3 000年以前，就已經使用玻璃了?！毕铝杏嘘P普通玻璃的說法不正確的是(　　) A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英 B．玻璃在加熱熔化時有固定的熔點 C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起 【答案】　B 【點撥】　堿可以與玻璃中的SiO2反應，因此堿液只能貯存在帶橡膠塞的細口瓶中。 二、非選擇題 11．(2013試題調研)已知A是灰黑色的、有金屬光澤的固體單質。根據如圖所示的物質之間的轉化關系，回答下列有關問題。 (1)寫出B、C兩物質的名稱： B________________________________________________， C________________________________________________。 (2)寫出D→B的化學方程式：_________________________。 (3)寫出B→C的離子方程式：_________________________。 【答案】　(1)硅酸鈉　硅酸 (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (3)SiO＋H2O＋CO2===CO＋H2SiO3↓ 【點撥】　據A是灰黑色的、有金屬光澤的固體單質，知A是硅，則B是硅酸鈉，C是硅酸，D是二氧化硅。 12．將下列天然硅酸鹽改寫成氧化物的形式： (1)石棉　CaMg3Si4O12______________________。 (2)綠柱石　Be3Al2Si6O18__________________。 (3)白云母　H4K2Al6Si6O24______________。 (4)翡翠　NaAlSi2O6_______________________。 【答案】　(1)CaO3MgO4SiO2 (2)3BeOAl2O36SiO2 (3)K2O3Al2O36SiO22H2O (4)Na2OAl2O34SiO2 【點撥】　要注意書寫格式，金屬氧化物在前，SiO2在后，水在最后。 13．(2013經典習題選萃)有三種無色透明、不溶于水的堅硬固體，A固體在氧氣中完全燃燒只得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，標準狀況下測得此氣體密度為氧氣密度的1.375倍。B固體可溶于熱的苛性鈉溶液，再往該溶液中加入過量鹽酸時，析出白色膠狀沉淀，此沉淀干燥后，為不溶于水的白色粉末，它是一種比碳酸還弱的酸；將B與石灰石、純堿按一定比例混合加熱得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點。 (1)A為________。 (2)B為________________，有關反應的化學方程式為 ________________________________________________、 ________________________________________________。 (3)C為________，生成C的有關反應的化學方程式為________________________________________________。 【答案】　(1)金剛石 (2)水晶 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ (3)玻璃 SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑、 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 【點撥】　(1)A的燃燒產物的相對分子質量為1.37532＝44，由題意知，A為金剛石。 (2)B能與堿反應，且產物中加過量鹽酸得膠狀沉淀，由此可確定B為水晶。 (3)SiO2、CaCO3、Na2CO3可在高溫下反應，制得的C是玻璃。 14．如圖所示物質的轉化關系中，A是一種固體單質，E是一種白色沉淀。據圖填寫(已知Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑) (1)B的化學式是______，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應的離子方程式是 ________________________________________________。 (3)A和a溶液反應的離子方程式是 ________________________________________________。 (4)C和過量鹽酸反應的離子方程式是 ________________________________________________。 【答案】　(1)SiO2　光導纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 【點撥】　跟過量鹽酸反應，生成的白色沉淀E是硅酸，則C為可溶性硅酸鹽；已知可溶性硅酸鹽只能通過SiO2和強堿溶液反應制得，而E(H2SiO3)加熱分解，可得SiO2和H2O。因此B為SiO2，D為H2O，a為一種強堿，A應為硅(Si)，A(Si)與a(一種強堿)溶液反應生成的F為H2。至此，除了題中不要求判斷的a(一種強堿)中的金屬元素外，其余的物質都已判斷出來。 15．幾種含硅元素的物質之間的相互轉化關系如圖所示： (1)寫出圖示反應的幾種物質的化學式： A________，B________，C________， D________，E________，F________。 (2)寫出下列反應的化學方程式： ①B―→A：； ②B―→E：。 (3)寫出下列溶液中反應的離子方程式： ①A―→D； ②D―→F。 【答案】　(1)Si　SiO2　H2SiO3　Na2SiO3　CaSiO3　H4SiO4 (2)①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ (3)①Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ ②SiO＋2H2O＋CO2===H4SiO4↓＋CO 【點撥】　本題的突破點在于A和B，含Si的物質與碳在加強熱的條件下能反應的只有Si和SiO2，所以A為Si，B為SiO2，則由Si的相關知識可推出C為H2SiO3，D為Na2SiO3，E為CaSiO3，F為H4SiO4。 16．由鋁硅兩種物質組成的試樣11 g，均勻地分成等質量的兩份，一份與足量的鹽酸接觸可產生氣體a L，一份與足量的NaOH溶液接觸產生同樣的氣體b L，合并兩次收集的氣體共有11.2 L(標準狀況)，試分析此試樣的百分組成。 【答案】　含鋁49.1%，硅50.9% 【點撥】　Al有兩性，且與強酸、強堿反應生成H2一樣多；Si與強堿反應，與強酸不反應。 設11 g試樣中含Al的物質的量為x，Si的物質的量為y。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ x mol 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 　　　　　　　　　x Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 　　　　　　　　　　　　 　y 據題意有 解得 Al%＝100%＝49.1% Si%＝1－49.1%＝50.9%。 有關玻璃制取的計算 玻璃中有關成分的計算問題是常見題型之一，題目中往往先給出玻璃中各種元素的物質的量之比，由此再推出制造玻璃的原料各是多少，在計算過程中要注意計算的準確性。 【例】　鉀玻璃中含有18.4%的K2O、11.0%的CaO、70.6%的SiO2，計算三種氧化物的物質的最之比。若需制取5.1 t鉀玻璃，需用碳酸鉀、石灰石和二氧化硅各多少噸？寫出制取鉀玻璃的化學方程式。 【解析】　n(K2O):n(CaO):n(SiO2) ＝::＝1:1:6， 鉀玻璃的組成可表示為： K2OCaO6SiO2或K2SiO3CaSiO34SiO2。 K2CO3＋SiO2K2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 生產1 mol K2OCaO6SiO2需K2CO3 1 mol、CaCO3 1mol、SiO2 6 mol。1 mol K2OCaO6SiO2的質量為510 g，5.1 t鉀玻璃含K2OCaO6SiO2的物質的量為：＝1104 mol。生產5.1 t鉀玻璃含K2CO3的質量為：138 g/mol1104 mol＝1.38106 g＝1.38 t，CaCO3的質量為： 100 g/mol1104 mol＝1.0106 g＝1.0 t， SiO2的質量為：60 g/mol61104 mol＝3.6106 g＝3.6 t。 【答案】　鉀玻璃中K2O、CaO、SiO2的物質的量之比為1:1:6；制取5.1 t鉀玻璃，需用碳酸鉀1.38 t、石灰石1.0 t，二氧化硅3.6 t； K2CO3＋SiO2K2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑