高中化学 第四章 非金属及其化合物 4.1 无机非金属材料的主角硅检测2 新人教版必修1

无机非金属材料的主角—硅
(时间40分钟满分100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．下列关于碳、硅的说法正确的是( B)
A．碳、硅的最外层均有4个电子，易得电子表现较强氧化性
B．硅是构成岩石的基本元素，地壳中含量处于第二位
C．硅在自然界中既有游离态又有化合态
D．碳的氧化物和硅的氧化物在常温常压下均为气体
解析：A项，碳、硅得失电子均不易；C项，硅为亲氧元素，在自然界中无游离态；D 项，SiO2在常温常压下为固体。

2．下列关于碳和硅的说法中正确的是( B)
A．其对应氧化物均为酸性氧化物
B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态
解析CO2、SiO2属于酸性氧化物，但CO则不是，A错；碳和硅都是非金属，其原子最外层都是4个电子，最高正价为＋4价，B正确；在地壳中占第一位的是氧，不是碳，C错；硅在自然界只能以化合态形式存在，D错。

3.下列关于硅酸盐的说法中正确的是( B)
A.硅酸盐都难溶于水
B.Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐,其水溶液可用作黏合剂
C.硅酸盐通常可用氧化物的形式表示,说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质
解析：Na2SiO3可溶于水,A项错误;硅酸盐可用氧化物的形式表示,但不是由各种氧化物组成,C项错误;水玻璃可以与空气中的CO2反应,易变质,D项错误。

4．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( D )
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入氢氧化钠溶液中看其是否溶解
解析：SiO2不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸，且CaCO3溶于盐酸有气泡生成，SiO2可以溶于NaOH溶液。

5．下列表述正确的是( D)
①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③ B．②④
C．③④⑤ D．③⑤
解析：人造刚玉的主要成分是氧化铝；玛瑙的主要成分是二氧化硅；水泥的主要成分是硅酸盐；变色玻璃是含有溴化银(或氯化银)和微量氧化亚铜的玻璃；太阳能电池的使用开辟了新的能源，有利于环保和节能，故正确答案为D。

6.有下列四个变化：①Na2CO3Na2SiO3，②SiO2→H2SiO3，③Na2SiO3→Na2CO3，④Ca(NO3)2→CaSiO3，其中不能通过一步反应实现的是( D)
A.①②
B.②④
C.③④
D.只有②
解析：Na2CO3可以和SiO2在高温下反应得到Na2SiO3；SiO2是不溶于水的酸性氧化物，不能和水反应生成H2SiO3；向Na2SiO3溶液中通入适量的CO2可得到Na2CO3；Ca(NO3)2溶液和Na2SiO3溶液反应可得到CaSiO3。

7．搪瓷是SiO2含量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此广泛用于日常生活用品中，下列有关SiO2的说法不正确的是( D)
A．SiO2可读作二氧化硅
B．SiO2中Si原子与O原子个数比为1∶2
C．SiO2的化学性质稳定
D．SiO2中Si元素的化合价是＋2价
解析：A项，由化学式的读法可知，SiO2可读作二氧化硅，故A正确；B项，由化学式的意义可知，SiO2中Si原子与O原子个数比为1∶2，故B正确；C项，由题意可知，搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，说明了SiO2的化学性质稳定，故C正确；D项，由化合物中正负化合价的代数和为零的原则，可求出SiO2中Si元素的化合价是＋4价，故D不正确。

8.下列实验室保存试剂的方法正确的是( D)
A.氢氟酸存放在带有橡胶塞的棕色玻璃瓶中
B.碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口玻璃塞的棕色玻璃瓶中
C.氯化铁溶液存放在铜制容器中
D.氢氧化钠溶液盛放在带有橡胶塞的玻璃瓶中
解析：氢氟酸能腐蚀玻璃，A项错误；碳酸钠溶液和氢氧化钙溶液呈碱性，能与SiO2反应，B项错误；氯化铁溶液会溶解铜，C项错误；氢氧化钠溶液可盛放在带有橡胶塞的玻璃瓶中，D项正确。

9．除去SiO2中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解②加水煮沸
③过滤④加稀盐酸⑤加稀H2SO4，正确的操作顺序是( B)
A．①③ B．④③
C．⑤③ D．②③
解析：加稀盐酸与CaO、CaCO3反应生成CaCl2溶液，然后过滤得到SiO2固体。

注意不能选用稀H2SO4，因CaSO4微溶，不易分离出SiO2。

10．下列关于材料的叙述中正确的是( A)
A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料
C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以所有的硅酸盐都不溶于水
D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
解析：钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料，所以B错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C错误；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，所以D错误。

11.下列说法中不正确的是( A)
A.因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐
B.CO2通入硅酸钠溶液可以得到硅酸胶状沉淀
C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D.氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
解析：。

酸酐是含氧酸脱去一分子或几分子水后剩余的部分，与其水溶性无关，SiO2是H2SiO3的酸酐，故A项错误；B项发生的反应是Na2SiO3+CO2(少量)+H2O H2SiO3↓+Na2CO3；D 项发生的反应是SiO2+4HF SiF4↑+2H2O。

12.近年来科学家才得知大多数古瓷中所用颜料为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O x，铜为+2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( C)
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定，不易脱色
C.易溶于强酸和强碱
D.x等于6
解析：BaCuSi2O x中Ba为+2价，Cu为+2价，Si为+4价，O为-2价，由化合价规则：(+2)+(+2)+2×(+4)+(-2)×x=0，得x=6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaO·CuO·2SiO2，
A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。

二、非选择题：本题包括4小题，共52分。

13．（方程式每个3分，其余每空2分，共12分）几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：
(1)写出图示反应的几种物质的化学式：
A________，C________，E________。

(2)写出B→E反应的化学方程式：_____________________________________。

(3)写出A→D反应的离子方程式：_____________________________________。

解析：本题的突破点在于A和B，含Si元素的物质与碳在加强热的条件下能反应，化
学方程式为SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑，所以A 为Si ，B 为SiO 2，则由Si 的相关知识可推出C
为H 2SiO 3，D 为Na 2SiO 3，E 为CaSiO 3，F 为H 2SiO 3凝胶。

答案：(1)Si H 2SiO 3 CaSiO 3
(2)CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑
(3)Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－
3＋2H 2↑
14．（每空3分，共12分）氮化硅是一种高温陶瓷材料，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纯氮气在1300 ℃时反应获得。

(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________(填字母)。

A ．制气轮机叶片
B ．制有色玻璃
C ．制永久性模具
D ．制造柴油机
(2)画出N 的原子结构示意图________，已知得电子能力N>Si ，请写出氮化硅的化学式____________________________________________________________________。

(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。

试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_____________________________________________________。

解析 由氮化硅的性质(硬度大、熔点高，化学性质稳定)可判断其用途为A 、C 、D 。

有色玻璃只是在制作玻璃的过程中熔入了有颜色的化合物如Co 2O 3、Cu 2O 等；因非金属性N>Si ，故在氮化硅中，N 显－3价，Si 显＋4价，由此可写出其化学式为Si 3N 4；氮化硅被氢氟酸腐蚀是由于Si 3N 4能与HF 发生化学反应，由于Si 与F 有极强的亲合性生成SiF 4，则另一种产物为NH 3。

答案 (1)ACD (2) Si 3N 4
(3)Si 3N 4＋12HF===3SiF 4↑＋4NH 3↑
15．（每空3分，共12分）硅胶和石英的主要成分都是SiO 2，前者是结构疏松的SiO 2，后者是结构致密的SiO 2。

二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质上表现出差别，具有不同的用途。

由石英制取硅胶，经历以下三步，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)。

(1)用NaOH 溶液溶解石英：_________________________________________________。

(2)过滤，加入盐酸，至沉淀不再产生：_______________________________________。

(3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解：_______________________；写出硅胶的一种用途：______________________。

解析：根据酸性氧化物(SiO 2)的性质与碱反应生成盐(Na 2SiO 3)，盐(Na 2SiO 3)与强酸反应生成新的弱酸(H 2SiO 3)，不溶于水的弱酸(H 2SiO 3)分解生成酸性氧化物(SiO 2)的思路来解题。

制备过程：石英(SiO 2)――――――→＋NaOH Na 2SiO 3――――――→＋HCl H 2SiO 3硅胶(SiO 2)。

(1)石英主要成分是酸性氧化物SiO 2，与碱反应生成盐和水：2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O 。

(2)过滤，除去石英中的杂质，得滤液为Na 2SiO 3溶液，由于硅酸是弱酸，Na 2SiO 3与盐酸发生复分解反应：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓。

(3)微热，H 2SiO 3溶液浓缩，H 2SiO 3聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H 2SiO 3H 2O ＋SiO 2。

答案：(1)2OH －＋SiO 2===SiO 2－3＋H 2O
(2)SiO 2－3＋2H ＋
===H 2SiO 3↓
(3)H 2SiO 3H 2O ＋SiO 2 干燥剂(或催化剂的载体) 16（每空2分，共16分）（1）硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

①)SiO 2是玻璃的成分之一，SiO 2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。

②)用Na 2SiO 3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na 2SiO 3的用途可作________的原料。

③工业上常用SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO ↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。

（2）硅藻土由无定形的SiO 2组成,含有少量Fe 2O 3、Al 2O 3及有机物等杂质。

工业上按以下流程用硅藻土制备纳米二氧化硅。

①煅烧硅藻土的目的是 。

②在加热条件下加入烧碱时反应的化学方程式为 。

③加入过量硫酸后生成胶体的反应方程式为 。

解析 (1)①SiO 2与NaOH 溶液反应的化学方程式为SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。

由于SiO 2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。

②Na 2SiO 3的水溶液又称“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。

③反应中C 被氧化，SiO 2中的Si 被还原，因此SiO 2作氧化剂。

（2）此题考查酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物的性质。

答案 (1)①SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 氢氟酸
②防火剂 ③C SiO 2
（2）①除去有机杂质
②SiO 2+2NaOH
Na 2SiO 3+H 2O ,Al 2O 3+2NaOH 2NaAlO 2+H 2O
③Na 2SiO 3+H 2SO 4
Na 2SO 4+H 2SiO 3(胶体)。