2011年一轮复习课时训练4.1.2 无机非金属材料的主角-硅(新人教)

第2课时无机非金属材料的主角——硅一、选择题（包括8小题。

1~6小题只有一个选项符合题意，7~8小题有两个选项符合题意。

）1.（2009年湛江模拟）美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”（右图），每辆“纳米车”是用一个有机分子和4个球形笼状分子“组装”而成。

“纳米车”可以用来运输单个的有机分子，生产复杂的材料和药物，成为“纳米生产”中的有用工具。

下列说法正确的是( )A.我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B.“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C.C60是一种新型化合物D.C60熔点比金刚石熔点高2.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3.素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。

水晶是较纯净的透明的石英晶体，石英的主要成分是SiO2。

下列有关石英的叙述不正确的是( )A.石英不一定是透明的晶体，可以作装饰品B.石英可以用来生产玻璃，也可以生产水泥C.石英晶体硬度最高，可以制取金刚砂D.石英可以用来制取高纯硅，也可以制光导纤维4.（2009年南昌模拟）下列说法摘自一些科普杂志或广告用语，你认为没有科学性错误的是( )A.化学家采用玛瑙研钵磨擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐B.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C.“白雪牌”漂粉精，令所有化学物质黯然失“色”，没有最白，只有更白D.硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯片业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”5.（2009年常州模拟）《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2Ox,铜为+2价），下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B.性质稳定，不易脱色C.易溶解于强酸和强碱D.x等于66.能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是( )A.CO2是气体，SiO2是固体B.高温下能发生反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑C.CO2溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水D.CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成7.（广州名师卷）以石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2+2C Si（粗）+2CO↑②Si（粗）+2Cl2Si Clx③Si Clx+2H2Si（纯）+4HCl关于上述反应的分析不正确的是( )A.①③是置换反应，②是化合反应B.高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C.任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移2 mol电子D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅8.已知a是一种单质，在一定条件下可发生如下图所示的转化关系，则下列叙述中正确的是( )A.a可能是铝或硅B.向b中滴加少量盐酸可得到cC.c是一种两性物质D.d一定是共价化合物二、非选择题9.（1）普通玻璃的化学式是Na2CaSi6O14,以氧化物形式可表示为____________，钾云母的化学式是K2H4Al6Si6O14，以氧化物形式表示为____________。

正长石的化学式是KAlSi3Ox,x是____________，以氧化物形式表示为____________。

（2）三硅酸镁（2MgO·3SiO2·nH2O）被用来治疗胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。

写出三硅酸镁与盐酸（胃酸中含有盐酸）反应的化学方程式：____________ 。

10.（2009年盐城模拟）未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。

这类材料中研究得较多的是化合物G。

（1）化合物G的相对分子质量为140，G中硅元素的质量分数为60%，另有元素Y。

G可以由化合物E（含两种元素）与NH3反应而生成，同时产生HCl气体。

请推断：①化合物G的化学式为____________，②1 mol NH3和0.75 mol E恰好完全反应生成G和HCl,则化合物E的分子式为______________。

（2）粉末状G能够与空气中的氧气和水作用，所得产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃的主要原料。

与氧反应所得的产物还有一种单质，与水反应生成另一种产物是该种单质元素的氢化物。

请写出化合物G与水反应的化学方程式______________________。

（3）为了使化合物G能成为新一代汽车发动机材料，现采用常压下在G中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品名叫“赛伦”，化学通式可表达为Si6-x Al x O x Y8-x。

在接近于1700 ℃时x的极限值约为4.0，在1400 ℃时x为2.0，以保持整个化合物呈电中性。

试问：“赛伦”中Y元素的化合价为：____________。

11.（思维拓展题）如下图，已知：①单质E可作为半导体材料；②化合物F为气体；③化合物I溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。

据此，请填空：（1）B一定是____________（填“金属”或“非金属”）元素，并说明理由____________ 。

（2）化合物F是____________。

（3）化合物I是____________。

（4）反应③的化学方程式是____________ 。

12.（探究创新题）在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg+SiO22MgO+Si,同时会发生副反应：2Mg+Si Mg2Si,Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），SiH4在常温下是一种不稳定、易自燃的气体。

下图是进行Mg与SiO2反应的实验装置。

试回答下列问题：（1）由于O2和H2O（g）的存在对该实验有不良影响，实验中应通入X气体作为保护气。

在A、B、C三种仪器中反应开始前的试剂分别是：A____________,B____________,C____________（填序号）。

①稀硫酸②浓硫酸③稀盐酸④石灰石⑤纯碱⑥锌粒（2）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是____________ ；当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是____________ 。

（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为：①____________ ，②____________ 。

（4）这样制得的硅会混有杂质（如SiO2等）而称粗硅，有人设计了如下流程进行提纯①操作（I）的名称是____________。

②涉及的化学反应方程式为：____________ ；____________ 。

参考答案：1.解析:本题考查基本概念与新科技成果。

纳米是10-9米数量级，肉眼无法看到，A项错误；C60属于单质，C项错误；C60属于分子晶体，熔点低于金刚石；D项错误；B项叙述正确，纳米生产是人类操纵分子技术的新阶段。

答案:B2.解析:CO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.解析:石英中含有杂质，不都是透明的晶体；石英的硬度不是最高的，故C不正确。

答案:C4.解析:玛瑙的主要成分为SiO2,故A项错误；变色眼镜中能变色的物质为AgBr,故B项不正确；漂粉精的漂白能力是有限的，故C项不正确；硅为应用最广泛的半导体材料，故D项正确。

答案:D5.解析:硅酸铜钡能稳定存在说明其性质稳定。

不易褪色，不易与酸、碱反应。

硅酸铜钡中Ba为+2价，Cu 为+2价，Si为+4价，则4=6，用氧化物形式表示复杂的硅酸盐的组成，具体方法为：①遵循各元素种类和原子个数比不变的原则，分别写成氧化物的形式；②氧化物一般按活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、最后为水的顺序排列；③氧化物之间用圆点隔开，各氧化物前面的系数均为整数。

因此，A、B、D均正确。

答案:C6.解析:酸性强弱与这种酸的氧化物所处的状态和化学活动性无关，所以A、B都不正确；C是它们的物理性质，只有D项强酸制弱酸能够证明。

答案:D7.解析:本题考查单质硅的制备和氧化还原反应。

以上单质硅的制备是一个分步反应的过程，一步混合投料的方法不可能制得单质硅，D选项错误。

根据还原剂的还原性大于还原产物，结合①③反应，可判断B选项正确。

上述三个反应，硅的价态均在0与+4价之间发生变化，所以28 g硅（1 mol)，转移的电子数为4 mol,C 选项错误。

答案:CD8.解析:与强碱反应可生成H2的已知有Si和Al,b为Na2SiO3或NaAlO2，c为H2SiO3或Al（OH)3,d为SiO2或Al2O3。

答案:AB9.解析:（1)在改写过程中严格遵循原子个数比守恒和价态守恒原则。

（2)根据酸与盐反应的一般规律，其产物应为MgCl2和H2SiO3。

答案:（1)Na2O·CaO·6SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O8K2O·Al2O3·6SiO2（2)2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3↓+（N-1)H2O10.解析:（1)G中Si的原子数为140×60%/28=3,另一种元素由E+NH3→G+HCl，根据元素守恒推出为N，E由Si、Cl两种元素组成，N的原子数为140×40%/14=4,故G的化学式为Si3N4。

由原子守恒知E中Si、Cl 原子个数比为1∶4,故其分子式为SiCl4。

（2)Si3N4与O2反应生成SiO2和N2,与H2O反应生成SiO2和NH3。

（3)Si为+4价，Al为+3价，O为-2价，当4=4时代入得Y的化合价a:2×4+4×3+（-2)×4+a×4=0,a=-3。

答案:（1)①Si3N4②SiCl4（2)Si3N4+6H2O=3SiO2+4NH3↑（3)-311.解析:化合物F一定是B的氧化物且为气体，由此判断B一定是非金属，因为金属化合物常温下一定不是气体；由E为半导体材料可知：E为Si,A为SiO2,则B为碳，F为CO。

能与SiO2反应的酸性化合物I是HF，D为F2,C为H2O,H为O2，G为H2。

答案:（1)非金属含金属元素的物质不可能是气体。