2020-2021学年人教版必修1 第4章 第1节 无机非金属材料的主角——硅 作业

第四章第一节
一、单项选择题
1．硅被誉为无机非金属材料的主角。

下列物品用到硅单质的是()
A．陶瓷餐具B．石英钟表
C．计算机芯片D．光导纤维
【答案】C
2．某氧化物不溶于水，与NaOH反应生成易溶于水的化合物M，在M溶液中滴加稀盐酸，有白色沉淀产生，则原氧化物是()
A．Fe2O3B．SiO2
C．SO2D．MgO
【答案】B
3．下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，且能用玻璃塞的是()
A．硅酸钠溶液B．氢氟酸
C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液
【答案】D
【解析】盛放碱性溶液的玻璃瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞，防止玻璃塞中的SiO2与碱液反应生成Na2SiO3而使瓶口和瓶塞黏结在一起；因为氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，而使玻璃溶解，故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸。

4．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。

下列关于硅的说法错误的是()
A．自然界中硅元素的贮量丰富
B．自然界中存在大量的单质硅
C．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片
D．可用H2在高温下还原SiCl4的方法得到高纯硅
【答案】B
5．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中，不正确的是()
A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不易被腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
【答案】D
【解析】Na 2SiO 3的水溶液叫水玻璃，是一种矿物胶，通常用作防火材料。

在空气中发生反应Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3(胶体)＋Na 2CO 3，故D 项错误。

6．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
C ．SiO 2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D ．除去SiO 2中混有的CaCO 3可加入适量的稀盐酸
【答案】D
【解析】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；C 项，SiO 2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应；D 项，SiO 2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO 3，化学方程式为CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋CO 2↑＋H 2O 。

7．下列说法错误的是( )
A ．因SiO 2不溶于水，故H 2SiO 3不是SiO 2对应的酸
B ．CO 2通入水玻璃可以得到硅酸胶体
C ．SiO 2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D ．晶体硅是一种良好的半导体材料，可用于制造光电池及计算机芯片
【答案】A
【解析】SiO 2不溶于水，不能与水反应生成H 2SiO 3，SiO 2可看作是H 2SiO 3失去一分子H 2O 而形成，且SiO 2与H 2SiO 3中硅元素价态相同，故H 2SiO 3是SiO 2对应的酸，A 项错误。

二、非选择题
8．在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。

制备纯硅的主要步骤如下： ①高温下，用炭还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥的HCl 气体反应制得SiHCl 3：Si ＋3HCl=====300 ℃
SiHCl 3＋H 2；
③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅的化学方程式为______________________。

(2)粗硅与HCl 反应完全后，经冷凝得到的SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl 4(沸点：57.6 ℃)和HCl(沸点：－84.7 ℃)，提纯SiHCl 3采用的方法为______________。

(3)从基本反应类型角度分类，步骤③中发生的反应属于____________。

(4)为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是______(填字母)。

A ．氯水
B ．NaOH 溶液
C ．KSCN 溶液
D ．Na 2SO 3溶液 【答案】(1)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑ (2)蒸馏(或分馏) (3)置换反应 (4)AC
【解析】(1)高温下用炭还原二氧化硅可制得粗硅，同时生成一氧化碳。

(2)分离沸点不同的液体应用蒸馏(或分馏)的方法。

(3)步骤③中发生的反应的化学方程式为SiHCl 3＋H 2=====1 000～1 100 ℃Si ＋3HCl ，属于置换反应。

(4)鉴定产品中是否含铁单质，用稀盐酸溶解后生成
Fe 2＋
，因含微量，应将Fe 2＋转化为Fe 3＋后再检验，故选AC 。

9．几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示，
请回答下列问题
(1)写出下列各种物质的化学式：A________，B________，C________，D________，E________。

(2)写出下列反应的离子方程式：
①A →D______________________________。

②D →C______________________________。

(3)写出下列反应的化学方程式：
B →E______________________________。

【答案】(1)Si SiO 2 H 2SiO 3 Na 2SiO 3 CaSiO 3
(2)①Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－
3＋2H 2↑
②SiO 2－3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3(胶体)＋CO 2－3 (3)CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑
【解析】A 、B 、C 、D 、E 、F 均为含硅元素的物质，要推断这些物质，必须选定其中一种作为突破口。

从图中分析，B 物质涉及与其他物质的关系最多，其位置关系最为关键，且其中有明显的性质特征。

B 物质可与Na 2O 反应生成钠盐D ，故B 可能为SiO 2或硅酸，但硅酸不可能由某种物质通过高温强热的方法制取，故B 只能为SiO 2。

SiO 2与炭在强热条件下反应可制得单质硅．而单质硅可与NaOH 溶液在室温下反应生成Na 2SiO 3。

所以A 为Si ，D 为Na 2SiO 3。

向Na 2SiO 3溶液中通入CO 2，将析出硅酸(H 2SiO 3)。

无论是在Na 2SiO 3中加入CaCl 2溶液，还是SiO 2和CaCO 3在高温下反应，或者H 2SiO 3与CaO 共热，都将得到CaSiO 3固体，由此可知E 为CaSiO 3。