第1讲 硅 无机非金属材料

第一讲硅无机非金属材料(13)(45分钟100分)一、选择题(本大题包括10小题，每小题5分，共50分。

每小题只有一个选项符合题意。

)1．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②B．②③C．①④D．③④2．光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。

下列说法正确的是()①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射；④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A．①④B．②③C．①③D．②④34A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应5．下列说法中，不正确的是()A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．SiO2不能与任何酸发生反应C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO36．下列叙述不合理的是()A．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品B．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键C．SiO2和CO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D．夏天到了，游客佩戴由涂加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛7．下列物质中不能用化合反应的方法制得的是()①SiO2②H2SiO3③Na2O2④Al(OH)3⑤FeCl3⑥ CaSiO3A．①③⑤B．②④⑥C．②D．②④8．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是()A．加入过量盐酸，观察是否有气泡产生B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸生成D．先加入过量盐酸，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NaOH溶液中看其是否溶解9．在实验室中用纯碱和石英制取Na2SiO3要在熔化状态时反应，现有仪器：①酒精喷灯；②蒸发皿；③漏斗；④铁坩埚；⑤三脚架和泥三角；⑥瓷坩埚。

在实验中能用到的是()A．①②③B．②③④C．①④⑤D．④⑤⑥10．(2011·渭南质检)我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。

月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(MgFe)2SiO6]等，下列说法或分析不正确的是()A ．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐B ．斜长石的氧化物形式可表示为：K 2O·Al 2O 3·6SiO 2C ．橄榄石中铁为＋2价D ．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱二、非选择题(本大题包括4小题，共50分)11．(12分)如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，将所选答案的编号填入表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可不填)。

可供选择的试剂：A.盐酸，B.氢氧化钠溶液，C.氧气，D.水，E.二氧化碳12．(10分)物应用范围很广，制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷(SiHCl 3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示图如下：石英砂―――――→焦炭，高温①粗硅――――→HCl ，573 K ②SiHCl 3(粗)――→精馏③SiHCl 3(纯)――――→H 2，1 357 K ④高纯硅 请回答下列问题：(1)写出第①步的化学反应方程式____________________________________________ ____________________________；(2)下列有关硅材料的说法正确的是________(填字母)：A ．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥B ．硅可做“未来的石油”，可能的原因之一是燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制C ．普通玻璃是由烧碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高D ．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅E ．高纯度硅可直接用于制造高性能通讯材料——光导纤维F ．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承(3)SiHCl 3遇水剧烈反应生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________；(4)单质硅遇到氢氧化钠溶液会完全溶解得到无色溶液并放出无色气体，请写出该反应的离子方程式__________________________________________________________________________________________________________________________________________。

13．(10分)(2011·雅礼中学质检)某研究小组进行了“实验室制Si ”的研究，它们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C 还原SiO 2可制得Si②Mg 在点燃的条件下即可与SiO 2反应③金属硅化物与稀H 2SO 4反应生成硫酸盐与SiH 4④Si 和SiO 2均不与稀H 2SO 4反应⑤SiH 4在空气中自然他们在研究报告中记载着“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。

”(1)该小组“实验室制Si ”的化学方程式是____________________________________ ____________________________________。

(2)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是__________ ______________________________________________________________。

14．(18分)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳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 2③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为________________________________。

(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)用SiHCl 3与过量H 2反应制备纯硅的装置如下图所示(热源及夹持装置略去)：①装置B 中的试剂是____________________。

装置C 中的烧瓶需要加热，其目的是________________________。

②反应一段时间后，装置D 中观察到的现象是______________________，装置D 不能采用普通玻璃管的原因是________________________________________________________，装置D 中发生反应的化学方程式为____________________________________________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________________________________________。

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________(填写字母代号)。

a ．碘水b ．氯水c ．NaOH 溶液d ．KSCN 溶液e ．Na 2SO 3溶液参考答案：1、解析： 光导纤维的主要成分是SiO 2，③错误；水晶饰物的成分是SiO 2，故②错误。

陶瓷的成分属于硅酸盐，④正确。

答案： C2、解析： 光导纤维主要原料的成分是SiO 2；光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射。

②、③正确。

答案： B3、解析： A 项 答案： A4、解析： 刚玉的主要化学成分为三氧化二铝，而金刚石的主要化学成分为碳。

晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅既有金属性，又有非金属性，其导电性也介于金属导体和非金属绝缘体之间，是良好的半导体材料。

硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH 溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。

答案： C5、解析： SiO 2是一种酸性氧化物，但是可与HF 溶液发生反应，生成SiF 4和H 2O 。

答案： B6、解析： 酸性氧化物SiO 2一般不与酸反应，但可以与氢氟酸反应，因此常用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，A 项不合理。

答案： A7、解析： SiO 2可由Si 与O 2在高温下化合制得，Na 2O 2可由钠在氧气中燃烧制得，FeCl 3可由铁与Cl 2反应制得，CaSiO 3可由CaO 与SiO 2在高温下反应得到，只有H 2SiO 3和Al(OH)3无法用化合反应制得。

答案： D8、答案： D9、答案： C10、解析： 由辉石、斜长石及橄榄石的化学式知，它们均属于硅酸盐，故A 项对；斜长石的氧化物形式可表示为：K 2O·Al 2O 3·6SiO 2，故B 项对；在(MgFe)2SiO 6中，由各元素的化合价的代数和为零知，O ：－2价、Si ：＋4价、Mg ：＋2价，所以Fe 的化合价为＋2价，故C 项对；无论月球上还是地球上的铁，其活泼性完全相同，故D 项错。

答案： D11、解析： 可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应，受热不分解等性质；而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵受热分解。

通过一定操作，即可除去杂质，除杂过程中所发生的化学方程式如下：(1)SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O(3)Fe 2O 3＋6HCl===2FeCl 3＋3H 2O(4)CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋CO 2↑＋H 2O(5)H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O (6)NH 4Cl=====△NH 3↑＋HCl ↑答案： (1)B ④ (2)D ④⑤ (3)A ④(4)A ④ (5)③ (6)②(或D ④)12、解析： (1)工业上用石英砂和焦炭在电炉中发生反应制取粗硅，同时生成CO ，反应的化学方程式为：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑。