2018-2019学年高中化学 课时作业20 硅酸盐和硅单质 新人教版必修1

课时作业20 硅酸盐和硅单质
时间：45分钟满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列说法错误的是( )
A．铅笔芯的主要原料是石墨，儿童使用时不会引起中毒
B．CO有毒，有煤炉的居室可放置数盆清水，能有效地吸收CO，防止煤气中毒
C．“汽水”浇灌植物有一定的道理，其中CO2的释放，有利于植物的光合作用
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”
解析：CO难溶于水，水无法吸收CO，不能防止煤气中毒，故B错误。

答案：B
2．下列表述正确的是( )
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化学家采用玛瑙研体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．①②③B．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。

答案：D
3．下列有关说法正确的是( )
A．硅酸钠溶液与醋酸混合的离子方程式为SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓
B．向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，说明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强
C．SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维
D．单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
解析：CH3COOH是弱电解质，不能写为离子形式，正确的离子方程式为SiO2－3＋2CH3COOH===H2SiO3↓＋2CH3COO－，A错误；根据强酸制弱酸的原理，应该是H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强，B错误；SiO2没有导电性，SiO2可以用于制备光导纤维，C错误；单质硅是半导
体材料，利用硅制成的光电池可将太阳能直接转变为电能，D 正确。

答案：D
4．歌曲《青花瓷》中所描绘的“屏层鸟绘的牡丹一如你梳妆”“色白花青的景已跃然于碗底”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(BaCuSi 2O x ，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·2SiO 2
B ．性质稳定，不易脱色
C ．易溶解于强酸和强碱
D ．x 等于6
答案：C
5．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是( )
A ．在粗硅的制取中发生反应2C ＋SiO 2=====高温2CO↑＋Si ，硅被还原，所以碳的还原性大
于硅的
B ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞的试剂瓶中
C ．用SiO 2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入CO 2
D ．由Na 2CO 3＋SiO 2=====高温CO 2↑＋Na 2SiO 3可知硅酸的酸性大于碳酸
解析：Si 的还原性比C 的强，但能发生反应2C ＋SiO 2=====高温2CO↑＋Si ，H 2CO 3的酸性比
H 2SiO 3的强，但能发生反应Na 2CO 3＋SiO 2=====高温CO 2↑＋Na 2SiO 3，其原因是这两个反应均在高温
下进行，且产物中均有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，A 、D 错误；实验室中不能用磨口玻璃塞盛放呈碱性的液体，如NaOH 溶液、Na 2SiO 3溶液、Na 2CO 3溶液等，B 错误；SiO 2不能与水直接反应，所以制取硅酸只能用可溶性硅酸盐与CO 2或酸反应：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓或Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓，C 正确。

答案：C
6．下列关于碳和硅的比较，正确的是( )
A ．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
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：SiO 2不溶于水也不与水反应；地壳中含量最多的元素是氧，其次是硅；自然界中有游离态的碳(金刚石)，没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素。

答案为B 。

答案：B
7．将足量CO 2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，在高温下充分煅烧，最后所得的固体物质是( )
A ．Na 2SiO 3
B ．Na 2CO 3、Na 2SiO 3
C ．Na 2CO 3、SiO 2
D ．SiO 2
解析：该过程中涉及的反应：2CO 2＋Na 2SiO 3＋2H 2O===H 2SiO 3↓＋2NaHCO 3，H 2SiO 3=====△SiO 2
＋H 2O,2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O↑，SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，故最后所得的固
体物质是Na 2SiO 3。

答案：A
8．常温下，下列物质不发生反应的一组是( )
①硅与NaOH 溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸 ④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与NaOH 溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸
A ．①②④
B ．③④⑥
C ．②⑤⑥
D ．②④⑥
解析：硅在常温下只能与F 2、氢氟酸、NaOH 溶液发生反应；二氧化硅与碳酸钠在高温下能反应；二氧化硅是酸性氧化物，能与NaOH 溶液反应，但不能与HNO 3反应，故D 选项符合题意。

答案：D
9．某溶液中可能含有K ＋、SO 2－3、CO 2－3、HCO －3、SiO 2－3，向该溶液中加入稀盐酸，产生白色浑浊和无色无味气体。

下列说法正确的是( )
A ．无法判断该溶液中是否含有K ＋
B ．该溶液中一定含有K ＋、SiO 2－3，可能含有HCO －3
C ．该溶液中无SO 2－3，一定含有CO 2－3
D ．该溶液中可能含有K ＋和CO 2－3
解析：向该溶液中加入稀盐酸，产生白色浑浊和无色无味气体，则说明该溶液中一定含有SiO 2－3，含有CO 2－3、HCO －3至少一种，由溶液呈电中性可知，该溶液中一定含有K ＋。

答案：B
10．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。

科学家预计，到2011年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。

用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：
①SiO 2＋2C 高温,Si ＋2CO ②Si＋2Cl 2SiCl 4 ③SiCl 4＋2H 2Si ＋4HCl 。

下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( )
A ．①③为置换反应
B．②为化合反应
C．①②③均为氧化还原反应
D．三个反应的反应物中硅元素均被还原
解析：反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。

答案：D
11.下图为北京奥运会的奖牌——“金镶玉”牌，使用了昂贵的玉石材料，其化学成分多为含水钙镁硅酸盐，如Ca2Mg5Si8O22(OH)2等。

下列说法正确的是( )
A．Ca2Mg5Si8O22(OH)2可用氧化物的形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
B．从分类的角度看，Ca2Mg5Si8O22(OH)2为氧化物
C．玉石材料性质稳定，耐强酸和强碱的腐蚀
D．Ca2Mg5Si8O22(OH)2易溶于水
解析：Ca2Mg5Si8O22(OH)2属于盐类，易被强酸腐蚀，不溶于水，其化学式可以用氧化物的形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，故只有A项正确。

答案：A
12．工业上常用SiO2与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC 的物质的量之比为。

下列说法正确的是( )
A．SiC是一种新型无机非金属材料，任何条件下都不可能在空气中燃烧
B．制造粗硅时的反应：2SiO2＋5C高温,Si＋SiC＋4CO↑
C．Si、SiO2能用NaOH溶液分离
D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维
解析：根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，高温下能在空气中燃烧生成SiO2和CO2，A项错误。

粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5C高温,Si＋SiC＋4CO↑，B项正确。

Si、SiO2均能与NaOH溶液反应，C项错误。

纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等，D项错误。

答案：B
二、非选择题(共52分)
13．(10分)氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，
越来越多被应用于热工各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等。

(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是________。

A ．硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应
B ．氮化硅陶瓷属于硅酸盐
C ．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料
D ．太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅
(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比
反应生
成两种化合物。

①该反应的化学方程式为______________________________。

②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________。

解析：(1)SiO 2与N 2、C 反应前后，N 、C 元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A 正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B 错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C 正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D 错误。

(2)①硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显＋4价，氮显－3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si 3N 4。

烧结Si 3N 4的反应物为SiO 2、N 2、C ，生成物为Si 3N 4和另一种化合物，则有3SiO 2＋2N 2＋6C ―→Si 3N 4＋另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO ，故反应方程式为3SiO 2＋2N 2＋6C=====高温Si 3N 4＋6CO 。

②根据反应：3SiO 2＋2N 2＋6C=====高温Si 3N 4＋6CO ，分析各元素化合价变化可知，Si 、O 元素反应前后化合价没有变化，氮元素价态降低，为氧化剂，碳元素价态升高为还原剂，其质量比为＝。

答案：(1)AC
(2)①3SiO
2＋2N 2＋6C=====高温Si 3N 4＋6CO 14．(10分)元代青花瓷的制作原料采用瓷土加高岭土[主要成分Al 2Si 2O 5(OH)x ]的“二元配方”，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi 3O 8)，在1 300 ℃左右高温一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。

(1)下列说法正确的是________。

A ．高岭土化学式中x ＝2
B ．钾长石能完全溶于盐酸
C ．烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化，但没有化学变化
D ．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
(2)工业上可利用海边石英砂生产粗硅，其主要原理：SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑。

工业上可通过下图所示流程由粗硅进一步制纯硅：
①反应a 的化学方程式为Si(粗)＋3HCl(g)=====553～573 K SiHCl 3(l)＋H 2(g)，反应b 的化
学方程式为______________________________。

②以上工艺中可循环使用的物质是________。

③若上述两步反应中硅元素的利用率均为80%，制粗硅时有10%的SiO 2转化为SiC ，则生产25.2吨纯硅需纯度为75%石英砂________吨。

解析：(1)根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得2×(＋3)＋2×(＋4)＋5×(－2)＋x ·(－2＋1)＝0，解得x ＝4，A 错误；将KAlSi 3O 8改写为氧化物形式为K 2O·Al 2O 3·6SiO 2，SiO 2不能与盐酸反应，B 错误；根据传统硅酸盐的制造过程可知，烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化和化学变化，C 错误；青花瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品，D 正确。

(2)①根据元素守恒可知，反应b 的反应物为SiHCl 3、H 2，生成物为Si(纯)、HCl ：SiHCl 3＋H 2=====1 373～1 453 K Si(纯)＋3HCl 。

②根据反应a 、b 可知，反应a 产生的H 2是反应b 的反应物，反应b 产生的HCl 是反应a 的反应物，所以H 2、HCl 是可循环使用的物质。

③由硅原子守恒，m ×75%60×(1－10%)×80%×80%＝25.228
，得m ＝125(吨)。

答案：(1)D
(2)①SiHCl 3＋H 2=====1 373～1 453 K Si(纯)＋3HCl
②H 2、HCl ③125
15．(10分)A 元素的单质是重要的半导体材料，含A 元素的化合物C 可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C 与烧碱反应生成含A 元素的化合物D 。

(1)A 的原子结构示意图为________。

(2)易与C 发生化学反应的酸是________，发生反应的化学方程式是________________。

(3)C 与纯碱混合高温熔融时，发生化学反应生成D ，同时还生成氧化物B ；将全部的B 与全部的D 在足量的水中混合，又发生化学反应生成含A 的化合物E 。

写出生成D 和E 的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________。

(4)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2
L,100 g 混合物中石灰石的质量分数是________。

解析：(1)A 元素单质可作半导体材料，含A 元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A 为硅。

(2)C 为SiO 2，能与SiO 2反应的酸只有氢氟酸。

(3)SiO 2与Na 2CO 3高温下反应生成Na 2SiO 3和CO 2，碳酸的酸性强于硅酸的，故在水溶液中能发生反应Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓。

(4)CaCO 3的多少决定了CO 2的产量，可通过关系式CaCO 3～CO 2列式求解。

答案：(1)
(2)氢氟酸 SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O
(3)SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓
(4)50%
16．(11分)某化学兴趣小组的成员捡到一块矿石，观察外观发现该矿石坚硬且呈红褐色，投入水中没有任何变化，再向水中加浓盐酸至过量，矿石部分溶解，并有大量无色气体产生。

该兴趣小组的同学们猜测该矿石可能由CaCO 3、SiO 2、Fe 2O 3三种成分组成，试设计实验证明该矿石含除CaCO 3以外的两种成分。

仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、滴管、药匙、漏斗；2 mol·L －1
盐酸、2 mol·L －1 NaOH 溶液、2% KSCN 溶液。

(1)将实验方案用如图所示流程图表示，试写出每步所用试剂的名称或化学式。

试剂Ⅰ________；试剂Ⅱ________；试剂Ⅲ________。

(2)如果猜测是成立的，试根据上述实验方案，完成实验操作、预期现象与结论。

23Fe 2O 3。

SiO 2不溶于盐酸，作为残渣被滤出；为进一步确认，加入NaOH 溶液，充分反应后再加盐酸，若有白色胶状沉淀生成，则说明矿石中含有SiO 2。

答案：(1)2% KSCN 溶液 2 mol·L －1 NaOH 溶液
2 mol·L －1盐酸
(2)
用方法为Si(粗)＋2Cl 2===SiCl 4 SiCl 4＋2H 2===Si(纯)＋4HCl 。

若在25 ℃ 101 kPa 条件下反应生成HCl 气体49 L(注：25 ℃ 101 kPa 条件下气体摩尔体积为24.5 L·mol －1)，则：
(1)反应生成HCl 气体的质量为________，转移电子的个数为________。

(2)反应生成的HCl 气体溶于127 mL 水中，得到密度为1.20 g·mL －1的盐酸，此盐酸的物质的量浓度为________。

(3)“从沙滩到用户”涉及多个反应，其中制取粗硅的反应方程式为________________________________________________。

纯净的石英与烧碱反应可以制得水玻璃，反应的离子方程式为__________________________________________。

(4)普通玻璃若以氧化物形式表示其组成为(质量分数)：Na 2O13%，CaO11.7%，SiO 275.3%。

现以石灰石、纯碱和石英为原料生产这种玻璃10 t ，石灰石的利用率为80%，纯碱和石英的利用率为95%，至少需要上述原料的质量是________t(保留两位小数)。

解析：(1)25 ℃ 101 kPa 条件下气体摩尔体积为24.5 L·mol
－1,49 L HCl 气体的物质的量为2 mol ，其质量为2 mol×36.5 g·mol －1＝73 g ，两个反应共转移电子个数为4N A 。

(2)溶质质量为73 g ，水的质量为127 g ，所以溶液体积为200 g 1.20 g·mL －1＝16
L ，则盐酸的物质的量浓度是2 mol 16 L ＝12 mol·L －1。

(3)制取粗硅是用碳还原二氧化硅，其方程式为SiO 2＋2C ――→高温Si(粗)＋2CO↑，石英的
主要成分是SiO 2，与烧碱反应制取水玻璃，反应的离子方程式为SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O 。

(4)10 t 这种玻璃中含Na 2O 1.3 t ，CaO1.17 t ，SiO 2 7.53 t ，由 CaCO 3 ～ CaO
100 56
0.8 x 1.17 t
所需CaCO 3的质量为x ＝100×1.17 t 56×0.8
≈2.61 t Na 2CO 3 ～ Na 2O
106 62
0.95 y 1.3 t
所需Na 2CO 3的质量为y ＝106×1.3 t 62×0.95
≈2.34 t 所需SiO 2的质量为7.53 t 0.95
≈7.93 t 则至少需要上述原料的质量为2.61 t ＋2.34 t ＋7.93 t ＝12.88 t 答案：(1)73 g 4N A (2)12 mol·L －1
(3)SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑
SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O
(4)12.88。