课时作业18：4.1.2 硅酸盐和硅单质

第2课时硅酸盐和硅单质
题组一硅酸盐
1．国际上已禁止民用产品使用石棉制品，避免吸入石棉纤维而诱发肺病。

某石棉(硅酸盐)的化学式可表示为Ca2Mg x Si y O22(OH)2，式中的x、y的值分别为()
A．8,3 B．5,8 C．3,8 D．8,5
答案 B
解析根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得2×2＋2x＋4y－2×22－1×2＝0。

则x＋2y＝21，只有B项符合。

【考点】硅酸盐
【题点】硅酸盐及其组成
2．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。

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[(Mg，Fe)2SiO4]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K2O·Al2O3·6SiO2
C．铁橄榄石(Fe2SiO4)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
答案 D
解析辉石、斜长石及橄榄石均由硅、氧和金属元素组成，属于硅酸盐；根据化合价不变、原子比例不变，可将扩大2倍后的KAlSi3O8改写为K2O·Al2O3·6SiO2；含变价元素的化合物，可根据化合价代数和为0来讨论，硅为＋4价，氧为－2价，铁化合价必为＋2价，含亚铁离子；无论是地球还是月球上，铁原子核及核外电子均相同，化学性质相同，只是因月球大气层无氧气，因此月球上有游离态铁存在。

【考点】硅酸盐
【题点】硅酸盐的性质
3．在水玻璃中通入少量CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为()
A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3
C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3
答案 A
解析通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)，加热后H2SiO3分解为SiO2和H2O，再高温灼烧，SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。

【考点】硅酸盐
【题点】硅酸钠溶液及其用途
4．现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是()
A．纯水B．盐酸
C．硝酸银溶液D．碳酸钠溶液
答案 B
解析硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水；硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀，后两种与盐酸反应分别出现气体和无明显现象；硅酸钠溶液可与硝酸银溶液反应生成白色沉淀，其余无明显现象；加入碳酸钠溶液后均无明显现象。

【考点】硅酸盐
【题点】硅酸钠溶液及其用途
5．(2018·金华十校调研)金华市博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)。

下列说法不正确的是()
A．古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B．普通玻璃的主要成分是SiO2
C．工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石
D．婺州窑胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，以氧化物形式表示：Al2O3·2SiO2·2H2O
答案 B
解析普通玻璃是由碳酸钙、碳酸钠和二氧化硅在高温下反应得到的产物，主要成份为硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅的混合物，B错误；工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石，在高温下反应得到复杂的产物，C正确；Al2Si2O5(OH)4用氧化物形式表示：Al2O3·2SiO2·2H2O，D正确。

【考点】硅酸盐
【题点】硅酸盐的性质及应用
6．据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。

下列相关叙述不正确的是()
A．它耐高温、抗氧化
B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定熔点
D．它是一种新型无机非金属材料
答案 B
解析 航空材料的特点是质轻、强度高、稳定性好，故A 项正确，B 项不正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔、沸点，根据其组成可知属于新型无机非金属材料，故C 、D 项正确。

【考点】硅酸盐
【题点】新型无机非金属材料
题组二 硅
7．有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”等观点。

假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( )
A ．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B ．自然界中存在大量单质硅
C ．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D ．自然界硅的贮量丰富
答案 B
解析 自然界硅的贮量丰富，大多数是以SiO 2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在；硅单质是固体，化学性质不活泼，所以硅便于运输、贮存，其燃烧产物SiO 2对环境污染程度低，容易有效控制，故A 、C 、D 项正确，B 项错。

【考点】单质硅
【题点】硅在自然界的存在
8．(2018·鹰潭高一期末)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
下列说法正确的是( )
A ．自然界中存在大量的单质硅
B ．电弧炉中的化学方程式为SiO 2＋C=====高温
Si ＋CO 2↑
C ．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D ．SiHCl 3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl 4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl 3 答案 D
解析 A 项，自然界中没有单质硅，只有化合态的硅，错误；B 项，电弧炉中的化学方程式为SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑，错误；C 项，二氧化硅和硅都能与氢氟酸反应，错误；D 项，SiHCl 3(沸点33.0 ℃)和SiCl 4(沸点67.6 ℃)的沸点有较大差距，所以可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl 3，正确。

【考点】单质硅
【题点】硅的制备
题组三硅及其化合物的综合应用
9．能用磨口玻璃塞玻璃瓶存放的试剂有()
A．烧碱溶液B．浓硝酸
C．氢氟酸D．硅酸钠溶液
答案 B
解析硅酸钠水溶液具有粘性，易将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起；磨口玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液发生反应，生成具有粘性的硅酸钠，容易使玻璃塞与瓶口粘结在一起；氢氟酸易与玻璃中的二氧化硅发生反应，能腐蚀玻璃，应用塑料瓶存放；浓硝酸和二氧化硅不反应，可以用磨口玻璃塞玻璃瓶存放。

【考点】硅及其化合物的综合应用
【题点】硅及其化合物中的实验问题
10．(2019·长春市十一中期末)下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是()
A．硅可用于制造光导纤维
B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
C．可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸
D．SiO2既能与HF反应又能与强碱反应，所以SiO2是两性氧化物
答案 C
解析SiO2可用于制光导纤维，而硅用于半导体材料，故A错误；水晶主要成分为SiO2，不属于硅酸盐，故B错误；SiO2能与HF反应生成四氟化硅和水，不是盐和水，且二氧化硅只能与一种酸反应，不是两性氧化物，属于酸性氧化物，故D错误。

【考点】单质硅
【题点】硅及其化合物的综合
11．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．SiO2可由两种单质直接反应生成，将其加入BaCl2溶液中同时有气体和沉淀产生
D．除去SiO2中混有的BaCO3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，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的BaCO3，化学方程式为BaCO3＋2HCl===BaCl2＋CO2↑＋H2O。

【考点】硅及其化合物的综合应用
【题点】硅及其化合物性质的综合
12．下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )
A ．SiO 2属于两性氧化物
B ．酸性：H 2SiO 3＞H 2CO 3
C ．硅胶吸水后可重复再生
D ．图中所示转化反应都是氧化还原反应
答案 C
解析 SiO 2是酸性氧化物；酸性：H 2CO 3＞H 2SiO 3；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO 2与NaOH 溶液的反应等。

【考点】硅及其化合物的综合应用
【题点】硅及其化合物间的转化关系
13．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，越来越多地被应用于热工的各个领域，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________(填字母)。

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3∶6∶2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________________________________________。

答案 (1)AC (2)①3SiO 2＋2N 2＋6C=====高温
Si 3N 4＋6CO
②7∶9
解析 (1)Si 与N 2反应前后，N 、Si 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=====高温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 ，氮元素价态降低，N 2为氧化剂，碳元素价态升高，C 单质为还原剂，其质量比为(2 mol ×28 g·mol －1)∶(6 mol ×12 g·mol －1)＝7∶9。

【考点】硅及其化合物的综合应用
【题点】硅及其化合物的综合
14．(2018·滁州高一期末)如图所示物质的转化关系中，A 是一种固体单质，E 是一种白色沉淀。

请回答下列问题：
(1)B 的化学式是__________，目前B 已被用作________的主要原料。

(2)B 和a 溶液反应的离子方程式是____________________________________________。

(3)A 和a 溶液反应的离子方程式是____________________________________________。

(4)C 和过量的盐酸反应的离子方程式是________________________________________。

答案 (1)SiO 2 光导纤维
(2)SiO 2＋2OH －===SiO 2－
3＋H 2O
(3)Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑
(4)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3(胶体)
解析 C 和过量的盐酸反应产生不溶于盐酸的白色胶状沉淀，可知E 可能为是硅酸，A 可能是硅，带入题目进行验证，a 溶液是强碱溶液或氢氟酸溶液，而硅和二氧化硅与氢氧化钠溶液反应均生成硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与过量的盐酸反应产生氯化钠和硅酸白色沉淀；硅酸加热分解为二氧化硅和水，与题意相符，硅、二氧化硅与氢氟酸反应均生成四氟化硅，四氟化硅与盐酸不反应，与题意矛盾；因此A 是Si 、B 是SiO 2、C 是Na 2SiO 3或K 2SiO 3、D 是H 2O 、E 是H 2SiO 3、F 是H 2、a 是NaOH 或KOH 。

【考点】硅及其化合物的综合应用
【题点】硅及其化合物间的转化关系
15．(2018·邢台一中下学期开学考试)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。

已知：PdCl 2溶液可用于检验CO ，反应的化学方程式为CO ＋ PdCl 2＋ H 2O===CO 2＋2HCl ＋Pd ↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。

(1)实验时要通入足够长时间的N 2，其原因是_________________________________。

(2)装置B 的作用是_________________________________________________________。

(3)装置C 、D 中所盛试剂分别为____________、____________，若装置C 、D 中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。

(4)该装置的缺点是__________________________________________________________。

(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC 。

取18 g SiO 2和8.4 g 焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体为13.44 L ，假定气体产物只有CO ，固体产物只有Si 和SiC ，则Si 和SiC 的物质的量之比为__________________________________________________。

(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：______________________________________。

答案 (1)避免空气中的O 2、CO 2、水蒸气对实验产生干扰
(2)作安全瓶，防止倒吸
(3)澄清石灰水 PdCl 2溶液 3SiO 2＋4C=====高温
2CO 2↑＋2CO ↑＋3Si
(4)无尾气吸收装置
(5)2∶1
(6)向Na 2SiO 3溶液中通入CO 2气体，溶液变浑浊
解析 (1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气、水蒸气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽。

(2)根据装置图可知，B 装置可以作安全瓶，防止倒吸。

(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C 装置用来检验有没有二氧化碳，D 装置用来检验一氧化碳，所以装置C 、D 中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl 2溶液；若装置C 、D 中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO 2＋4C=====高温2CO 2↑＋2CO ↑＋3Si 。

(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中。

(5)取18 g SiO 2物质的量为0.3 mol, 8.4 g 焦炭物质的量为0.7 mol ，充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L ，物质的量为0.6 mol ，假定气体产物只有CO ，固体产物只有Si 和SiC ，
SiO 2＋ 2C =====高温 2CO ↑＋ Si ，
0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol
Si ＋ C =====高温 SiC
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
得到Si 和SiC 的物质的量之比为0.2 mol ∶0.1 mol ＝2∶1。

(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO 2气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO 2＋H 2O ＋Na 2SiO 3=== Na 2CO 3＋H 2SiO 3(胶体)，说明酸性H 2CO 3>H 2SiO 3。

【考点】硅及其化合物的综合应用
【题点】硅及其化合物的综合实验。