二氧化硅和硅酸习题

二氧化硅和硅酸一、选择题1．二氧化硅是酸酐(即酸性氧化物)的原因是( )A ．它溶于水得相应的酸B ．它对应的水化物是可溶性强酸C ．它与强碱溶液反应只生成盐和水D ．它是非金属氧化物2．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3．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( )A ．CO 2溶于水生成碳酸，SiO 2不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸B ．在高温条件下，SiO 2和Na 2CO 3能发生反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑C ．SiO 2熔点比CO 2高D ．CO 2通入Na 2SiO 3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H 2SiO 3逐渐聚合而形成硅酸溶胶4．[双选题]下列离子方程式书写不．正确的是( ) A ．往NaOH 溶液中通入少量CO 2：CO 2＋OH －===HCO －3B ．H 2SiO 3与NaOH 溶液混合：2OH －＋H 2SiO 3===2H 2O ＋SiO 2－3C ．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2OD ．往水玻璃中通入二氧化碳：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===H 2SiO 3↓＋2Na ＋＋CO 2－35．下列关于SiO 2和CO 2的说法中正确的是( )A ．CO 2、SiO 2分别是碳酸和硅酸的酸酐B ．CO 2和SiO 2与水反应分别生成相应的酸C ．CO 2是酸性氧化物，SiO 2是两性氧化物D ．CO 2和SiO 2都是由相应的分子组成的6．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )A ．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出B ．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解C ．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D ．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解7．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2.最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A．①②③④⑤ B．②③④C．②④⑤D．①②④二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8．(8分)下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内：9.(10分)物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；A、B、C、D之间的转化如图，试推断：A．________；B.________；C.________；D.________．10．(9分)硅胶和石英的主要成分都是SiO2，前者是结构疏松的SiO2，后者是结构致密的SiO2.二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质有差别，具有不同的用途．由石英制取硅胶，有以下三个步骤，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)．(1)用NaOH溶液溶解石英：_________________________________________________.(2)过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：______________________________________________________________________________________________________.(3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解：__________________.写出硅胶的一种用途______________________________________________________．11．(12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，并有大量无色气体生成．学生猜测该矿石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三种成分组成，试设计实验证明CaCO3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、漏斗架；2 mol/L 盐酸、2 mol/L NaOH溶液、2%KSCN溶液．(1)将实验方案用以下流程示意图表示，试写出每步所用试剂名称或化学式．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，叙述实验操作、预期现象和结论.1．选C SiO2是酸酐的原因应当是它与强碱溶液反应只生成盐和水，它不溶于水，对应的酸H2SiO3也不是强酸．2．选B A项，加入纯水后，石灰石、二氧化硅均不溶解，A错．C项，AgNO3溶液不与石灰石、二氧化硅反应，C错．D项，Na2CO3溶液不与石灰石、二氧化硅反应，不溶解无法鉴别开．HCl可以鉴别开，现象分别为：有白色沉淀；有气泡产生；不溶解．3．选D B项是在固体反应中难挥发性(高沸点)物质制取易挥发性(低沸点)物质，它是利用两者共熔时生成易挥发的CO2使反应发生；D项中是较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应，这是该类复分解反应发生的条件；B项是酸性氧化物与盐反应，而不是酸与盐反应，并且它是在高温下进行的熔融反应，由于CO2气体逸出才使得此反应进行，和复分解反应条件相同．4．选AD A项中通入少量CO2，应生成Na2CO3，而不是NaHCO3，故错误．B项中H2SiO3是难溶性酸，在离子方程式中应写化学式，正确．C、D中Na2SiO3为钠盐，溶于水，写离子形式，所以C项正确，D项错误．5．选A 虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，B错误；SiO2与CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误．6．选D SiO2不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸且CaCO3溶于盐酸有气泡生成，SiO2可以溶于NaOH溶液．7．选B CO2溶于水：CO2＋H2O H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、铝酸(即氢氧化铝)强．根据溶液中酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(弱酸不能制强酸)；过量CO2通入Na2SiO3、NaAlO2有白色沉淀H2SiO3、Al(OH)3产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出；过量的CO2通入Ca(OH)2溶液中最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀析出：Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2.8．解析：SiO2(CaCO3)：可利用SiO2不溶于盐酸而CaCO3溶于盐酸的性质除去CaCO3；CO2(SO2)：利用H2SO3的酸性强于H2CO3用饱和NaHCO3溶液将SO2除去；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2气体；SiO2(NaCl)：溶于水过滤．22答案：SiO2Na2SiO3CO2H2SiO310．解析：(1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，SiO2与碱反应生成盐和水：2NaOH ＋SiO2===Na2SiO3＋H2O.(2)过滤，除去石英的杂质，得滤液为Na2SiO3溶液，硅酸钠是弱酸盐，与盐酸发生复分解反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓.△(3)微热，H2SiO3溶液浓缩，聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H2SiO3=====H 2O ＋SiO 2.答案：(1)2OH －＋SiO 2===SiO 2－3＋H 2O(2)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓(3)H 2SiO 3=====△H 2O ＋SiO 2 作干燥剂(或催化剂载体)11．解析：Fe 2O 3可溶于盐酸，在溶液中存在Fe 3＋，可用SCN －检验其存在，从而说明矿石含Fe 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，如果生成白色胶状沉淀则说明矿石中有SiO 2.答案：(1)2%KSCN 溶液 2 mol/L NaOH 溶液 2 mol/L 盐酸作业19硅酸盐和硅单质一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1．有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点．假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是( )A ．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B ．自然界的含硅化合物易开采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 ．自然界中存在大量单质硅2．(2009·广东理基)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 ．③④3．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Ca 2Mg 5Si 8O 22(OH)2等．下列说法正确的是( )A ．Ca 2Mg 5Si 8O 22(OH)2可用氧化物的形式表示为2CaO·5MgO·8SiO 2·H 2OB ．从分类的角度看，Ca 2Mg 5Si 8O 22(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 ．Ca 2Mg 5Si 8O 22(OH)2易溶于水4．将足量CO 2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是( )A ．Na 2SiO 3B ．Na 2CO 3、Na 2SiO 3C ．Na 2CO 3、SiO 2D ．SiO 25．下列关于硅的说法不．正确的是( ) A ．硅是非金属元素，但它的单质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起反应D ．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应6．下列试剂可用带磨口玻璃塞的试剂瓶存放的是( )A ．硅酸钠溶液B ．液溴C ．氢氟酸D ．氢氧化钠溶液7．有一粗铝，含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H 2，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是( )A ．物质的量之比为1∶1B ．物质的量之比为1∶2C ．质量比为4∶1D ．质量比为2∶1二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8．(8分) 如图所示：A 是一种固体单质，B 的晶体是一种立体网状结构，E 是一种白色沉淀．请回答：(1)B 的化学式：________；(2)C ―→E 的化学方程式：_________________________________________________；(3)B 与a 溶液反应的离子方程式：___________________________________________.9．(9分)获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动，信息产业的核心材料是高纯度的硅．下面是高纯度单晶硅的生产方法之一：SiO 2――→C Si(粗硅)――→HCl 、Cl 2SiHCl 3(沸点31.5℃)――→H 2Si ――→气相沉积法高纯硅―→单晶硅 近代用得较多的另一种方法(之二)是：用金属硅化物(Mg 2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH 4)；再热分解硅烷可得高纯硅．单晶硅可用于制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能越好．(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？________________________________________________________________________.(2)写出方法二中，生产高纯硅的两个化学方程式：①________________________________________________________________________. ②________________________________________________________________________.10．(11分)已知下列物质有如下图所示转化关系，水和部分产物已略去．①X 为不溶于水的坚硬固体，Z 无固定熔点，是现代建筑中不可缺少的装饰材料． ②无色气体A 是引起温室效应的主要气体．③B 、D 均为难溶于水的白色固体．④高纯度的F 是制造电脑芯片的一种非金属单质．据此回答下列问题：(1)B 的化学式是__________，F 的名称是________．(2)由X 、Y 制F 的过程中，Y 作________(填“氧化”或“还原”)剂．(3)转化①的化学方程式为_________________________________________________．(4)转化②(A 少量)的离子方程式为___________________________________________．11．(11分)有三种透明、不溶于水的坚硬固体，A 固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体的密度为氧气密度的1.375倍．B 固体可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后，为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸．将B 与石灰石、纯碱按比例混合加热后得到C ，C 在高温时软化，无固定熔点．(1)A 为________，有关反应的化学方程式____________________________________ ________________________________________________________________________；(2)B 为________，有关反应的化学方程式____________________________________ ________________________________________________________________________；(3)C 为________．作业191．选D 自然界中的硅全部以化合物形式存在．2．选C 水晶的主要成分是SiO 2，不是硅酸盐制品，②错；光导纤维的成分是SiO 2，③错．故C 项正确．3．选A Ca 2Mg 5Si 8O 22(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·8SiO 2·H 2O ，故只有A 项正确．4．选A 足量CO 2与Na 2SiO 3反应生成NaHCO 3、H 2SiO 3，加热蒸干再充分灼烧，生成Na 2CO 3和SiO 2，高温下进一步反应生成Na 2SiO 3和CO 2.5．选C 硅既有非金属性，又有金属性，其单质具有金属光泽，具有导电性，是一种半导体材料．常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应．6．选B 硅酸钠溶液又称水玻璃，是一种矿物胶，能将玻璃塞与瓶口粘在一起，使试剂瓶无法打开，保存时必须使用橡胶塞；氢氟酸能迅速腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶存放，在实验室里，一般将其存放在塑料瓶中；氢氧化钠溶液在常温下能与玻璃中的SiO 2反应，生成Na 2SiO 3，答案为B ，液溴与玻璃的成分不反应，但能腐蚀橡胶，因此存放溴时必须用带有玻璃塞的试剂瓶而绝不能用带有橡胶塞的试剂瓶．7．选C 一定量的Al 与酸反应或与碱反应放出的H 2量相等，据题意可知粗铝中的Fe 与酸反应放出的H 2和硅与碱反应放出的H 2量相等，据反应：Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑，Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑可知，Fe 与Si 的物质的量之比为2∶1时产生的H 2量相等，而当Fe 与Si 的物质的量之比为2∶1时，其质量比为4∶1.8．解析：若A 为Al ，则C 为NaAlO 2，但加入过量的盐酸生成可溶性的AlCl 3，与题意不符(已知E 为一种白色沉淀)．若A 为硅，则B 为SiO 2，a 为强碱如NaOH ，C 为Na 2SiO 3，E 为H 2SiO 3白色沉淀，不溶于盐酸，符合题意．答案：(1)SiO 2(2)Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋2NaCl(3)SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O9．解析：(1)根据方法一的生产流程，可得如下反应式：SiO 2＋2C=====高温Si(粗硅)＋2CO↑，所得的粗硅中含有大量的其他杂质(如C 、SiO 2等)，没有实际应用价值，将粗硅用HCl 、Cl 2处理转化为沸点低的SiHCl 3，反应方程式为Si ＋Cl 2＋HCl=====高温SiHCl 3，低沸点的SiHCl 3通过蒸馏极易将其分离提纯，然后将纯的SiHCl 3在高温下用H 2还原即可得到高纯度的Si 蒸气，SiHCl 3＋H 2=====高温Si ＋3HCl ，再进行气相沉淀即可制得高纯度的硅，从而得到单晶硅．答案：(1)由C 还原SiO 2得到的单质Si 中，杂质含量过高，将它用HCl 、Cl 2处理得到低沸点的SiHCl 3，便于蒸馏提纯，然后再还原得到高纯硅 (2)①Mg 2Si ＋4HCl===2MgCl 2＋SiH 4↑ ②SiH 4=====△Si ＋2H 210．解析：由①知Z 应为玻璃，由②知A 为CO 2，则B 为CaCO 3，据制玻璃原料知X 为SiO 2，E 为Na 2CO 3，C 为Na 2SiO 3，由④知F 为Si.答案：(1)CaCO 3 硅 (2)还原(3)SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O(4)CO 2＋SiO 2－3＋H 2O===H 2SiO 3↓＋CO 2－311．解析：解答本题应从A 的燃烧产物入手，该气体的相对分子质量为：32×1.375＝44.该气体无色，且能使澄清石灰水变浑浊，应为二氧化碳．因为A 为透明、不溶于水、坚硬的固体，由此推断A 为金刚石．B 同样为透明、不溶于水的坚硬固体，但可溶于热的苛性钠溶液，所得溶液中加入过量的酸时可析出白色固体，最终得到一种比碳酸还弱的酸，因此B 为石英．C 物质由石灰石、纯碱和B 物质(石英)混合加热反应而制得的，在高温时软化，无固定熔点，这符合玻璃的性质特点，故C 为玻璃．答案：(1)金刚石 C ＋O 2=====点燃CO 2(2)石英 SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O(3)普通玻璃。