1-3-3含硅矿物与信息材料

1-3-3含硅矿物与信息材料
(时间：45分钟分值：100分)
基础巩固
一、选择题
1．下列有关新材料的说法正确的是()
A．新材料包括新型无机非金属材料和功能有机高分子材料
B．制作光导纤维的材料是单晶硅
C．美国国家实验室制备的类似于二氧化硅结构的二氧化碳原子晶体与干冰属于同分异构体
D．有机高分子材料全部是通过加聚反应或缩聚反应合成的
[解析]选项A中新材料包括了新型无机非金属材料和功能有机高分子材料，正确；选项B中制作光导纤维的材料应是二氧化硅，不是单晶硅，不正确；C选项中二氧化碳原子晶体与二氧化碳分子晶体的晶体类型不同，原子晶体中不存在分子，不互为同分异构体；D 选项中有机高分子材料分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料，所以说全部是通过加聚反应或缩聚反应合成是不正确的，故本题只有选项A正确。

[答案]A
2．(2010·福建理综，9)下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是()
[解析]本题考查了元素化合物的性质及转化关系。

碳酸氢钠不能一步反应得到金属钠，A 选项错误；氢氧化铜也不能一步反应得到铜，B 选项错误；碳不完全燃烧得到一氧化碳，一氧化碳燃烧得到二氧化碳，二氧化碳与镁反应得到碳，C 选项正确；硅酸不能一步反应得到硅，D 选项错误。

[答案]C
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的熔点比CO 2的高
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逐渐聚合形成硅酸溶胶
[解析]D 项中是较强的酸与较弱酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应；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CO 2逸出才使得反应持续进行。

[答案]D
4．将足量CO 2气体通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)中，然后加热蒸干，
再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是( )
A ．Na 2SiO 3
B ．Na 2CO 3、Na 2SiO 3
C ．Na 2CO 3、SiO 2
D ．SiO 2
[解析]将足量CO 2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO 2＋Na 2SiO 3＋2H 2O ===H 2SiO 3↓＋2NaHCO 3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：
H 2SiO 3=====△H 2O ＋SiO 2；2NaHCO 3=====△
Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ；
SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑，各反应物存在如下关系，H 2SiO 3～2NaHCO 3，H 2SiO 3～SiO 2,2NaHCO 3～Na 2CO 3～SiO 2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na 2SiO 3，故选A 项。

[答案]A
5．(2012·陕西师大附中)硅是无机非金属材料王国中的国王，以硅为中心的臣民应用于社会的各个角落，随着科技的发展，新型无机非金属材料更是备受瞩目。

水晶是一种重要的制作饰品的材料，其主要成分是SiO 2，下列有关水晶的说法正确的是( )
A ．水晶的主要成分是酸性氧化物，因此不能被任何酸腐蚀
B ．水晶性质非常稳定，但在一定条件下可以显氧化性
C ．水晶可以溶于NaOH 溶液，并且反应得到氢气
D ．水晶既可与NaOH 反应产生氢气，又能与HCl 反应产生氢气
[解析]SiO 2性质稳定，常温下只能与HF 和NaOH 等溶液反应，且反应生成水，因此A 、C 、D 错；在高温条件下，能发生反应SiO 2
＋2C =====高温
Si ＋2CO ↑，SiO 2显氧化性，所以B 正确。

[答案]B
6．新型无机材料碳化钛(TiC )、碳化硼(B 4C )、氮化硅(Si 3N 4)等被
称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意的是()
A．通入充足的氧气B．可在空气中进行
C．可在氮气氛围中合成D．通入少量氧气
[解析]合成这些非氧化物陶瓷的化学环境中不能有O2，否则这些化合物会被O2氧化。

[答案]C
7．下列反应的离子方程式不正确的是()
A．大理石与醋酸反应：CaCO3＋2CH3COOH===Ca2＋＋2CH3COO－＋CO2↑＋H2O
B．水玻璃与盐酸反应：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓
C．水玻璃与醋酸反应：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓
D．硅石与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O
[解析]CaCO3、H2SiO3都难溶于水，硅石即SiO2，它也难溶于水，Na2SiO3、Ca(CH3COO)2都易溶于水且易电离。

CH3COOH易溶于水但难电离。

写离子方程式时，易溶于水且易电离的物质用有关的离子符号表示，其他的物质一般用化学式表示。

[答案]C
8．北京奥运金牌“金玉合璧”(如图)上的环形玉是产自新疆的和田玉，和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐。

某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述中正确的是()
A．将该和田玉的化学式改写成氧化物的形式表示如下：2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·H2O
B．该和田玉能抵抗任何到或碱的腐蚀
C．该和田玉中Fe的化合价为＋2价
D．该和田玉是由5种氧化物组成的混合物
[答案]C
9．下列反应不能一步得到的是()
A．SiO2―→Na2SiO3B．SiO2―→H2SiO3
C．Na2CO3―→Na2SiO3D．H2SiO3―→SiO2
[解析]二氧化硅可与氢氧化钠溶液直接反应生成硅酸钠；碳酸钠可与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钠；硅酸可直接加热分解生成二氧化硅；故只有B符合题意。

[答案]B
10．(双选)将过量的CO2通入下列溶液中，出现浑浊的是() A．CaCl2溶液B．石灰水
C．饱和Na2CO3溶液D．水玻璃
[解析]CaCl2溶液与CO2不反应，A选项不正确；石灰水与CO2
反应，先变浑浊(CaCO3)，后沉淀又溶解变澄清[Ca(HCO3)2]，B选项
不正确；饱和Na2CO3溶液与CO2反应生成NaHCO3，因为同一温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，所以会有NaHCO3晶体析出，C选项正确；因为碳酸的酸性强于硅酸，水玻璃(即Na2SiO3溶液)与CO2反应析出硅酸溶液，D选项正确。

[答案]CD
二、非选择题
11．(2012·大纲全国理综，28)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳，并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。

(1)制备一氧化碳的化学方程式是_________________________；
(2)实验中，观察到反应管中发生的现象是_________________；尾气的主要成分是________________；
(3)反应完成后，正确的操作顺序为______________(填字母)
a．关闭漏斗开关b．熄灭酒精灯1
c．熄灭酒精灯2
(4)若实验中称取铜粉样品5.0 g，充分反应后，反应管中剩余固体的质量为4.8 g，则原样品中单质铜的质量分数为________；
(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，设
计一个测定样品中金属铜质量分数的方案：
①设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节)
_____________________________________________________； ②写出有关反应的化学方程式___________________________。

[解析](1)甲酸在浓硫酸作用下脱水，反应方程式为：
HCOOH ――→浓硫酸
△
H 2O ＋CO ↑。

(2)在反应管中发生反应CuO ＋CO =====△
Cu ＋CO 2，现象为黑色固体(CuO )逐渐转变为红色(Cu )，尾气主要成分为CO 2和CO 。

(3)先熄灭酒精灯2，再熄灭酒精1，最后关闭漏斗开关，使铜在冷却过程中有CO 保护，防止被氧化。

(4)CuO ＋CO =====△
Cu ＋CO 2 Δm
80 g 64 g 16 g
m (5.0－4.8) g
m ＝1.0 g
样品中单质铜的质量分数为：(5.0－1.0)g 5.0 g
×100%＝80%。

(5)将浓硫酸稀释，称取一定质量样品与足量稀硫酸充分反应，过滤、洗涤、干燥，获得单质铜，称重，最后计算。

[答案](1)HCOOH ――→浓硫酸
△
CO ↑＋H 2O (2)固体由黑色逐渐变为红色 CO 、CO 2
(3)cba
(4)80%
(5)①将浓硫酸稀释，称取一定量样品，样品与过量稀硫酸反应，
过滤、洗涤、干燥、称重，计算
②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O
12．含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物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)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________，A与B在原子的电子层结构上的相同点是________________________。

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

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

①写出生成D和F反应的化学方程式：
______________________________________________________。

②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是____________。

A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚D．铁坩埚
(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元素单质可做半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，比硅相对原子质量小的同族元素为碳。

(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。

(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2
的材料：普通玻璃、石英玻璃以及Al 2O 3等都能与Na 2CO 3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na 2CO 3。

(4)若SiO 2恰好或过量，与CaCO 3反应方程式只有一个，即CaCO 3＋SiO 2=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑。

若CaCO 3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO 3=====高温
CaO ＋CO 2↑。

总之，CaCO 3的多少决定了CO 2的产量，可通过以下关系式列式求解：
CaCO 3 ～ CO 2
100 g m (CaCO 3)＝22.4 L 11.2 L
m(CaCO 3)＝50 g 。

混合物中CaCO 3的质量分数：
50 g 100 g
×100%＝50%。

[答案](1)ⅣA
最外层均有4个电子，最内层均
有2个电子 (2)氢氟酸 SiO 2＋4HF ===SiF 4↑＋2H 2O
(3)①SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑；
Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O ===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓
②A 、B 、C (4)50%
能 力 提 升
一、选择题
13．(全国理综Ⅱ)对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是() A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键
B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．该族元素的主要化合价是＋4和＋2
[解析]C的原子序数为6，最外层电子数是4，次外层电子数为2，所以B不正确。

CO2和SiO2都是共价化合物，酸性氧化物，因此A、C正确。

第ⅣA族元素的主要化合价为＋4价和＋2价。

D正确。

[答案]B
14．将足量CO2通入NaOH和Ba(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入的CO2体积(V)的关系如图所示，图中AB 段表示的先后反应的离子方程式是()
①CO2＋OH－===HCO－3
②CO2＋2OH－===CO2－3＋H2O
③CO2－3＋Ba2＋===BaCO3↓
④BaCO3＋CO2＋H2O===Ba2＋＋2HCO－3
⑤CO2－3＋CO2＋H2O===2HCO－3
A．②⑤B．⑤④C．④②D．④①
[解析]OA段表示Ba(OH)2与CO2反应生成沉淀，A点时沉淀完
全，A 点后表示NaOH 与CO 2反应生成Na 2CO 3，然后Na 2CO 3与CO 2反应生成NaHCO 3，这两个反应过程均不产生沉淀，B 点后表示BaCO 3与通入的CO 2反应生成可溶性的Ba (HCO 3)2。

[答案]A
二、非选择题
15．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Cl 2反应制得SiCl 4：Si ＋2Cl 2=====高温
SiCl 4。

③SiCl 4被过量的H 2在1 000～1 100℃时还原制得纯硅。

某同学从资料中查知：SiCl 4的熔点为－70℃，沸点为57.6℃，其在潮湿的空气中能发生水解反应。

该同学设计了以下制取纯硅的实验装置(热源及夹持装置略去)。

请回答下列问题：
(1)使SiCl 4从装置B 中逸出与H 2充分混合，应采取的措施是____________。

(2)装置C 不能采用普通玻璃管的原因是________，石英的化学式是________。

(3)如果从装置A 中快速向装置B 中通入气体，可以观察到的现
象是______________。

(4)为防止空气污染，含有SiCl4的尾气要通入盛有________溶液的烧杯中，反应的化学方程式为________________。

(5)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，还应对该装置进行的改进是____________。

[解析]SiCl4沸点为57.6℃，因此需要适当加热装置B，使SiCl4从装置B中逸出；因为SiCl4与过量的H2在1 000～1 100℃时反应制得纯硅，反应的温度高，普通玻璃管在此温度下会软化，因此需要用石英管；如果从装置A中直接快速向装置B中通入气体，会带入水蒸气，从而导致SiCl4发生水解；根据水解的产物可知，SiCl4可被氢氧化钠溶液吸收；为了防止装置A中的水蒸气进入装置B中，应在装置A、B之间加一干燥装置。

[答案](1)装置B用水浴加热
(2)在1 000～1 100℃时普通玻璃管会软化SiO2
(3)装置B中液面上产生少量白雾，溶液中有少量白色胶状物生成
(4)NaOH SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O
(5)在装置A与装置B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶(或盛有碱石灰的干燥管)。