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第四章 非金属及其化合物
DI SI ZHANG | 第四章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角——硅
[基础快练]
对应学生用书P51
1．下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是( )
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构
②硅是地壳中含量最多的非金属元素
③晶体硅是良好的半导体材料
④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料
⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的
⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸
A．①②⑥ B．①⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
答案 D
解析 地壳中含量最多的非金属元素为氧；SiO2不存在单个分子且SiO2只是晶体二氧化硅的化学式，表示晶体中硅原子与氧原子个数比为1∶2；SiO2不溶于水。
2．下列叙述正确的是( )
A．将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸
B．电脑芯片的主要成分是二氧化硅
C．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，故SiO2为两性氧化物
D．SiO2是硅酸的酸酐，可与水反应生成H2SiO3
答案 A
解析 碳酸酸性强于硅酸，故A项正确；电脑芯片的主要成分为硅，B项错误；SiO2与HF反应不能生成盐，SiO2为酸性氧化物，并非两性氧化物，C错误；SiO2不溶于水，也不能与水反应，D错误。
3．下列关于二氧化硅的说法中错误的是( )
A．同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的
B．通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体
C．SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐
D．SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体
答案 A
解析 1个CO2分子是由1个碳原子和2个氧原子构成，而SiO2不存在单个分子，其中硅、氧原子按1∶2比例构成，二者均为酸性氧化物，均能与碱性氧化物CaO反应生成相应的盐。
4．在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是( )
①NaOH ②焦炭 ③生石灰 ④氢氟酸 ⑤稀硝酸
A．①③ B．①⑤ C．②④ D．⑤
答案 D
解析 二氧化硅属于酸性氧化物，能够与碱(NaOH)和碱性氧化物(CaO)发生反应；能和焦炭发生反应；能和氢氟酸反应(特性)；不能和稀硝酸反应，所以答案为D。
5．赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这种物质是( )
A．硫酸 B．碳酸钠 C．烧碱 D．氢氟酸
答案 D
解析 SiO2与HF发生反应，可用氢氟酸刻蚀玻璃。
6．下列说法正确的是( )
A．SiO2溶于水且显酸性
B．CO2通入水玻璃可得硅酸
C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D．SiO2晶体中存在单个SiO2分子
答案 B
解析 SiO2难溶于水，A错误；SiO2与HF发生反应，C错误；SiO2晶体中不存在单个的SiO2分子，D错误。
7．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是( )
A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10·3H2O)] CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石(Mg2SiO4) 2MgO·SiO2
C．正长石(KAlSi3O8) K2O·Al2O3·3SiO2
D．硅酸钠[Na2SiO3] Na2O·SiO2
答案 C
解析 正长石(KAlSi3O8)的正确写法为K2O·Al2O3·6SiO2。
8．下列叙述正确的是( )
A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似
B．因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂
D．SiO2能使紫色石蕊试液变红
答案 C
解析 CO2和SiO2都是酸性氧化物，化学性质相似，但物理性质差别很大，A项错误；硅酸的酸性比H2CO3弱，反应之所以发生，是因为CO2为气体，可以脱离反应体系，B项错误；CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂，C项正确；SiO2不溶于水，D项错误。
9．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )
材料
主要成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
答案 A
解析 刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误；大理石、石灰石的主要成分是CaCO3；普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融而得的硅酸盐，普通水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏而得到的硅酸盐；石英晶体是结晶的二氧化硅，具有不同的晶型和色彩。
10．下列关于硅及其化合物的说法正确的是( )
A．我国著名的陶瓷含有的主要成分是硅酸盐
B．建筑所用的水泥、沙子、石子的主要成分都是硅酸盐
C．通信光缆、计算机芯片的主要成分是硅酸盐
D．玛瑙、水晶、石英的主要成分都是硅酸盐
答案 A
解析 对硅、二氧化硅、硅酸盐的主要产品认识不清是造成这类题目错选的主要原因，需牢记以下知识：硅单质常用于制造电脑芯片与集成电路；二氧化硅则是天然存在的玛瑙、水晶、石英、沙子的主要成分，也是光导纤维的主要成分；而水泥、陶瓷、玻璃则是典型的硅酸盐产品，其主要成分是不同的硅酸盐。
11．现有一种硅、铝、铁合金样品，取等质量的两份该样品分别投入到足量的稀硫酸和足量的NaOH溶液中，充分反应后，测得生成的气体在相同状况下的体积相等。下列说法不正确的是( )
A．合金样品中硅和铁的物质的量之比为2∶1
B．合金样品中硅和铁的质量之比为1∶4
C．铁与稀硫酸反应产生的H2跟硅与NaOH溶液反应产生的H2的量相等
D．上述过程中涉及的反应均为氧化还原反应
答案 A
解析 合金投入稀硫酸中时，Fe、Al参加反应；合金投入NaOH溶液中时，Si、Al参加反应，且Al与稀硫酸和NaOH溶液反应产生的H2的量相等，可推出Fe与稀硫酸反应产生H2的量等于Si与NaOH溶液反应产生H2的量。根据反应的化学方程式可知Si～2H2，Fe～H2，则n(Fe)＝2n(Si)。
12．溶液X中含有Na＋、Ca2＋、AlO、SiO、SO、CO、SO中的若干种。某同学对该溶液进行了如下实验：
下列判断正确的是( )
A．气体甲一定是纯净物
B．沉淀甲是硅酸和硅酸钙的混合物
C．Na＋、AlO和SiO一定存在于溶液X中
D．CO和SO一定不存在于溶液X中
答案 C
解析 加过量盐酸有气体生成，说明溶液中至少含有CO、SO中的一种，生成的气体可以是二氧化碳、二氧化硫或二者的混合物，一定不存在与碳酸根离子和亚硫酸根离子不共存的离子，所以溶液中不存在钙离子；加过量盐酸有沉淀生成，说明溶液中一定含有硅酸根离子；无色溶液甲中加入过量氨水(提供OH－)有沉淀生成，该沉淀只能是氢氧化铝沉淀，说明原溶液中一定存在偏铝酸根离子，要保证溶液呈电中性，则溶液中一定存在钠离子。根据以上分析可知气体甲不一定是纯净物，A项错误；沉淀甲是硅酸，不可能含有硅酸钙，B项错误；根据上述推断，溶液中一定含有Na＋、AlO和SiO，C项正确；不能确定碳酸根离子和硫酸根离子是否存在，D项错误。
13．(双选)下面有关硅的叙述中，正确的是( )
A．硅原子既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物
B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在
D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料
答案 AD
解析 硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，氧元素居第一位，B错误；硅的化学性质虽不活泼，但在自然界中只以化合态存在，C错误。
14．晶体硅与金刚石的结构相似。常温下硅的化学性质稳定，下列关于硅的叙述正确的是( )
A．硅元素在自然界中主要以单质的形式存在
B．硅元素是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在
C．Si即使在高温下也难与O2等反应
D．Si与所有的酸都不反应
答案 B
解析 Si化学性质不活泼，但能与O2在高温下反应：Si＋O2SiO2，也可与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；Si是一种亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。
15．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下所示的实验(各步试剂均过量)：
样品
由此可推知，硬铝的组成可能为( )
A．Al、Fe、Cu、C B．Al、Mg、Si、Zn
C．Al、Cu、Mg、Si D．Al、Si、Zn、Na、Mg
答案 C
解析 A项，样品先加HCl后，余下的Cu、C不与NaOH溶液反应；B项，Al、Mg、Zn与HCl反应后，不溶物Si与NaOH溶液反应，最后样品全部溶解，无不溶物剩余；C项，Al、Mg溶于HCl后，Si与NaOH溶液反应，产生气体，Cu不与NaOH溶液反应；D项，Al、Zn、Na、Mg均与HCl反应，Si与NaOH溶液反应后，无不溶物。
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