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无机非金属材料的主角---硅
习题精解
夯基达标
一、选择题
1.以下物质的变化，不能通过一步化学反响完成的是〔 〕
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O2→Na2CO3
D.SiO2→H2SiO3
思路解析：A项中可以由CO2与水反响，B中可以由SiO2与NaOH溶液反响，C中可以由Na2O2与CO2反响。
答案：D
2.假设原子晶体SiO2中Si原子被Al原子取代，缺乏的价数由K原子补充，当有25%的硅原子被铝原子取代时，可形成正长石。那么正长石的化学组成为〔 〕
A.KAlSiO4
B.KAlSi2O5
C.KAlSi3O8
D.KAlSi4O10
思路解析：根据题目条件因二氧化硅中有25%的硅原子被铝原子取代，缺乏的由钾原子补充，故对应的各粒子的物质的量之比为：n(K)∶n(Al)∶n(Si)∶n(O)=0.25∶0.25∶0.75∶2=1∶1∶3∶8，所以对应的化学式为KAlSi3O8。
答案：C
3.可以用来制取半导体材料〔如大规模集成电路〕的是〔 〕
A.二氧化硅
B.粗硅
C.高纯硅
D.硅酸盐
思路解析：通常用于半导体材料的是高纯硅。
答案：C
4.以下离子方程式，正确的选项是〔 〕
A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：
Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2O
B.碳酸钠溶液中参加二氧化硅：
CO+SiO2====SiO+CO2↑
C.二氧化硅与烧碱溶液反响：
SiO2+2OH-====SiO+H2O
D.硅酸与烧碱溶液中和：
H2SiO3+2OH-====SiO+2H2O
思路解析：A中CO2过量，所以对应的产物为碳酸氢钙；B中产生硅酸沉淀。
答案：CD
5.硅酸铜钡是当今用最新科学技术才能合成的一种物质。然而现在发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟是硅酸铜钡。以下关于硅酸铜钡的说法错误的选项是〔 〕
A.易溶于水
B.难溶于水
C.属于硅酸盐
D.属于复盐
思路解析：根据题目条件可知硅酸铜钡难溶于水，属于硅酸盐类但不属于复盐。
答案：AD
6.以下几种情况都有白色沉淀物质生成，其中生成物的化学成分相同的是〔 〕
①块状纯碱久置于空气中生成的白色粉末
②盛澄清石灰水的烧杯内壁附着的白色物质
③生石灰久置于空气中生成的白色物质
④Na2SiO3水溶液置于敞口容器中，溶液中出现的白色浑浊
A.①④
B.②③
C.①②
D.③④
思路解析：①中的白色粉末是碳酸钠；②中的白色沉淀为碳酸钙；③中的白色物质是碳酸钙；④中的白色物质为硅酸。
答案：B
二、填空题
7.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
〔1〕计算机芯片的主要成分是_______。
〔2〕光导纤维的主要成分是________。
〔3〕目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是_______。
〔4〕用作吸附剂、枯燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为________的化合物________。
答案：(1)硅〔或Si或单晶硅〕 (2)二氧化硅〔或SiO2〕 (3)硅〔或Si〕 (4)铝硅酸盐〔或硅铝酸盐〕
8.某固体氧化物A不溶于水，常温下与纯碱不反响，高温下两者能反响得到一固体产物B，B能溶于水，参加盐酸后生成白色沉淀，盐酸过量，沉淀不溶解，吸取上层清液，经测定阳离子只有Na+、H+。那么可推测固体氧化物是_______，B与盐酸反响的离子方程式是____________________。
思路解析：根据A物质的性质可知A物质为二氧化硅。
答案： 二氧化硅 SiO+2H+====H2SiO3↓
9.根据以下列图中所表示的变化关系，写出各物质的化学式。
A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。
思路解析：根据A物质的转化关系可推知A为单质硅，进而推得E为二氧化硅，B为硅酸钠溶液，C为原硅酸，D为硅酸。
答案：Si Na2SiO3 H4SiO4 H2SiO3 SiO2
10.碳和硅的性质相似。碳的最简单的氢化物是甲烷，硅的最简单的氢化物称为甲硅烷〔SiH4〕。甲硅烷是一种无色无味的气体〔其密度比空气大〕，不易溶于水，其化学性质比甲烷活泼。在实验室里制取甲硅烷的方法是：将白净细沙〔SiO2〕与镁粉混合起来，灼烧到反响物转变为灰黑色的硅化镁〔Mg2Si〕和白色的氧化镁后冷却到室温；取一定量的灼烧后的残留物，置于制取甲硅烷的装置中，滴加稀盐酸后立即有甲硅烷气体逸出，并迅速地自燃。
〔1〕写出以上表达中涉及的化学方程式：
①________________________________ ;
②________________________________ ;
③________________________________ ;
④________________________________ 。
〔2〕制取甲硅烷的装置与制取_______〔填“H2〞或“O2〞〕的装置相似。
〔3〕参加稀盐酸之前后应向密闭装置中通入氮气一会儿，其目的是________________________。
〔4〕为研究甲硅烷的化学性质，进行了如下实验：
①将甲硅烷通入少量的硝酸银溶液中，发现有沉淀生成，后经测定知该沉淀为混合物，其中有二氧化硅。向充分反响后的溶液中滴入几滴稀盐酸，未发现有白色沉淀。向反响后的原溶液中滴入几滴碳酸钠溶液，却发现有气泡迅速放出。将甲硅烷通入硝酸银溶液中发生反响的化学方程式为________________。
②制取甲硅烷后，检验装置中是否有残留的甲硅烷的方法是________________。
思路解析：由于甲硅烷的制取中使用的原料硅化镁遇水易粉化，所以不能使用启普发生器制取甲硅烷。
答案：(1)
①SiO2+4MgMg2Si+2MgO
②MgO+2HCl====MgCl2+H2O
③Mg2Si+4HCl====2MgCl2+SiH4↑
④SiH4+2O2====SiO2+2H2O
(2)O2 (3)将系统装置中的空气赶走
(4)①SiH4+8AgNO3+2H2O====SiO2↓+8Ag↓+8HNO3②翻开试管口橡皮塞，让气体暴露在空气中，假设迅速自燃，那么证明有甲硅烷存在
走近
一、选择题
1.〔经典回放〕玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是〔 〕
A.烧碱
B.纯碱
C.氢氟酸
D.盐酸
思路解析：氢氟酸能与二氧化硅发生化学反响生成SiF4，具有强腐蚀性，故可用来在玻璃上雕花或刻字。烧碱也能与二氧化硅反响，但作用远不如氢氟酸强。
答案：C
2.(2022广东，3) 以下表述正确的选项是〔 〕
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化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反响物进行无溶剂合成，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.①②③
B.②④
C.③④⑤
D.③⑤
思路解析：刚玉的主要成分是氧化铝，玛瑙的主要成分是二氧化硅。
答案：D
3.(2022苏、锡、常、镇四市调研) 国际上已禁止民用产品使用石棉制品，防止吸入石棉纤维而诱发肺病。某种石棉的化学式可表示为：Ca2MgxSiyO22(OH)2，式中x、y的值分别为〔 〕
A.8,3
B.5,8
C.3,8
D.8,5
思路解析：此题考查了硅酸盐组成的表示方法。根据元素化合价代数和为0得：4+2x+4y=22×2+2，只有B符合题意。
答案：B
4.(2022扬州调研) 以下说法错误的选项是〔 〕
A.铅笔芯的主要原料是石墨，儿童在使用时不会引起中毒
B.CO有毒，生有煤炉的居室可放置数盆清水，这样有效地吸收CO，防止煤气中毒
C.“汽水〞浇灌植物有一定的道理，其中CO2的缓释，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开展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂〞
思路解析：此题考查碳与硅及其化合物在生产、生活中的应用。铅笔的主要原料是石墨，而不是铅，所以正常使用不会引起中毒。CO不溶于水，所以清水并不能吸收CO。
答案：B
5.青石棉(crocidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是 鹿特丹公约 中受限制的46种化学晶体之一。青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH)2，用稀硝酸溶液处理时，复原产物只有NO。以下说法正确的选项是〔 〕
A.青石棉是一种易燃烧且易溶于水的晶体
B.青石棉的化学组成用氧化物形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
C.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量硝酸作用，至少需消耗6 L 3 mol·L-1 HNO3溶液
D.1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5 L 2 mol·L-1 HF溶液
思路解析：根据青石棉的组成可知这种物质不具有易燃性，由于它与硝酸反响时硝酸的复原产物为NO，所以1 mol 该物质消耗硝酸18 mol，而与氢氟酸反响时那么至少需要消耗HF 46 mol。
答案：BC
6.某些含结晶水的铝硅酸盐失水后成为多孔的晶体，这些孔穴能让气体和液体中直径比孔道小的分子通过，而将大分子留在外面，起着“筛分〞的作用，因此有“分子筛〞之称，某沸石分子筛，其主要成分为Na2H8AlxSi2O12，它可以用氧化物形式来表示，其中正确的选项是〔 〕
A.2Na2O·Al2O3·4SiO2·4H2O
B.Na2O·Al2O3·2SiO2·4H2O
C.Na2O·Al2O3·SiO2·H2O
D.2Na2O·Al2O3·2SiO2·4H2O
思路解析：根据正负化合价的代数和为零，可得x=2，故改写成氧化物的形式应为Na2O·Al2O3·2SiO2·4H2O。
答案：B
二、填空题
7.(2022天津理综，28) 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高温下用碳复原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与枯燥HCl气体反响制得SiHCl3：Si+3HCl300 ℃SiHCl3+H2
③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反响制得纯硅
SiHCl3能与H2O强烈反响，在空气中易自燃。
请完成以下问题：
〔1〕第①步制备粗硅的化学反响方程式为________________。
〔2〕粗硅与HCl反响完全后，经冷凝得到的SiHCl3〔沸点33.0 ℃〕中含有少量SiCl4〔沸点57.6 ℃〕和HCl〔沸点－84.7 ℃〕，提纯SiHCl3采用的方法为：________________。
〔3〕用SiHCl3与过量H2反响制备纯硅的装置如下〔热源及夹持装置略去〕：
①装置B中的试剂是________，装置Ｃ中的烧瓶需要加热，其目的是：________________。
②反响一段时间后，装置Ｄ中观察到的现象是________________________，装置Ｄ不能采用普通玻璃管的原因是________________，装置Ｄ中发生反响的化学方程式为________________________。
③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，控制好反响温度以及________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再参加的试剂〔填写字母代号〕是________。
a.碘水
ｂ.氯水
ｃ.NaOH溶液
ｄ.KSCN溶液
ｅ.Na2SO 3溶液
思路解析：高温复原SiO2的碳只能被氧化为CO，而不是CO2，别离提纯不同沸点的液体混合物通常采用分馏或蒸馏的方法。
答案：〔1〕SiO2+2CSi+2CO↑ 〔2〕分馏〔或蒸馏〕 〔3〕①浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化②有固体物质生成，在反响温度下普通玻璃会软化SiHCl3+H2Si+3HCl③排尽装置中的空气 ④b d
8.(2022全国Ⅱ，26) A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如以下列图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请填空：
(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。
(2)B的化学式〔分子式〕为________，B的晶体类型为________，B和碳反响生成A和E的化学方程式是________________________________。
(3)C的化学式〔分子式〕为________，D的化学式〔分子式〕为________。
思路解析：此题属于无机框图题，主要考查根本化学用语〔原子结构、反响方程式书写等〕和晶体的有关知识，因A在地壳中的含量仅次于氧，且为单质，所以A为单质硅；而A可以由B与碳单质反响得到，且B能够与氧化钙和NaOH溶液反响，所以B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO。
答案：〔1〕 〔2〕SiO2 原子晶体 SiO2+2C====Si+2CO↑ 〔3〕CaSiO3 Na2SiO3
请完成以下问题：
(1)以下有关二氧化硅晶体的表达正确的选项是________。
A.导热性差
B.化学性质稳定
C.是电的良导体
(2)SiO2与NaOH溶液反响可生成Na2SiO3。向Na2SiO3溶液中通入足量的CO2，有白色浑浊产生，写出Na2SiO3溶液与过量的CO2反响的化学方程式________________________。
思路解析：根据上述材料中二氧化硅的性质可知它导热性和导电性较差，化学稳定性好。
答案：〔1〕AB 〔2〕Na2SiO3+2CO2+2H2O====H2SiO3↓+2NaHCO3
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