专题九-无机非金属材料的主角——硅-B卷(人教版必修1)(解析版).docx

第四章 非金属及其化合物
专题九 无机非金属材料的主角——硅
B卷 滚动提升检测
一、选择题（每小题5分，共60分）
1．下列关于硅酸的说法正确的是（ ）
A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得
B．可用反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸
C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应
D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠
【答案】B
【详解】
A． SiO2难溶于水，因此不能与水化合反应直接制得硅酸，错误；
B．由于酸性HCl> H2SiO3，所以可用反应Na2SiO3+2HCl="2NaCl+" H2SiO3↓制取硅酸，正确；
C．尽管硅酸难溶于水，但是它仍能与NaOH溶液反应产生硅酸钠和水，错误；
D． 干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸，错误。
答案选B。
2．下列哪些材料是新型无机材料 （ ）
① 氧化铝陶瓷 ② 氮化硅陶瓷 ③ 碳化硅陶瓷 ④ 氮化铝陶瓷
⑤ 氮化钛陶瓷 ⑥ 硅化硼陶瓷 ⑦ 二硅化铜陶瓷
A．①②③ B．①③④⑤ C．①⑤⑥ D．全部
【答案】D
【分析】
传统的无机非金属材料：如水泥、耐火材料、平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷、搪瓷、磨料（碳化硅、氧化铝）、铸石、碳素材料、非金属矿（石棉、云母、大理石等）。新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。
【详解】
①氧化铝陶瓷②氮化硅陶瓷 ③碳化硅陶瓷④氮化铝陶瓷⑤氮化钛陶瓷⑥硅化硼陶瓷⑦二硅化铜陶瓷都属于新型无机材料。
故选D。
3．SiO2能在高温下，与下列哪些物质反应，并放出气体的是（ ）
A．CaO固体 B．Na2CO3粉未 C．NaOH固体 D．Al2O3粉未
【答案】B
【详解】
A．CaO固体与二氧化硅反应只生成硅酸钙，没有气体生成，故A不符合；
B．SiO2与碳酸钠反应会生成硅酸钠，同时生成二氧化碳气体，故B符合；
C．二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，没有气体生成，故C不符合；
D．Al2O3粉未与二氧化硅反应生成硅酸铝，没有气体生成，故D不符合；
故选B。
4．下列说法正确的是( )
A．SiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应
B．水玻璃敞口存放，不可能有白色胶状沉淀析出
C．高温时SiO2能跟Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强
D．SiO2不溶于水，也不能与水反应
【答案】D
【详解】
A. SiO2是酸性氧化物，能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，A错误；
B. 水玻璃敞口存放，硅酸钠与空气中的二氧化碳反应生成白色硅酸胶状沉淀，B错误；
C.二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，是由难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐，不能比较酸性强弱 ，C错误；
D. SiO2虽然是酸性氧化物，但是它不溶于水，也不能与水反应，D正确；
答案选D。
5．将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，并在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是(　　)
A．Na2SiO3 B．Na2CO3、NaSiO3
C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2
【答案】A
【详解】
将足量CO2气体通入水玻璃中，发生的反应分别为Na2SiO3＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3，H2SiO3 SiO2＋H2O,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，则最后所得固体物质是Na2SiO3，故答案为A。
6．下列化学方程式书写错误的是(　　)
A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑
B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑
C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl=SiCl4＋2H2↑
D．二氧化硅在高温下被C还原：SiO2＋2CSi＋2CO↑
【答案】C
【详解】
A. 硅与氢氟酸反应生成四氯化硅和氢气，化学方程式为Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑，A正确；
B. 硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠和氢气，化学方程式为Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑，B正确；
C. 硅不与盐酸反应，C不正确；
D. 二氧化硅在高温下被C还原生成硅和一氧化碳，化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，D正确。
答案选C。
7．在空气中久置而不易变质的物质是(　　)
A．过氧化钠 B．氧化钠 C．硅酸钠溶液 D．纯碱
【答案】D
【详解】
A、过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，和水反应生成氢氧化钠和氧气，A不符合题意；
B、氧化钠能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，与水反应生成氢氧化钠，B不符合题意；
C、硅酸钠溶液与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠、硅酸沉淀，C不符合题意；
D、纯碱的成分是碳酸钠，碳酸钠性质稳定，在空气中基本无变化，即纯碱久置不易变质，D符合题意；
故选D。
8．下列物品或设备的成分中含有二氧化硅的是(　　)
①门窗玻璃　②水晶镜片　③石英钟表　④玛瑙首饰　⑤硅太阳能电池　⑥光导纤维　⑦计算机芯片
A．①②③④⑥ B．全部 C．⑤⑦ D．①②⑥⑦
【答案】A
【详解】
①门窗玻璃中含有SiO2、Na2SiO3、CaSiO3，①符合题意；
②水晶镜片主要成分是SiO2，②符合题意；
③石英钟表主要成分是SiO2，③符合题意；
④玛瑙首饰主要成分是SiO2，④符合题意；
⑤硅太阳能电池主要成分是Si，⑤不符合题意；
⑥光导纤维主要成分是SiO2，⑥符合题意；
⑦计算机芯片的主要成分是Si，⑦不符合题意；
故合理选项是A。
9．可以说明二氧化硅是酸酐的是(　　)
A．它溶于水得到相应的酸 B．它对应的水化物是可溶性强酸
C．它与强碱反应只生成盐和水 D．它是非金属氧化物
【答案】C
【详解】
A. 二氧化硅不溶于水，与水不反应，不符合题意，A错误；
B. 二氧化硅对应的水化物是难溶性弱酸，不符合题意，B错误；
C. 二氧化硅与强碱反应只生成硅酸钠和水，可说明二氧化硅 是硅酸的酸酐，符合题意，C正确；
D. 非金属氧化物不一定是酸酐，不符合题意，D错误；
故选C。
【点睛】
二氧化硅是中学出现的唯一的一种难溶于水的酸性氧化物，它与一般的酸性氧化物存在一定的差异性，如它不能与弱碱反应，它能与特殊的酸(氢氟酸)反应等。
10．高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)，下列说法正确的是(　　)
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
B．步骤①、②、③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
【答案】D
【详解】
A．二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，故A错误；
B．步骤①中Si的化合价降低4，转移电子数为4mol，步骤②中生成SiHCl3，化合价升高2，步骤③中每生成1mol Si，转移2mol电子，故B错误；
C．二氧化硅和硅均能与氢氟酸反应，故C错误；
D．沸点相差30℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，则SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3，故D正确；
故答案为D。
11．下列关于二氧化硅的说法不正确的是（ ）
A．硅元素是地壳中含量仅次于氧的元素
B．地壳中的岩石、沙子和土壤中都含有二氧化硅
C．纯净的二氧化硅是一种无色透明的晶体
D．二氧化硅是一种熔点高、硬度大、能溶于水的固体
【答案】D
【详解】
A.地壳中元素含量处于第一位的是O、第二位的是Si元素，所以硅是在地壳中的含量仅次于氧，故不选A；
B.地壳中的岩石、沙子和土壤中都含有二氧化硅，故不选B；
C.二氧化硅晶体是一种无色透明的固体，是制造光导纤维的主要成分，故不选C；
D.二氧化硅属于原子晶体，是一种熔点高、硬度大、难溶于水的固体，故选D；
答案：D
12．汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式: BaCuSi2Ox，Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（ ）
A．用盐的形式表示: BaSiO3·CuSiO3 B．用氧化物形式表示:BaO·CuO·2SiO2
C．易溶于强酸、强碱 D．性质稳定，不易褪色
【答案】C
【详解】
A. 硅酸铜钡中各元素的化合价代数和为0，所以BaCuSi2Ox中x为6，用盐的形式表示：BaSiO3⋅CuSiO3，A项正确；
B. 硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：BaO⋅CuO⋅2SiO2，B项正确；
C. BaCuSi2O6是弱酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，C项错误；
D. BaCuSi2O6中铜显+2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，D项正确；
答案选C。
【点睛】
此题要了解硅酸盐用氧化物形式表示时的书写顺寻，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
二、非选择题（共40分）
13．（10分）为确认、、的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）请据此回答：

（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________。
（2）装置B所盛的试剂是_____________，其作用是__________________。
（3）装置C所盛试剂是________________，C中反应的离子方程式是____________。
（4）由此得到的结论是酸性：________＞________＞________。
【答案】盐酸 饱和溶液 吸收气体 溶液 ↓（或）
【详解】
要确认、、的酸性强弱，设计的实验流程为HCl→H2CO3→H2SiO3，
由于盐酸易挥发，会干扰CO2与Na2SiO3溶液的反应，所以在CO2通入硅酸钠溶液前，应除去CO2中混有的HCl气体。
（1）锥形瓶中装某可溶性正盐(通常为Na2CO3)溶液，分液漏斗所盛试剂应为盐酸。答案为：盐酸；
（2）装置B所盛的试剂为饱和NaHCO3溶液，其作用是除去CO2中混有的HCl气体。答案为：饱和溶液；吸收气体；
（3）装置C中发生反应Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O
==H2SiO3↓+2NaHCO3。装置C所盛试剂是溶液，C中反应的离子方程式是SiO32-+CO2+H2O==H2SiO3↓+CO32-或SiO32-+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2HCO3-。
（4）由此得到的结论是酸性：HCl＞H2CO3＞H2SiO3。答案为：HCl；H2CO3；H2SiO3。
【点睛】
硅酸溶胶的制备：向盛有适量1mol/L稀盐酸的试管里，逐滴加入适量的饱和硅酸钠溶液，用力振荡，即得到无色透明的硅酸溶胶。
硅酸凝胶的制备：向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里，逐滴加入几滴浓盐酸，振荡、静置，即得到无色透明果冻状的硅酸凝胶。
14．（10分）工业上生产玻璃的原料是___________ 、_____________ 、_______________；有关的反应原理有：__________________________________、_________________________________。
【答案】纯碱 石灰石 石英 SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑ SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
【解析】
【详解】
在工业上以石灰石、纯碱、二氧化硅为原料，在电阻炉中在高温下发生反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，反应产生硅酸钠、硅酸钙及过量的二氧化硅混合，熔融就得到普通玻璃。
【点睛】
本题考查了制取玻璃的原料、反应原理的化学方程式表示的知识，是有关建筑材料玻璃的制取的有关知识。
15．（10分）除去下列粉末中的杂质(括号内为杂质)，将选用的试剂填在横线上。
(1)__________________；
(2)__________________；
(3)NaCl()__________________；
(4)CuO(SiO2)__________________；
(5)(NaCl)__________________
【答案】盐酸 氧气 盐酸 NaOH溶液 水
【详解】
(1)SiO2是酸性氧化物，不溶于盐酸，CaCO3能溶于盐酸，与盐酸反应产生可溶性的CaCl2、H2O、CO2，因此可用盐酸除去SiO2中的CaCO3；
(2)C与O2反应转化为CO2气体而与固体SiO2分离，从而可将SiO2中的杂质C除去；
(3)Na2SiO3与盐酸反应：，然后过滤，除去H2SiO3，就得到NaCl溶液，故可用盐酸除去NaCl中的Na2SiO3；
(4)CuO为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物能够与NaOH发生反应，产生可溶性的物质，然后过滤洗涤，就得到纯净的CuO，故可用NaOH溶液除去CuO中的SiO2；
(5)NaCl能够溶于水，而SiO2不能溶于水，因此向混合物中加入水，SiO2不溶解，NaCl溶解，可除去SiO2中的NaCl。
16．（10分）从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：粗硅的制取：

由粗硅制纯硅(常用方法)：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
根据以上反应，回答下列问题。
（1）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是什么__ _？
（2）在由粗硅制纯硅的反应中，氯气(Cl2)与Si的反应属于什么类型的反应_ __？SiCl4与H2的反应属于什么类型的反应__ _？H2的作用是什么__ _？
（3）在半导体工业中有这样一句行话：“从沙滩到用户”，你是如何理解的_ __？
【答案】还原剂 化合反应 置换反应 还原剂 利用沙滩中的SiO2制成用户中需要的光导纤维(SiO2)，半导体材料(Si)
【详解】
（1）粗硅的制取：SiO2（石英砂）+2C（焦炭）Si（粗）+2CO↑中，C化合价从0变为+2，化合价升高被氧化，为还原剂，
故答案为：还原剂；
（2）Cl2与Si反应生成四氯化硅，该反应属于化合反应；SiCl4与H2反应生成硅单质和氯化氢，该反应属于置换反应，该反应中氢气化合价升高被氧化，为还原剂，
故答案为：化合反应；置换反应；还原剂；
（3）从沙滩到用户，经历了硅的冶炼和提纯，硅的冶炼的化学方程式：SiO2 +2C=Si+2CO↑，硅的提纯的化学方程式：Si（粗）+2Cl2=SiCl4 ，SiCl4+2H2=Si（纯）+4HCl，故答案为：从沙滩到用户，经历了硅的冶炼和提纯，利用沙滩中的SiO2制成用户中需要的光导纤维(SiO2)，半导体材料(Si)。
【点睛】
本题考查了氧化还原反应的应用、化学反应类型的判断，注意掌握氧化还原反应中氧化剂、还原剂的判断方法，明确四种基本反应类型的概念及区别。