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1、 課時作業(yè)(十)　無機非金屬材料的主角——硅 一、選擇題(本題包括12小題，每小題4分，共48分) 1．(2013福建莆田質(zhì)檢)英國兩位科學(xué)家因在石墨烯材料領(lǐng)域有卓越研究而獲得2010年諾貝爾獎。科學(xué)家預(yù)測，該材料有可能代替晶體硅在電子工業(yè)的地位，從而引發(fā)電子工業(yè)的新革命。目前晶體硅在電子工業(yè)中的作用是(　　) A．制光導(dǎo)纖維　　　　　　　 B．制耐高溫材料 C．作半導(dǎo)體 D．制光學(xué)儀器 2．開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說法正確的是(　　) A．合成纖維和光導(dǎo)纖維都是有機高分子材料 B．SiO2是人類將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧? C．水晶、瑪瑙、水泥

2、和瓷器都是硅酸鹽制品 D．氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料 3．下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是(　　) A．NaOH溶液　　　　　　　　　 B．Na2SiO3溶液 C．鹽酸 D．氫氟酸 4．常溫下，下列不發(fā)生反應(yīng)的一組物質(zhì)是(　　) ①硅與NaOH溶液　②硅與鹽酸?、酃枧c氫氟酸　④二氧化硅與碳酸鈉?、荻趸枧cNaOH溶液?、薅趸枧c濃硝酸 A．①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 5．下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過一步反應(yīng)完成的是(　　) A．SiO2―→Si　　　　　　　　 B．CO2―→C C．SiO2―→H2SiO3 D．Si―→Na

3、2SiO3 6．下列離子方程式不正確的是(　　) A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．硅與燒堿反應(yīng)：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ C．向小蘇打溶液中加入過量的石灰水： 2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ 7．漢代器物上的顏料“漢紫”至今尚沒有發(fā)現(xiàn)其自然存在的記載。20世紀80年代科學(xué)家進行超導(dǎo)材料研究時，偶然發(fā)現(xiàn)其成分為紫色的硅酸銅鋇(化學(xué)式：BaCuSi2Ox，Cu為＋2價)，下列有關(guān)“漢紫”的說法中不正確的是(　　) A．用鹽的形式表示：BaS

4、iO3CuSiO3 B．用氧化物形式表示：BaOCuO2SiO2 C．易溶于強酸、強堿 D．性質(zhì)穩(wěn)定，不易褪色 8．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是(　　) A．Na2SiO3　　　　　　　 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 9．用4種溶液進行實驗，下表中“溶液”與“操作及現(xiàn)象”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是(　　) 選項 溶液 操作及現(xiàn)象 A 飽和Na2CO3 通入CO2，溶液變渾濁溶液 B NaCl溶液 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾

5、濁消失 C Ca(ClO)2溶液 通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去 D Ca(OH)2溶液 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁 10.向0.1 molL－1NaOH溶液中通入過量CO2后，溶液中存在的主要離子是(　　) A．Na＋、CO　　　　　　　　 B．Na＋、HCO C．HCO、CO D．Na＋、OH－ 11．(2013河南三門峽質(zhì)檢)將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與通入CO2的體積的關(guān)系可表示為(　　) 12．向含有0.2 mol

6、NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2氣體，當通入氣體8.96 L(0 ℃，1.01105 Pa)時立即停止，則這一過程中，溶液中離子的總物質(zhì)的量與通入CO2氣體的體積關(guān)系圖象正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計)(　　) 二、非選擇題(本題包括5小題，共52分) 13．(8分)世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋混凝土、7 000多塊紅色鋁板和1 200多塊玻璃等建成。 (1)鋁________(填“是”或“不是”)紅色的，鋁板和玻璃均易被燒堿腐蝕，原因是________________________________________________

7、________________________、 ________________________________________________________________________。(用化學(xué)方程式表示) (2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是__________。 (3)石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特種玻璃，石英玻璃的主要成分是________________________________________________________________________； 有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)實際上不是硅酸鹽材料，而是一種_______

8、_________________________________________________________________(選填“橡膠”“纖維”或“塑料”)。 14．(8分)已知A～I有如下所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系： 已知：①單質(zhì)E可作為半導(dǎo)體材料； ②化合物F是不能生成鹽的氧化物； ③化合物I能溶于水，呈酸性，它能夠跟氧化物A發(fā)生反應(yīng)。 ④2F2＋2H2O=== 4HF＋O2 據(jù)此，請?zhí)羁眨? (1)化合物F是________； (2)化合物I是________； (3)反應(yīng)①的化學(xué)方程式是__________________________________________

9、______________________________。 (4)寫出I的水溶液與A反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 15．(12分)(2013江蘇泰州質(zhì)檢)以磷礦石、石英、氯化氫等為原料生產(chǎn)白炭黑(SiO2nH2O)、磷及甲醇，下列工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。 (1)上述反應(yīng)中，屬于置換反應(yīng)的是

10、________(選填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)。 (2)已知SiHCl3的沸點為33.0 ℃，提純SiHCl3適宜的方法是________。 (3)高溫下進行的反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________； 固體廢棄物CaSiO3可用于__________________。 (4)反應(yīng)Ⅲ需在高溫、隔絕氧氣和無水條件下進行，其原因是_______________________________________________________________________

11、_ ________________________________________________________________________。 16．(12分)硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。 (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅，工業(yè)上可以按如下步驟制備高純硅。 Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； Ⅱ.粗硅與干燥的氯氣在450～500 ℃條件下反應(yīng)制得SiCl4； Ⅲ.SiCl4液體經(jīng)精餾提純后與過量H2在1 100～1 200 ℃條件下反應(yīng)制得高純硅。 已知SiCl4沸點為57.6 ℃，能與H2O強烈反應(yīng)。1 mol H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為120.

12、2 kJ。 請回答下列問題： ①第Ⅲ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②整個制備純硅的過程中必須嚴格控制在無水無氧的條件下。SiCl4在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生白色煙霧，其生成物是_________________________________________________________________

13、_______； H2還原SiCl4過程中若混入O2，可能引起的后果是____________。 (2)二氧化硅被大量用于生產(chǎn)玻璃。工業(yè)上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高溫下完全反應(yīng)時放出CO2 44 kg，生產(chǎn)出的玻璃可用化學(xué)式Na2SiO3CaSiO3xSiO2表示，則其中x＝____________。 17．(12分)(2012濟南模擬)為了證明一氧化碳具有還原性，有人設(shè)計了下列實驗： (1)裝置B中最適宜的試劑是_______________________________________________________________________

14、_。 (2)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)必須用裝置C吸收除去氣體中水蒸氣的理由是 ________________________________________________________________________ ______________________________

15、__________________________________________。 (4)若根據(jù)F中石灰水變渾濁的現(xiàn)象也能確定CO具有還原性，應(yīng)在上圖中裝置________與________之間連接下列裝置中的________(填序號)。 課時作業(yè)(十)　 1．C　由于硅單質(zhì)是一種半導(dǎo)體材料，可作半導(dǎo)體；SiO2在自然界中存在廣泛，工業(yè)上用SiO2來制備硅單質(zhì)。 2．D 3．C　由于SiO2＋2OH－===SiO＋H2O，因而不可用帶玻璃塞的試劑瓶保存NaOH溶液；氫氟酸可以與SiO2反應(yīng)，即SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，故不可用玻璃瓶保存。 4．D 5．

16、C　A項，SiO2＋2CSi＋2CO↑；B項，CO2＋2Mg2MgO＋C；C項，SiO2不能與水反應(yīng)生成H2SiO3，更無法與其他物質(zhì)反應(yīng)生成H2SiO3；D項，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 6．C　C的正確離子方程式為：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。 7．C　“漢紫”能穩(wěn)定存在至今，說明其性質(zhì)穩(wěn)定，不易褪色，不易與酸、堿反應(yīng)，“漢紫”中Ba為＋2價，Cu為＋2價，Si為＋4價，則x＝6。 8．A　將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加熱蒸干高溫灼燒時發(fā)生反應(yīng)：H

17、2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，各反應(yīng)物存在如下關(guān)系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述關(guān)系可知，最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項。 9．B　飽和Na2CO3溶液中通入CO2會生成溶解度較小的NaHCO3晶體，A項對；NaCl溶液中通入CO2沒有明顯現(xiàn)象，B項錯；Ca(ClO)2溶液中通入CO2，生成碳酸鈣和次氯酸，次氯酸有強氧化性，能使品紅溶液褪色，C項對；Ca(OH)2溶液中通入CO2，先生成碳酸鈣沉淀，CO2過量時生成碳酸

18、氫鈣，再加入足量NaOH溶液又生成碳酸鈣沉淀，D項對。 10．B　NaOH溶液中通入少量CO2時生成Na2CO3，而通入過量CO2時則生成NaHCO3。 2NaOH＋CO2(少量)===Na2CO3＋H2O NaOH＋CO2(過量)===NaHCO3。 11．C　將CO2通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，依次發(fā)生如下反應(yīng)：①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O ②2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O ③2KAlO2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋K2CO3 ④K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3 ⑤BaCO3＋H2O＋CO2

19、===Ba(HCO3)2 根據(jù)沉淀生成和溶解的情況對照圖象可知C正確。 12．C　當未通入CO2氣體時，溶液中的離子為0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol OH－；當通入2.24 L CO2氣體時，發(fā)生反應(yīng)①Ba2＋＋CO2＋2OH－===BaCO3↓＋H2O，此時溶液中的離子為0.2 mol Na＋、0.2 mol OH－；當通入4.48 L CO2時，發(fā)生反應(yīng)②2OH－＋CO2===CO＋H2O，此時溶液中的離子為0.2 mol Na＋、0.1 mol CO；當通入6.72 L CO2時，發(fā)生反應(yīng)③CO＋CO2＋H2O===2HCO，此時溶液中的離子為0.

20、2 mol Na＋、0.2 mol HCO；當通入8.96 L CO2時，發(fā)生反應(yīng)④BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，此時溶液中的離子為0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol HCO。對比圖象可知選項C正確。 13．答案：　(1)不是　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)CaCO3　(3)SiO2　塑料 14．解析：　由已知①及現(xiàn)階段所學(xué)知識知E為Si，再根據(jù)反應(yīng)①知A為SiO2。B為C，F(xiàn)為CO。由已知③知I為HF，結(jié)合已知④和反應(yīng)④知C為H2O、D為F2，H為

21、O2。由反應(yīng)②C＋H2O(g)CO＋H2知G為H2，經(jīng)反應(yīng)③驗證之。因此A～I分別為SiO2、C、H2O、F2、Si、CO、H2、O2和HF。 答案：　(1)CO　(2)HF　(3)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (4)4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O 15．解析：　反應(yīng)Ⅰ為SiO2＋2CSi＋2CO↑。從圖中可以看出，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物為SiO2、C和Ca3(PO4)2，產(chǎn)物為CO、P和CaSiO3。反應(yīng)Ⅲ為Si＋3HCl===SiHCl3＋H2。反應(yīng)Ⅳ的反應(yīng)物有SiHCl3和H2O，產(chǎn)物有HCl、H2和SiO2nH2O。反應(yīng)Ⅴ為CO＋2H2===CH3OH。(1)置換反應(yīng)是單質(zhì)與

22、化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，只有Ⅰ、Ⅲ符合。 (2)SiHCl3的沸點低，可用蒸餾法分離出來。(4)反應(yīng)Ⅲ產(chǎn)生H2，若與O2混合會引起爆炸。從流程圖中的反應(yīng)Ⅳ可知，SiHCl3可以與H2O反應(yīng)，所以反應(yīng)Ⅲ必須在無水條件下反應(yīng)。 答案：　(1)Ⅰ、Ⅲ　(2)分餾(蒸餾) (3)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO23CaSiO3＋2P＋5CO↑ 生產(chǎn)水泥、磚瓦或作為建筑材料等 (4)SiHCl3會水解，同時產(chǎn)生的H2與O2混合會發(fā)生爆炸 16．解析：　(2)n(CO2)＝＝1103 mol。 由Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSi

23、O3＋CO2↑ 由玻璃的化學(xué)式：Na2SiO3CaSiO3xSiO2知： n(Na2CO3)＝n(CaCO3)＝500 mol即m(Na2CO3)＝53 kg，m(CaCO3)＝50 kg；反應(yīng)掉n(SiO2)＝1103 mol，即反應(yīng)掉m(SiO2)＝1103 mol60 gmol－1＝6104 g＝60 kg。 再由283 kg－53 kg－50 kg＝180 kg知，283 kg原料中含有180 kg SiO2，其中反應(yīng)SiO2 60 kg，在玻璃中含有180 kg－60 kg＝120 kg SiO2，即玻璃中n(SiO2)＝2103 mol 所以有n(Na2SiO3)∶n(Ca

24、SiO3)∶n(SiO2)＝500∶500∶2 000＝1∶1∶4。 答案：　(1)①2H2(g)＋SiCl4(g)Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋240.4 kJmol－1 ②H2SiO3和HCl　爆炸　(2)4 17．解析：　解答本題注意以下兩點： (1)該實驗的原理：先制取純凈、干燥的CO2，再用C將CO2還原為CO，利用CO的還原性來檢驗CO的存在。 (2)注意排除水蒸氣對實驗的干擾。 答案：　(1)飽和NaHCO3溶液　(2)CO2＋C2CO (3)水蒸氣進入D中，在高溫下能跟碳反應(yīng)產(chǎn)生H2，H2也能使CuO還原，不能證明CO具有還原性　(4)D　E?、? 6