2019年高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時《硅酸鹽和硅單質(zhì)》基礎(chǔ)提升練習(xí) 新人教版必修1.doc
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2019年高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第2課時《硅酸鹽和硅單質(zhì)》基礎(chǔ)提升練習(xí) 新人教版必修1 【基礎(chǔ)篇】 題組一 Si的性質(zhì) 1.硅及其化合物在材料領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。下列敘述中,正確的是( ) A.上圖是常見于汽車中的小擺件“蘋果花”,它的動力是以Si為原料制作的太陽能電池 B.晶體硅主要用途是制造光導(dǎo)纖維 C.硅是地殼中含量最多的元素 D.硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,因此硅在自然界中以游離態(tài)形式存在 答案 A 解析 晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料,主要用途是制作太陽能電池、集成電路,A正確、B錯誤;氧是地殼中含量最多的元素,C錯誤;硅是親氧元素,在自然界中以化合態(tài)形式存在,D錯誤。 2.下列物質(zhì)的用途不正確的是( ) A.硅是制造光導(dǎo)纖維的材料 B.硅是制造太陽能電池的常用材料 C.二氧化硅是制取粗硅的原料 D.水玻璃可用作木材防火劑 答案 A 解析 光導(dǎo)纖維的成分是SiO2,A錯誤;硅是制造太陽能電池板的常用材料,B正確;工業(yè)上常用SiO2和碳反應(yīng)制取硅,C正確;水玻璃是硅酸鈉的水溶液,具有防火性,D正確。 3.下列物質(zhì)中,導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的是 ( ) ①晶體硅?、诮饘黉X?、凼、芫w鍺?、萁饎偸? A.只有① B.只有⑤ C.②和③ D.①和④ 答案 D 解析 Si、Ge均能導(dǎo)電,可作半導(dǎo)體材料;Al是電的良導(dǎo)體;石墨也能導(dǎo)電,但不能作半導(dǎo)體材料;金剛石不導(dǎo)電。 4.下列有關(guān)硅及其化合物的說法不正確的是( ) A.晶體硅具有金屬光澤,可以導(dǎo)電,屬于金屬材料 B.常溫下,硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,自然界中的硅主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在 C.SiO2是一種酸性氧化物,能夠與強堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽 D.除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸,然后再過濾 答案 A 解析 A項,晶體硅雖然具有金屬光澤,但它屬于非金屬單質(zhì),其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料;B項,雖然常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但自然界中沒有游離態(tài)的硅,它主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在;D項,SiO2不溶于稀鹽酸,可使用稀鹽酸除去其中混有的CaCO3,化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O,然后再過濾。 5.制備硅單質(zhì)時,主要化學(xué)反應(yīng)如下: ①SiO2(石英砂)+2C(焦炭)Si(粗硅)+2CO↑, ②Si(粗硅)+2Cl2SiCl4, ③SiCl4+2H2Si(純硅)+4HCl,下列對上述三個反應(yīng)的敘述中,不正確的是( ) A.①③為置換反應(yīng) B.①②③均為氧化還原反應(yīng) C.②為化合反應(yīng) D.三個反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原 答案 D 解析 在反應(yīng)②中Si元素化合價升高,被氧化。 6.將鐵、鋁、硅的混合物分為等質(zhì)量的兩份,一份跟足量的NaOH溶液反應(yīng),另一份跟足量稀H2SO4反應(yīng),最終產(chǎn)生的H2一樣多,則鐵與硅物質(zhì)的量之比為( ) A.2∶1 B.4∶1 C.1∶1 D.3∶1 答案 A 解析 將混合物分為兩等份,設(shè)每份中Fe、Al、Si的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol、z mol。一份跟足量NaOH溶液反應(yīng)時只有Al和Si反應(yīng)。 2Al?。?NaOH+2H2O===2NaAlO2+ 3H2↑ 2 3 y mol y mol Si?。?NaOH+H2O===Na2SiO3+ 2H2↑ 1 2 z mol 2z mol 所以和NaOH溶液反應(yīng)放出氣體共(y+2z) mol。 一份跟足量稀H2SO4反應(yīng)時只有Fe和Al反應(yīng)。 Fe?。2SO4===FeSO4+H2↑ 1 1 x mol x mol 2Al?。?H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑ 2 3 y mol y mol 所以和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為(x+y) mol。 由題意知:y+2z=x+y 所以x=2z,即混合物中Fe與Si的物質(zhì)的量之比為2∶1。 題組二 硅酸鹽 7.下列敘述正確的是( ) A.Na2SiO3是硅酸鹽,但不能溶于水 B.電影銀幕用水玻璃浸泡,主要是為了防腐 C.建筑工業(yè)常用水玻璃作黏合劑 D.用水玻璃浸泡鐵道的木制枕木,主要是為了防火 答案 C 解析 Na2SiO3既是硅酸鹽,又是鈉鹽,硅酸鹽大多難溶于水,而鈉鹽均易溶于水;浸泡銀幕主要是為了防火,而浸泡枕木主要是為了防腐;水玻璃有黏合作用,常作黏合劑。 8.下列關(guān)于硅酸鹽工業(yè)的敘述正確的是( ) A.普通玻璃的主要成分可以表示為Na2OCaO6SiO2,說明玻璃為純凈物 B.陶瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品 C.制玻璃、水泥時都用到了石灰石和黏土 D.制玻璃的過程中發(fā)生了反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,說明酸性:H2SiO3>H2CO3 答案 B 解析 普通玻璃的主要成分可以表示為Na2OCaO6SiO2,還含有其他雜質(zhì),因此玻璃屬于混合物,A錯誤;陶瓷、玻璃、水泥都屬于傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品,B正確;制造玻璃的主要原料是石灰石、純堿和石英,制造水泥的主要原料是石灰石、黏土和輔助原料,C錯誤;反應(yīng)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,不是在溶液中進行的,利用的是難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸原理,事實上碳酸的酸性強于硅酸的酸性,在溶液中碳酸可以制備硅酸,D錯誤。 題組三 CO2、SiO2及其鹽性質(zhì)應(yīng)用 9.將過量的CO2分別通入:①CaCl2溶液 ②濃Na2SiO3溶液?、跜a(OH)2溶液 ④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是( ) A.①②③④ B.②④ C.①②③ D.②③ 答案 B 解析 CO2溶于水:CO2+H2O===H2CO3,H2CO3的酸性比鹽酸弱,而比硅酸強。根據(jù)酸與鹽反應(yīng)的規(guī)律,CO2通入CaCl2溶液無明顯現(xiàn)象;過量的CO2通入濃 Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;CO2通入Ca(OH)2溶液至過量,Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,最終生成Ca(HCO3)2 而無沉淀;過量CO2通入飽和Na2CO3溶液中:Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3↓,生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而結(jié)晶析出,故選B。 10.下表中括號內(nèi)物質(zhì)是雜質(zhì),試將除雜試劑及分離方法填入表內(nèi)。 混合物 SiO2(Si) CO2(SO2) NaHCO3(Na2SiO3) SiO2(NaCl) 除雜試劑 除雜方法 答案 混合物 SiO2(Si) CO2(SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2(NaCl) 除雜試劑 氧氣 飽和NaHCO3溶液 通入足量CO2 水 除雜方法 加熱 洗氣 過濾 過濾 解析 SiO2(Si):Si與O2在加熱條件下生成SiO2而除去Si;CO2(SO2):可通入飽和NaHCO3溶液;NaHCO3(Na2SiO3):通入足量CO2氣體;SiO2(NaCl ):溶于水過濾。 【提升篇】 11.A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種非金屬元素,它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系,該元素(用R表示)的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣。 請回答下列問題: (1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式:A________;B________; C________;D________;E________。 (2)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式:______________________________________, 該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。 (3)寫出反應(yīng)④的離子方程式:______________________________________。 (4)寫出反應(yīng)⑤的離子方程式:_________________________________________。 (5)H2CO3的酸性強于E的,請用離子方程式予以證明: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3 (2)SiO2+2CSi+2CO↑ 1∶2 (3)Si+2OH-+H2O===SiO+2H2↑ (4)SiO+Ca2+===CaSiO3↓ (5)SiO+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO 解析 解答本題的“突破口(1)”是非金屬元素R的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣,說明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化?!巴黄瓶?2)”是反應(yīng)條件“高溫”,A在高溫條件下,能與焦炭、CaCO3發(fā)生反應(yīng),則A為SiO2。從而推知B為CaSiO3,C為Na2SiO3,D為Si,E為H2SiO3。 12.已知A是一種裝飾品的主要成分,根據(jù)下圖轉(zhuǎn)化關(guān)系,回答下列問題。 (1)A的用途________(任寫一種),B是________,D是________。 (2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式 ①________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 (3)寫出下列反應(yīng)的離子方程式 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ⑤________________________________________________________________________。 答案 (1)制光導(dǎo)纖維 Na2SiO3 H2SiO3 (2)①Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 ④H2SiO3H2O+SiO2 (3)②CO2+H2O+SiO===CO+H2SiO3 ③SiO2+2OH-===SiO+H2O ⑤SiO+2H+===H2SiO3 解析 由A是一種裝飾品的主要成分,高溫下能與純堿反應(yīng)知,A是SiO2。SiO2與純堿在高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2,Na2SiO3與CO2在水中可反應(yīng)生成H2SiO3,而H2SiO3受熱分解又可生成SiO2,所以A是SiO2,B是Na2SiO3,D是H2SiO3。 13.某實驗小組設(shè)計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進行探究。 已知:PdCl2溶液可用于檢驗CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO + PdCl2+ H2O===CO2+2HCl +Pd↓(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末,使溶液變渾濁)。 (1)實驗時要通入足夠長時間的N2,其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)裝置B的作用是 ________________________________________________________________________。 (3)裝置C、D中所盛試劑分別為_____________、____________,若裝置C、D中溶液均變渾濁,且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)該裝置的缺點是 ________________________________________________________________________。 (5)資料表明,上述反應(yīng)在焦炭過量時會生成副產(chǎn)物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體為13.44 L,假定氣體產(chǎn)物只有CO,固體產(chǎn)物只有Si和SiC,則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為 ________________________________________________________________________。 (6)設(shè)計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)避免空氣中的O2、CO2、水蒸氣對實驗產(chǎn)生干擾 (2)作安全瓶,防止倒吸 (3)澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si (4)無尾氣吸收裝置 (5)2∶1 (6)向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體,溶液變渾濁 解析 (1)碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進行,而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng),所以實驗時要將裝置中的空氣排盡,故實驗時要通入足夠長時間的N2。(2)根據(jù)裝置圖可知,B裝置可以作安全瓶,防止倒吸。(3)根據(jù)元素守恒,碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳,所以C裝置用來檢驗有沒有二氧化碳,D裝置用來檢驗一氧化碳,所以置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液;若裝置C、D中溶液均變渾濁,說明既有二氧化碳又有一氧化碳,檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等,根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO2+4C===2CO2+2CO+3Si。(4)一氧化碳有毒,又能排放到空氣中,而該裝置沒有尾氣吸收裝置將CO吸收。(5)取18 g SiO2物質(zhì)的量0.3 mol, 8.4 g焦炭物質(zhì)的量0.7 mol,充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44 L,物質(zhì)的量0.6 mol,假定氣體產(chǎn)物只有CO,固體產(chǎn)物只有Si和SiC, SiO2+ 2C 2CO↑+ Si, 0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol Si+ C SiC 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 得到Si和SiC的物質(zhì)的量之比為0.2 mol∶0.1 mol=2∶1。(6)驗證碳酸、硅酸的酸性強弱,產(chǎn)生的CO2氣體先通過飽和碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質(zhì)氣體,然后再通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)CO2+H2O+Na2SiO3=== Na2CO3+H2SiO3↓,說明酸性H2CO3>H2SiO3。 14.晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下: ①高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅,同時得到一種可燃性氣體; ②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si+3HClSiHCl3+H2); ③SiHCl3與過量的H2在1 100~1 200 ℃的溫度下反應(yīng)制得純硅,已知SiHCl3能與水劇烈反應(yīng),在空氣中易自燃。 請回答: (1)第一步制取粗硅反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 (2)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后,經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6 ℃)和HCl(沸點-84.7 ℃),提純SiHCl3采用的方法為 ________________________________________________________________________。 (3)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去): ①裝置B中的試劑是________,裝置C中的燒杯需要加熱,目的是 ________________________________________________________________________。 ②反應(yīng)一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________,裝置D不能采用普通玻璃管的原因是 _________________________________________________________,裝置D中發(fā)生反 應(yīng)的化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實驗的成功,操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性,控制好反應(yīng)溫度以及________________________________________________________________________。 答案 (1)SiO2+2CSi+2CO↑ (2)分餾(或蒸餾) (3)①濃硫酸 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成 在題給反應(yīng)溫度下(1 100~1 200 ℃),普通的玻璃會軟化 SiHCl3+H2Si+3HCl?、叟疟M裝置中的空氣 解析 (3)①因SiHCl3與水強烈反應(yīng),故A中產(chǎn)生的H2必須干燥,因此B中的試劑為濃H2SO4,且C燒瓶需加熱,其目的是使SiHCl3汽化,加快其與H2的反應(yīng)速率。②石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)應(yīng)為硅,故D中有固體產(chǎn)生,由題給信息,制純硅的反應(yīng)條件為1 100~1 200 ℃,此溫度下普通的玻璃容易軟化。③因高溫下H2與O2反應(yīng)容易爆炸,故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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