高中化学第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第1课时测试题2鲁科版必修1Word文档下载推荐.docx

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2ClO－+SO2+H2O=SO32－+2HClO

D.过量的CO2通入水玻璃中：

SiO32－＋2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3－

7．下列物质的用途错误的是（）

A.硅是制造太阳能电池的常用材料

B.二氧化硅是制造光导纤维的材料

C.水玻璃可用作木材防火剂

D.硅是制取水泥的原料

8．下列说法正确的是（）

A.常温时硅化学性质不活泼，不能与任何物质反应

B.晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料

C.Na2SiO3是制备硅胶和木材防火剂的原料

D.二氧化硅是将太阳能转化为电能的常用材料

9．下面关于硅的叙述中，正确的是（）

A.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应

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

10．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）

A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3

C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3

11．二氧化硅属于酸性氧化物，理由是（）

A.Si是非金属元素

B.SiO2对应的水化物是可溶性弱酸

C.SiO2与强碱反应生成盐和水

D.SiO2不能与酸反应

12．下列说法不正确的是（）

A.SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐

B.CO2通入到水玻璃中可以得到硅酸沉淀

C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高，硬度大

D.氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸

13．下列说法正确的是（）

①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应

②根据反应SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸强

③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸

④二氧化硅常被用来制造光导纤维

A.①②B.②③C.③④D.①④

14．下列各组物质相互混合反应后，最终有白色沉淀生成的是（）

①将SO2通入盐酸酸化的Ba（NO3）2溶液中②过量Ba（OH）2溶液和明矾溶液混合③少量Ca（OH）2

投入过量NaHCO3溶液中④Na2SiO3溶液中通入过量CO2⑤CaCl2与NaOH的混合溶液中通入过量CO2

A.①②③④B.①⑤C.②③④⑤D.全部

二、非选择题

15．硅是人类文明发展的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

（1）工业生产粗硅的反应有：

SiO2+2C

Si（粗）+2CO↑，SiO2+3C

SiC+2CO↑。

若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1：

1，则参加反应的C和SiO2的质量之比为；

（2）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

2反应I为Si（粗）+3HCl

SiHCl3+H2，则反应II的化学方程式为；

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：

；

③设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是。

16．硅在地壳中的含量较高。

硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。

回答下列问题：

（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。

这种“金属”可能是_____________；

（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。

其中，生产普通玻璃的主要原料有_____________；

（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为_____________；

碳化硅又称_____________，其晶体结构与_____________相似；

②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_____________；

物质

Si

SiCl4

SiHCl3

SiH2Cl2

SiH3Cl

HCl

SiH4

沸点/℃

2355

57.6

31.8

8.2

-30.4

-84.9

-111.9

③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为_____________。

（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是_____________。

17．SiO2在自然界中广泛存在，它是制备现代通讯材料_____（写该材料名称）的主要原料；

以SiO2为原料，在工业上制备单质硅的化学方程式为_____，在常温下，SiO2可与一种酸发生反应，该反应的化学方程式为_____．该反应的重要应用是_____。

18．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了许多奇迹。

（l）新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。

工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCI4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式____；

（2）已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。

一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物）合成氮化硅的主要工艺流程如下：

1化N2和H2时，铜屑的作用是，硅胶的作用是__________；

②在氮化炉中3Si（s）+2N2（g）=Si3N4（S）△H=-727.5kJ．mol-l，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度？

，体系中要通人适量的氢气是为了__________；

③X可能是（选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”）；

（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水能发生剧烈反应，写出该反应的化学方程式；

②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCI的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93．75%。

则在第二轮次的生产中，补充投入HC1和H2的物质的量之比是。

19．硅单质及其化合物应用很广。

请回答下列问题：

（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。

三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式；

②整个制备过程必须严格控制无水、无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式；

H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是；

（2）下列有关硅材料的说法正确的是

A．单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀

B．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

D．光导纤维的主要成分是SiO2

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。

取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸，振荡。

写出实验现象并给予解释（用化学方程式说明）；

（4）在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是（填字母）。

A．高温结构陶瓷B．生物陶瓷C．导电陶瓷

20．金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用，利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速。

完成下列填空：

（1）在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后，引发铝热反应的操作是：

____________；

（2）硅与铝同周期．地壳里硅铝的含量硅____________铝（填＞，＜或=）。

工业上制备金属铝的化学方程式是：

____________，工业上制备硅的化学方程式有：

a．SiO2+2C

Si（粗）+2CO

b．SiO2+3C

SiC+2CO（副反应）

c．Si（粗）+2C12

d．SiC14+2H2

Si+4HC1

某同学将氧化还原反应、非氧化还原反应及四大基本反应绘制成上图，其中属于上图“2"

区域的反应是____________（填序号）；

（3）SiO2是硅酸盐玻璃（Na2CaSi6O14）主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2O•CaO•6SiO2，钠长石（NaAlSi3O8）的氧化物形式____________，长石是铝硅酸盐，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同．由此可推知钙长石的化学式为____________；

（4）某铝合金由Al、Si、Cu、Mg组成。

①称取100g该铝合金样品，分成等质量的A、B两份。

向A份加入足量NaOH溶液，B份加入足量的稀盐酸。

②待两份反应物都充分反应之后，称得滤渣质量相差1．60g，收集得到的两份气体的体积相差2240mL（标准状况下）。

则样品中Si和Mg的物质的量分别是n（Si）____________和n（Mg）____________。

参考答案

1．【答案】C

【解析】A．酸性氧化物不一定都与水反应生成相应的酸，SiO2不溶于水，不能够与水反应生成相应的酸，故A错误；

B．光导纤维的主要成分是二氧化硅，故B错误；

C．SiO2能溶于NaOH溶液，则实验室保存氢氧化钠溶液不能用玻璃塞，故C正确；

D．硅单质是半导体材料，可以导电，但属于非金属材料，故D错误；

答案为C。

2．【答案】B

【解析】A．燃煤烟气中的二氧化硫用碱性溶液吸收，二氧化硫与碱反应生成亚硫酸盐，有新物质生成，属于化学反应，故A错误；

B．陶瓷主要成分是硅酸盐，是硅酸盐产品，故B正确；

C．高纯度的硅是半导体材料，SiO2是光导纤维，SiO2能与NaOH溶液反应，光导纤维遇强碱会“断路”，故C错误；

D．铁可代替铂作焰色反应的材料，则不能加铁的金属化合物，故D错误；

答案为B。

3．【答案】C

【解析】A．酸性氧化物不一定均能与水反应生成对应的酸，如SiO2，故A错误；

B．将NaOH溶液逐滴加入FeCl3溶液得到Fe（OH）3红褐色沉淀，而不是胶体，故B错误；

C．金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，故C正确；

D．碱石灰、玻璃、漂白粉都是混合物，而生石灰是氧化钙，是纯净物，故D错误；

4．【答案】D

【解析】A．工业用焦炭还原二氧化硅生产硅：

Si+2CO↑，A正确；

B．工业制钠是以海水为原料制得NaCl，电解熔融NaCl：

2NaCl

2Na+Cl2↑，制得钠，B正确；

C．工业上常用用CO在高温下还原铁矿石炼铁：

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2，制得铁，C正确；

D．工业制镁是电解熔融氯化镁：

MgCl2

Mg+Cl2↑，D错误；

答案选D。

5．【答案】D

【解析】试题分析：

CuO为碱性氧化物，与氢氧化钠不反应，故A错误；

Al2O3与氢氧化钠反应生成的NaAlO2,滴入稀盐酸中，因为开始时盐酸过量，所以开始没有沉淀，故B错误；

N2O5能溶于水，故C错误；

硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀，故D正确。

6．【答案】D

【解析】A.FeCl3溶液中加入KSCN溶液，溶液变成血红色，没有生成沉淀，故A错误；

B.Ca（HCO3）2溶液中加入少量NaOH溶液，反应生成碳酸钙沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为Ca2＋+HCO3－+OH－=CaCO3↓+H2O，故B错误；

C.向NaClO溶液中通入少量SO2反应生成的次氯酸具有强氧化性，能够氧化亚硫酸钠生成硫酸钠，故C错误；

D.过量的CO2通入水玻璃中反应生成硅酸沉淀和碳酸氢钠：

SiO32－＋2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3－，故D正确；

故选D。

7．【答案】D

【解析】A、因晶体硅是目前应用最成熟、最广泛的太阳能电池材料太阳能电池材料，故A正确；

B、因制造光导纤维的主要材料是SiO2，故B正确；

C、因水玻璃不燃不爆，所以可作为木材防火剂，故C正确；

D、因制造水泥的原料主要材料是石灰石、粘土，故D错误；

故选：

D．

8．【答案】C

【解析】A．硅常温下与氢氟酸、氢氧化钠反应，故A错误；

B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，是非金属材料，故B错误；

C．Na2SiO3的水溶液是水玻璃，可以用于制备硅胶和木材防火剂，故C正确；

D．二氧化硅是光导纤维，不能将太阳能转化为电能，故D错误；

9．【答案】D

【解析】A．粗硅制备单晶硅先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅为SiCl4，再利用还原反应即用H2还原SiCl4，故A错误；

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二位．故B错误；

C．硅在自然界中以化合态形式存在，故C错误；

D．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料，故D正确；

10．【答案】D

【解析】A、由CO2→H2CO3可知，二氧化碳能和水反应生成碳酸，一步实现该转化，选项A不选；

B、由SiO2→Na2SiO3可知，二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成盐和水，所以能一步实现该转化，选项B不选；

C、由Na2O2→Na2CO3可知，选择二氧化碳即可一步实现，选项C不选；

D、由SiO2→H2SiO3可知，二氧化硅不溶于水，不能和水反应，必须先和强碱反应生成盐，盐再转化为酸，选项D选。

本题考查物质之间的转化，注意是否一步转化是解答的关键，学生应熟悉物质之间的反应及物质的组成来分析解答。

11．【答案】C

【解析】A、硅是非金属，非金属氧化物不一定是酸性氧化物，如NO、CO，选项A错误；

B、酸性氧化物对应酸可以是强酸或弱酸，如SO3形成的是硫酸属于强酸，二氧化硫对应酸是亚硫酸属于弱酸，选项B错误；

C、SiO2与强碱反应生成盐和水，符合酸性氧化物概念，选项C正确；

D、NO、CO不能与酸反应，但是它们不是酸性氧化物，选项D错误。

答案选C。

本题考查了酸性氧化物概念的分析判断，掌握物质性质是解题关键，题目较简单。

依据酸性氧化物概念分析，与碱反应只生成盐和水的氧化物为酸性氧化物。

12．【答案】A

【解析】A、二氧化硅是硅酸的酸酐，选项A不正确；

B、碳酸的酸性强于硅酸的，选项B正确；

C、SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高，硬度大，选项C正确；

D、氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸，选项D正确。

答案选A。

13．【答案】C

【解析】二氧化硅是酸性氧化物，但它可以与氢氟酸发生反应：

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2↑，①错误；

反应SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑只有在高温下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，②错误；

二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸：

CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓，符合强酸制弱酸原理，可以说明碳酸的酸性比硅酸的强，③正确；

二氧化硅是光导纤维的主要成分，光导纤维可以用二氧化硅来制取，④正确。

本题考查了硅及其化合物的性质，掌握物质的性质是解题的关键，注意根据强酸制弱酸原理，必须在溶液中发生的化学反应，因此②不能得出硅酸的酸性比碳酸强，是易错点。

14．【答案】A

【解析】①NO3－在酸性条件下具有强氧化性，能把SO2氧化成SO42－，因此沉淀为BaSO4，故①错误；

②明矾是KAl（SO4）2，与Ba（OH）2溶液反应，产生BaSO4沉淀，故②正确；

③氢氧化钙是少量，系数为1，离子方程式为Ca2＋＋2OH－＋2HCO3－=CaCO3↓＋2H2O＋CO32－，故③正确；

④硅酸是难溶于水的，发生SiO32－＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCO3－，故④正确；

⑤因为通入过量CO2，产生的可溶于水的Ca（HCO3）2和NaHCO3，没有沉淀产生，故⑤错误；

综上所述，选项A正确。

15.【答案】

（1）1:

2

（2）①SiHCl3+H2

Si（纯）+3HCl

②SiHCl3+3H2O＝H2SiO3+3HCl+H2↑③5:

1

【解析】

（1）将两方程式叠加，可知C和SiO2的物质的量之比为5:

2，因此质量比为：

（5×

12）：

（2×

60）=1:

2。

（2）①由流程图可知反应II是SiHCl3和H2反应生成纯硅和HCl，因此方程式为SiHCl3+H2

Si（纯）+3HCl。

②写出方程式中已知物质：

SiHCl3+3H2O—H2SiO3+3HCl，由原子守恒可知另一种物质为H2，因此反应的化学方程式为SiHCl3+3H2O＝H2SiO3+3HCl+H2↑。

③由题中条件可知：

Si（粗）+3HCl

SiHCl3+H2

1mol3mol1mol

Si（纯）+3HCl

1mol1mol3mol

由以上数据可知循环生产中只能产生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加（

）molHCl，循环生产中只产生1molH2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加（

）molH2，所以补充投入HCl和H2的物质的量之比为：

（

）：

）=5:

1。

16．【答案】

（1）含有硅碳的铁合金；

（2）纯碱、石英和石灰石；

（3）①SiO2+3C

SiC+2CO↑；

金刚砂；

金刚石；

②精馏（或蒸馏）；

③H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；

（4）H2、HCl

（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，加热石英砂、木炭和铁时，发生置换反应，SiO2+2C

Si+2CO↑，所以在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”．这种“金属”可能是含有硅碳的铁合金，故答案为：

含有硅碳的铁合金；

（2）制造普通玻璃的主要原料是：

纯碱、石灰石和石英，在玻璃窑中强热时的主要发生反应：

SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑，故答案为：

纯碱、石英和石灰石；

（3）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成碳化硅，反应为：

SiO2+3C

SiC+2CO↑，碳化硅又称金刚砂，其晶体结构与金刚石相似，故答案为：

②利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质，故答案为：

精馏（或蒸馏）；

③SiHCl3水解反应方程式为：

SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，生成硅酸、氢气和氯化氢，故答案为：

H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；

（4）氯碱工业主要反应为电解饱和食盐水：

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑，为该化学工艺提供H2、HCl，故答案为：

H2、HCl。

本题考查了实验方案设计的有关知识，侧重考查了硅及其化合物的有关知识，注意粗硅的提纯反应原理，对知识进行迁移解决情形相似的新问题体现出知识运用与问题分析的能力是本题的特点。

17．【答案】光导纤维；

SiO2+2C

Si+2CO↑；

SiO2+4HFSiF4↑+2H2O；

刻蚀玻璃。

（1）SiO2在自然界中广泛存在，它可以使光线全反射，所以是制备现代通讯材料光导纤维的原料；

在工业上，以SiO2为原料，与焦炭早高温下发生反应产生Si单质和CO，反应的化学方程式是：

SiO2是原子晶体，原子之间以很强的共价键结合，不容易断裂，所以在常温下，SiO2与一般的物质不能发生反应，但是却可与一种氢氟酸发生反应，产生四氟化硅和氢气，该反应的化学方程式为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O；

由于SiO2是玻璃的主要成分，所以该反应原理可用于刻蚀玻璃。

18．【答案】

（1）3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl

（2）①除去原料气中的氧气除去生成的水蒸气②反应是放热反应，需要控制温度防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触；

将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去（或将整个体系中空气排尽）③硝酸

（3）①SiHCl3遇水剧烈反应，化学反应方程式3SiHCl3+3H2O

H2SiO3+H2↑+3HCl；

②5:

（1）由题意知，在H2的保护下，SiCI4与N2反应生成Si3N4，该反应的化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl；

（2）①Cu能与氧气反应，所以Cu屑的作用为除去原料气中的氧气；

硅胶具有吸水性，可除去生成的水蒸气；

②该反应为放热反应，开始时严格控制氮气的流速以控制温度是防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触；

体系中要通入适量的氢气是为将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去（或整个体系中空气排尽）；

③氮化硅能与HF酸反应，Cu与盐酸、稀硫酸均不反应，氮化硅中混有铜粉，为除去混有的Cu，可选择硝酸，Cu与硝酸反应，而氮化硅与硝酸不反应；

②由题意可知：

Si（粗）+3HCl==SiHCl3+H2；

SiHCl3+H2==Si（纯）+3HCl；

根据方程式，制备1mol纯硅，循环生产中能产生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加[（3/0.9）-3]molHCl，循环生产中产生1molH2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加[（1/0.9375）-