含硅矿物与信息材料大量习题加解析.docx
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含硅矿物与信息材料大量习题加解析
【随堂练习】
一、选择题
1.下列不属于硅酸盐工业产品的是()
A.水泥B.陶瓷C.砖瓦D.石英玻璃
2.下列物质不属于硅酸盐的是()
A.粘土B.硅藻土C.Al2(Si2O5)(OH)4D.Mg2SiO4
3.生产水泥的主要设备是()
A.熔炉B.回转窑C.沸腾炉D.合成塔
4.某硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%,其化学组成用氧化物形式可表示为nZnO·SiO2,则n值等于()
A.0.5B.1C.2D.3
5.在天然环境中用自然界中的物质,且在常温下必须在空气中才能硬化的是()
A.石灰抹墙后变硬不再溶于水B.熟石膏调水后灌入模中变硬
C.水玻璃抹在蛋皮上不久变硬呈玻璃状D.水泥砂浆浇灌后变硬
6.在水泥中加石膏的目的是()
A.调节水泥的机械强度B.调节水泥的硬化速度
C.降低水泥的成本D.扩大水泥的使用范围
7.下列物质有固定熔点的是()
A.玻璃B.水泥C.水玻璃D.Na2O·SiO2
8.在实验室熔化NaOH固体,不能选用的坩锅是()
A.铁坩锅B.瓷坩锅C.铝坩锅D.石墨坩锅
二、填空题
9.制造普通水泥的主要原料有和.普通水泥的主要成分有(写名称)、和,它们的化学式分别是、和.水泥的主要性能是
10.工业上制造普通玻璃的主要原料是、、,主要设备
是,主要原料熔化后,发生的主要化学反应是、.普通玻璃的成分是.
三、计算题
11.SiO2和CaCO3的混合物26g,在高温下加热到质量不再改变,冷却后称质量为17.2g.
(1)写出可能发生反应的化学方程式;
(2)求产生的气体在标准状况时的体积;
(3)求原混合物中的SiO2的质量.
答案:
1.D2.B3.B4.C5.AC6.B7.C8.BC9-10略11.
(1)4.48L
(2)6克
一、选择题(每小题4分,共48分)
1.(2011·浙江五校联考)信息、材料、能源被称为新科技革命的“三大支柱”。
下列有关资讯错误的是( )
A.在即将到来的新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源
B.中、美、日等国已掌握的陶瓷发动机技术,能较大程度地降低能耗,节约能源
C.光导纤维在信息产业中应用广泛,制造光导纤维的主要材料是单质硅
D.结构陶瓷碳化硼(B4C3)常用于制造切削工具,它是一种新型无机非金属材料,属于原子晶体
解析:
制造光导纤维的主要材料是二氧化硅,不是单质硅,故选项C错误。
答案:
C
2.我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星,确定对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。
月球的矿产资源极为丰富,仅月面表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨,月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi2O8]和橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]等,下列说法或分析不正确的是( )
A.辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿
B.斜长石的氧化物形式可表示为:
K2O·Al2O3·6SiO2
C.橄榄石中铁为+2价
D.月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱
解析:
A项,根据矿物的化学式可知辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿;B项,根据各元素的化合价不变将斜长石改写为氧化物形式为K2O·Al2O3·6SiO2;C项,根据化合价之和为零可以计算出橄榄石中铁为+2价;D项,月球上有游离态铁是因为月球上没有氧化剂。
答案:
D
3.用石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下:
①SiO2+2C
Si(粗)+2CO↑
②Si(粗)+2Cl2
SiCl4
③SiCl4+2H2
Si(纯)+4HCl
关于上述反应的分析不正确的是( )
A.①、③是置换反应,②是化合反应
B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅
C.任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子
D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
解析:
A项,由置换、化合反应的定义可知①、③是置换反应,②是化合反应;B项,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,所以焦炭与氢气的还原性均强于硅;C项,以上三个反应中硅均为+4价和0价之间的转化,故每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子;D项,上述三个反应应遵循一定的顺序发生。
答案:
D
4.城市面貌一天比一天得到改善,但在建设的同时,也给城市环境带来了一场严重的环境灾难——石棉污染,吸入石棉纤维者易患肺癌。
已知石棉是硅酸盐矿物,某种石棉的化学式表示为:
Ca2MgxSiyO22(OH)2,式中x,y的值分别是( )
A.5,8 B.8,3
C.3,8D.8,5
答案:
A
5.现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是( )
①SiO2→Na2SiO3'②CuSO4→CuCl2'③SiO2→H2SiO3
④CuO→Cu(OH)2'⑤Na2O2→NaOH
A.①②B.③④
C.②③④D.②③④⑤
答案:
B
6.科技日报曾报道:
美国宇航局最新发布火星探测成果称,“勇气”号火星车对火星“古谢夫环形山”区域一小片土壤分析后发现,其中富含硅胶。
火星车项目科学家们认为,能够生成如此高纯度的二氧化硅沉积物一定要有水参与。
下列有关说法正确的是( )
A.硅胶的化学式可以用SiO2·xH2O表示
B.二氧化硅是硅芯片的主要成分
C.二氧化硅能溶于所有的酸
D.水晶、硅石、石英的主要成分是二氧化硅
答案:
AD
7.下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是( )
A.稀盐酸溶液B.氢氟酸
C.氢氧化钠溶液D.氯化钠溶液
答案:
C
8.在一定条件下,下列物质不能与二氧化硅反应的是( )
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸 ⑥氢氧化钠 ⑦硝酸钙
A.③⑤⑦B.⑤⑦
C.③⑤D.⑤
答案:
B
9.(2011·扬州模拟)蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。
现取一份蛇纹石试样进行实验,首先将其溶于过量的盐酸,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。
下列叙述不正确的是( )
A.沉淀X的成分是SiO2
B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3
C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到的沉淀的主要成分是MgO和Fe2O3
D.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+
答案:
C
10.(2011·江苏盐城中学)世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:
“中国至少在距今3000年以前,就已经使用玻璃了。
”下列有关玻璃的说法不正确的是( )
A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土
B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点
C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
解析:
制普通玻璃的原料主要是碳酸钙、纯碱和石英,制普通水泥的主要原料是石灰石和黏土;B项,玻璃是混合物,没有固定的熔点;C项,普通玻璃是由硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔合而成的;D项,瓶口和玻璃塞都是磨砂的,磨砂部分有细小的二氧化硅,易与烧碱溶液反应。
答案:
A
11.(2011·江苏常州北郊中学)将过量的CO2通入下列溶液中,出现浑浊的是( )
①CaCl2溶液;②石灰水;③饱和Na2CO3溶液;④NaAlO2溶液;⑤Ca(ClO)2溶液。
A.③④B.②③
C.②③④D.①④⑤
解析:
①CaCl2溶液和CO2不能反应生成沉淀;②石灰水中通入少量CO2生成CaCO3沉淀,继续通入过量CO2沉淀溶解变澄清;③从生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3小、水的质量减小、溶质质量增加三个方面推知,有NaHCO3晶体析出;④NaAlO2溶液中通过量的CO2生成氢氧化铝沉淀且不能继续溶解;⑤少量CO2生成沉淀,过量CO2沉淀会溶解。
答案:
A
12.氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温等优异性能的新型陶瓷。
工业上可用下列方法制取:
3SiO2+6C+2N2
Si3N4+6CO。
下列说法正确的是( )
A.氮化硅晶体属于分子晶体
B.氮化硅中氮元素的化合价为-3
C.上述反应中,N2是还原剂,SiO2是氧化剂
D.上述反应中,每生成1molSi3N4,N2得到6mol电子
解析:
A项,Si3N4具有熔点高、硬度大的特点,应为原子晶体。
C项,C是还原剂,N2是氧化剂。
D项,每生成1molSi3N4,2molN2被还原,得到12mol电子。
答案:
B
二、填空题(共52分)
13.(13分)(2011·福州模拟)在工业中利用镁制取硅2Mg+SiO2
2MgO+Si,同时有副反应发生:
2Mg+Si
Mg2Si,Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷),SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。
如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置:
(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药品可选用________(填序号)。
a.石灰石 b.锌粒 c.纯碱
(2)实验开始时,必须选通入X气体,再加热反应物,其理由是
________________________________________________________________________,
当反应开始后,移走酒精灯反应能继续进行,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)反应结束后,待冷却至常温时,往反应后的混合物中加入稀盐酸。
可观察到闪亮的火星,产生此现象的原因用化学方程式表示为
①________________________________________________________________________,
②________________________________________________________________________。
解析:
(1)由于Mg可在CO2中燃烧,故不能用CO2作为保护气而可用H2。
那么试管中应选用的固体药品为锌粒;
(2)实验开始时应先通入氢气排出装置内的空气,避免氧气对实验的影响。
然后才能点燃酒精灯,因反应放热,反应开始后移走酒精灯,可利用自身放出的热量维持反应继续进行;(3)反应结束后加入稀盐酸会发生反应Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑,生成的SiH4可自燃,SiH4+2O2===SiO2+2H2O,所以会观察到闪亮的火星。
答案:
(1)b
(2)让氢气排尽装置内的空气,避免氧气等对实验的影响该反应为放热反应,可利用自身放出的热量维持反应进行
(3)①Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑'②SiH4+2O2===SiO2+2H2O
14.(13分)材料科学是近年来与化学有关的科学研究热点。
某新型无机非金属材料K由两种非金属元素组成,它是一种超硬物质,具有耐磨损、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性。
它是以中学化学中常见的物质为原料来生产的,下图虚线框外为其生产过程;虚线框内的其他转化是为探究物质C的组成而设,G、F、H均为难溶于水的白色固体;图中除C、M、K(均含A元素)外,其余物质均为中学化学中常见的物质。
请回答下列问题。
(1)推断出下列物质(写出化学式):
A________,B________,C________,
E________,F________,G________,
H________,I________,K________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
第③步反应________;
第⑤步反应____________________________________________________________。
(3)写出反应④的化学方程式:
___________________________________________。
解析:
由反应①可知,化合物C是由两种元素组成的。
C与水反应生成E和F。
由反应③和G的性质推断,G是AgCl,则E中必定含有Cl-,所以,E应是HCl;则化合物C中含有Cl-;B是Cl2。
由于F、H均为难溶于水的白色固体,且H能与NaOH溶液反应,则H有可能是硅、二氧化硅、Al、Al2O3、Al(OH)3。
但是,AlCl3跟水反应不能生成沉淀,所以,化合物C只能是SiCl4。
F是硅酸(H2SiO3)或原硅酸(H4SiO4);H是SiO2;I是Na2SiO3;化合物M是Si(NH2)4;K是Si3N4;A是硅(Si)。
答案:
(1)Si'Cl2'SiCl4'HCl'H2SiO3或H4SiO4'AgCl'SiO2'Na2SiO3'Si3N4
(2)Ag++Cl-===AgCl↓
SiO2+2OH-===SiO32-+H2O
(3)3Si(NH2)4
Si3N4+8NH3↑
15.(13分)硅和氮均是自然界含量丰富的元素,其单质及其化合物在环境、能源及材料科学中有着重要影响和广泛应用。
试回答下列问题:
(1)向大气中排放NOx可能导致的环境问题有______________________(答两点)。
已知足量NaOH溶液能完全吸收NO2生成氮的含氧酸盐,试写出该反应的离子方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)光导纤维的使用,让人们的生活更加丰富多彩,________是制备光导纤维的基本原料。
(3)氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为________,可由硅粉(用Al2O3和Y2O3作助剂)在氮气中高温烧结而成,氮气在反应中既是反应物,同时又起了________作用。
由于使用的硅粉表面含二氧化硅,在反应中需加入碳粉。
在烧结过程中,二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应生成两种化合物,该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)硅燃烧放出大量热量,“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源。
与“氢能源”比较“硅能源”具有____________________等更加优越的特点,从而得到全球的关注和期待。
解析:
本题主要考查了有关硅及其化合物的基础知识和应用,并考查学生根据题目信息,进行分析加工处理的能力。
答案:
(1)酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏 2NO2+2OH-===NO3-+NO2-+H2O
(2)SiO2(或二氧化硅)
(3)Si3N4 防止硅和氮化硅氧化(或作保护气)
3SiO2+2N2+6C
Si3N4+6CO
(4)便于储运、比较安全
16.(13分)在下图所示转化关系中,A是一种固体单质,E是一种白色沉淀,F为密度最小的无色气体。
且各种物质所含元素除H、O外,其余均为第三周期元素。
请按要求回答下列问题:
(1)若实现C→E转化所需的b溶液是“过量的盐酸”,则B的化学式为________。
(2)若实现C→E转化所需的b溶液不能使用“过量的盐酸”,只能使用“少量的盐酸”,则C的溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性;A和a溶液反应,若产生标准状态下3.36L的F气体,转移的电子数目为________个。
(3)若实现C→E转化所需的b溶液是“过量的NaOH溶液”,则E的化学式为________;反应B+a→C+D的离子方程式为_________________________________________。
答案:
(1)SiO2
(2)碱 1.806×1023
(3)Mg(OH)2 MgO+2H+===Mg2++H2O
题组一 碳族元素性质的相似性和递变性
1.下列关于碳族元素的说法中,错误的是( D )
A.它们从上到下非金属性向金属性递变的趋势比卤素明显
B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱
C.碳族元素原子的最外层都有4个电子
D.主要化合价有+2价和+4价,大多数+2价化合物稳定
2.根据碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性的知识,判断下列说法正确的是( D )
A.CO2、PbO2都是强氧化剂
B.CO2和PbO2都是弱氧化剂,CO和PbO都是还原剂
C.Sn(OH)4可与NaOH反应,但不与盐酸反应
D.Ge、Si是半导体材料
3.根据锡、铅的主要化合价及其稳定性,完成下列填空:
(1)锡的+2价化合物应具有较强的还原性,铅的+4价化合物应具有较强的氧化性。
(2)已知Sn2+的还原性比Fe2+的还原性强,PbO2的氧化性比Cl2的氧化性强。
试写出下列反应的化学方程式:
①氯气与锡共热Sn+2Cl2
SnCl4。
②氯气与铅共热Pb+Cl2
PbCl2。
③PbO2与浓盐酸共热PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O。
题组二 硅、无机非金属材料
4.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。
下列叙述不正确的是( D )
A.硅单质可用来制造太阳能电池
B.二氧化硅是制造光导纤维的材料
C.二氧化硅是制造玻璃的主要原料
D.硅酸盐可用来制作水晶、玛瑙等工艺品
5.世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:
“中国至少在距今3000年以前,就已经使用玻璃了。
”下列有关玻璃的说法不正确的是( C )
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B.普通玻璃的主要成分之一是二氧化硅
C.普通玻璃有固定的熔点
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
6.(2010·威海统一考试)青石棉(cricidolite)是一种致癌物质,其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2(化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O)。
青石棉用稀硝酸溶液处理时,还原产物只有NO,下列说法正确的是( D )
A.青石棉不属于硅酸盐原料
B.青石棉中含有一定量的石英晶体
C.青石棉属于新型无机非金属材料
D.1mol青石棉能使1mol稀硝酸被还原
7.对于化学方程式SiO2+3C
SiC+2CO↑,有关叙述正确的是( D )
A.反应中SiO2是氧化剂,C是还原剂
B.硅元素被还原了,碳元素被氧化了
C.在反应中C是氧化剂
D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
8.(2010·南宁模拟)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)在元素周期表中,A位于ⅣA族,与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为
,A与B在原子的电子层结构上的相同点是最外层均有4个电子。
(2)易与C发生化学反应的酸是氢氟酸,反应的化学方程式是SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学反应方程式:
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓。
②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是( ABC )
A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚D.铁坩埚
(4)100gC与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2L,
100g混合物中石灰石的质量分数是50%。
9.在下图所示的物质相互转化关系中,A是一种固体单质,E是一种白色不溶于水的物质。
据此填空。
【对点训练】
1.碳族元素的C、Si、Ge、Sn的+4价稳定,Pb的+2价稳定。
2.碳族元素中,C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定,而Pb的+2价化合物稳定,+4价不稳定的元素表现强氧化性,+2价不稳定的元素则表现强还原性,故A、B都错;Sn是典型金属,所以其最高价氧化物对应的水化物Sn(OH)4与HCl易反应;D的说法正确。
3.稳定性:
<
,
>
;氧化性:
>
,
>
,
(PbO2)>Cl2;还原性:
Fe2+<
Sn2+。
根据氧化还原反应规律可写出有关反应方程式。
4.光导纤维的材料是SiO2,B项对;制造玻璃的主要原料有SiO2、Na2CO3、CaCO3,故C项对;制作水晶、玛瑙的材料主要成分是SiO2,并非是硅酸盐,故D项错。
5.制造普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂在玻璃熔炉中发生反应:
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑,所以普通玻璃的成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的混合物,没有固定的熔点。
6.由3FeO+10HNO3===3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O得关系式:
Na2Fe5Si8O22(OH)2~3FeO~HNO3
1mol 合成1mol
7.双线桥法表示反应中电子转移的方向及数目如下:
SiO2+3C
SiC得4e-+2C失2×2e-O↑,反应中只有C元素化合价改变,因此碳在反应中既是氧化剂,又是还原剂,且n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2。
8.
(1)A的单质可作半导体材料,可知A为Si,位于ⅣA族,与之同族且相对原子质量较小的是碳元素,二者共同点是最外层均有4个电子。
(2)C为SiO2,易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。
(3)SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3(D)和CO2(E)。
(4)不论CaCO3过量与否,生成CO2由CaCO3决定,由关系式CaCO3~CO2得:
=
解得m(CaCO3)=50g
混合物中石灰石的质量分数为
×100%=50%。
(1)写出各物质的化学式:
A:
Si、B:
SiO2、C:
Na2SiO3、D:
H2O、E:
H2SiO3、F:
H2。
(2)B与a溶液反应的离子方程式是SiO2+2OH-===SiO
+H2O。
(3)A与a溶液反应的离子方程式是Si+2OH-+H2O===SiO
+2H2↑。
解析 本题“突破口”是C中加入过量HCl产生不溶于盐酸的白色沉淀,推知E可能是硅酸。
A可能是Si,代入题目验证,B为SiO2,能与Si和SiO2反应的溶液可能为HF溶液或NaOH溶液,结合题目知a溶液为NaOH溶液,C为Na2SiO3,D为H2O,F为
H2。
一、选择题(本题包括12小题,每题5分,共60分)
1.(2009·广东理基,22)下列关于硅
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