1、1第 1节 硅 无机非金属材料知能演练 轻松闯关学生用书单独成册基础温故1下列叙述中，正确的是( )A自然界中存在大量的单质硅B石英、水晶的主要成分都是二氧化硅C二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D自然界中硅元素都存在于石英中解析：选 B。自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A 项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D 项错误；二氧化硅的性质稳定，C 项错误。2下列说法正确的是( )ASiO 2与 H2O可以直接化合生成硅酸BC 与 SiO2反应，C 过量生成 CO，SiO 2过量生成 CO2C盛放石灰水的试剂瓶瓶塞不能用玻璃塞，应用橡胶塞DSi
2、与 NaOH溶液反应体现了 Si的氧化性解析：选 C。SiO 2难溶于水且不与水反应，故不可用 SiO2与 H2O直接化合来生成硅酸；C与 SiO2反应的产物与反应物用量无关；Si 与 NaOH溶液反应 Si价态升高，体现了 Si的还原性。3下列关于硅及其化合物的说法，不正确的是( )A晶体硅可用做半导体材料B硅的氧化物都可用做光导纤维的材料C碳化硅可用做砂纸、砂轮的磨料D水玻璃可用做黏合剂及耐火材料解析：选 B。硅的单质有晶体硅和无定形硅两种，晶体硅才可用做半导体材料。硅的氧化物中晶体二氧化硅才可用做光导纤维的材料。4下列有关说法正确的是( )ACO 2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO
3、 2不能与水反应生成硅酸，不是酸性氧化物BNaOH 溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放C除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水D粗硅制备时，发生的反应为 CSiO 2=SiCO 2解析：选 B。A 项，酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，而不是能与水反应生成酸的氧化物，虽然 SiO2不能与水反应生成硅酸，但 SiO2能与 NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，是酸性氧化物，错误；B 项，玻璃的成分中含二氧化硅，碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放，正确；C 项，二氧化硅和碳酸钙都不溶于水，不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质，错误；D 项，粗硅制备时的反应原理是 2CSiO 2Si2CO
4、，需在高温条件下反应，且产物中生成的是 CO，而不是 CO2，= = = = =高 温 错误。5制备硅单质时，主要化学反应如下：2SiO 2(石英砂)2C(焦炭) Si(粗硅)2CO；= = = = =高 温 Si(粗硅)2Cl 2 SiCl4；= = = = = SiCl 42H 2 Si(纯硅)4HCl。= = = = =高 温 下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( )A为置换反应B均为氧化还原反应C为化合反应D三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：选 D。在反应中 Si元素化合价升高，被氧化。6材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )选项 材料 主要化学成分A 刚玉、金刚石 三
5、氧化二铝B 大理石、石灰石 碳酸钙C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐D 沙子、石英 二氧化硅解析：选 A。刚玉的成分是 Al2O3，金刚石的成分是 C，A 错误；大理石、石灰石的主要成分都是 CaCO3；普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃熔炉中熔融而得到的硅酸盐，普通水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏而得到的硅酸盐；沙子和石英的主要成分都是 SiO2。7下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )A晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在CSiO 2是一种酸性氧化物，能
6、够与水反应生成相应的酸D除去 SiO2中混有的 CaCO3可加入适量的稀盐酸解析：选 D。A 项，晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质；其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。B 项，虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，它主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。C 项，SiO 2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应。D 项，SiO 2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的 CaCO3，化学方程式为 CaCO32HCl= =CaCl2CO 2H 2O。8新型无机非金属材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B 4C3)、氮化硅等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下
7、进行，在合成工艺中必须注意( )A通入充足的氧气 B可在空气中进行C可在氮气氛围中合成 D通入少量氧气解析：选 C。合成这些无机非金属材料的过程中应杜绝氧气的存在，否则会生成相应的氧化物。9下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内：混合物 SiO2(CaCO3) CO2(SO2) NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂分离方法解析：SiO 2(CaCO3)：可利用 SiO2不溶于盐酸而 CaCO3溶于盐酸除去 CaCO3；CO 2(SO2)：3可通入饱和 NaHCO3溶液；NaHCO 3(Na2SiO3)：通入足量 CO2气体；SiO 2(NaCl)：溶于水过
8、滤。答案：混合物 SiO2(CaCO3) CO2(SO2) NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂 盐酸 饱和 NaHCO3溶液 通入足量 CO2水分离方法 过滤 洗气 过滤 过滤10.氮化硅是一种高温结构陶瓷，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与氮气在 1 300 时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是_(填序号)。制汽轮机叶片 航空航天耐高温材料 制永久性模具 汽车发动机(2)画出 N的原子结构示意图：_，写出氮化硅的化学式：_。(3)高纯硅与纯氮气反应制得氮化硅，请写出反应的化学方程式：_。解析：从有关信息可知，氮化硅具有耐高温、耐磨
9、损、耐腐蚀等优良性能。由于 Si元素显4 价，N 元素显3 价，故氮化硅的化学式为 Si3N4。答案：(1) (2 Si 3N4 (3)2N 23Si Si3N4= = = = =1 300 能力提升11向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液，即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样，则该溶液是( )A盐酸 B氢氟酸C烧碱 D饱和食盐水解析：选 B。常温下玻璃中的 SiO2可与氢氟酸反应。12能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )ACO 2是气体，SiO 2是固体B二氧化硅的熔点比二氧化碳高CCO 2溶于水形成碳酸，SiO 2难溶于水DCO 2通入 Na2SiO3中析出硅酸沉淀解析
10、：选 D。酸的酸性强弱与对应酸性氧化物的状态和物理性质无关，A、B 均不正确；C项只能说明其对应酸性氧化物与水反应的难易程度，无法比较两种酸的酸性强弱；D 项属于较强的酸制取较弱的酸，能够证明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。13下列有关硅酸盐的叙述，正确的是( )A大部分硅酸盐都易溶于水，Na 2SiO3是常见的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，可用做建筑黏合剂4B石英砂可与烧碱反应制水玻璃的离子方程式：SiO 22OH =SiO H 2O23C硅酸具有酸的通性，能使石蕊试液变红D石棉Mg 3Ca(SiO3)4可表示为氧化物形式：3MgOCaO4SiO 2解析：选 B。硅酸盐大部分难溶于水，常见硅酸
11、盐中只有 Na2SiO3、K 2SiO3等可溶，A错；石英砂成分为 SiO2，SiO 22NaOH= =Na2SiO3H 2O，NaOH、Na 2SiO3为强电解质可拆成离子形式，B 正确；硅酸具有酸的通性，如能与碱反应，但其难溶于水，不能使石蕊试液变色，C 错；硅酸盐改写成氧化物形式时要按“较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物二氧化硅水”的顺序排列，由于 Ca活泼性强于 Mg，所以其氧化物形式应为CaO3MgO4SiO2，D 错。14下列物质放置在空气中变质(不考虑水分蒸发和吸收空气中的水分)，且能析出沉淀，加入盐酸时固体不溶解的是( )A澄清石灰水 B水玻璃C浓硫酸 DNaOH 溶液解析：选
12、 B。A 项中的 Ca(OH)2能与空气中的 CO2反应，生成 CaCO3沉淀而变质，但CaCO3能与盐酸反应而溶解；B 项为 Na2SiO3溶液，露置于空气中时易吸收空气中的 CO2和H2O生成 H2SiO3沉淀而使 Na2SiO3变质，且 H2SiO3不与盐酸反应；C 项中浓 H2SO4会吸收空气中的水分，但不会变质；D 项中的 NaOH也能与空气中的 CO2反应，生成 Na2CO3而变质，但 Na2CO3不是沉淀。15.为探究 HCl、H 2CO3、H 2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，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)若锥形瓶中装有某可溶性正
13、盐溶液，分液漏斗中所盛试剂应为_。(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)由此得出的结论是酸性：_。解析：解答本题要注意以下两点：酸性强弱关系可利用“强酸弱酸盐弱酸强酸盐”来比较。可先制备 CO2，再制备 H2SiO3，由此选择合适的药品。根据以上分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A 中盛放 Na2CO3溶液。根据Na2CO32HCl= =2NaClH 2O CO2可知酸性：HClH 2CO3，然后将生成的 CO2通入 Na2SiO3溶液中，反应为 Na2SiO3CO 2H 2O=H2SiO3Na 2CO3，由此判断酸性：H 2CO3
14、H2SiO3；但需注意的是 A中反应会有 HCl气体逸出，故 A中生成的气体通入 Na2SiO3溶液前需将 HCl气体吸收，但不能吸收 CO2，故可选用饱和 NaHCO3溶液。答案：(1)盐酸 (2)饱和 NaHCO3溶液 吸收 HCl气体(3)Na2SiO3溶液 SiO CO 2H 2O=H2SiO3CO (4)HCl H 2CO3 H 2SiO323 2316硅单质及其化合物应用范围很广。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(SiHCl 3)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：5石 英 砂 焦 炭 高 温 粗 硅 HCl 573 K以 上 S
15、iHCl3（ 粗 ） 精 馏 SiHCl3（ 纯 ） H2 1 357 K高 纯 硅写出由纯 SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl 3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过程中若混入 O2，可能引起的后果是_。(2)下列有关硅材料的说法正确的是_(填字母)。A碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮等B含硅 4%的钢具有很高的导磁性，主要用做变压器铁芯C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E盐酸可以与硅反应，故
16、采用盐酸为抛光液抛光单晶硅解析：(1)H 2还原 SiHCl3可制备 Si，化学方程式为SiHCl3H 2 Si3HCl。= = = = =1 357 K SiHCl 3与 H2O反应生成 H2SiO3、HCl 和 H2；用 H2还原 SiHCl3过程中若混入 O2，则高温下 H2与 O2反应发生爆炸。(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等；B 项，含硅 4%的钢具有很高的导磁性，主要用做变压器铁芯；C 项，高纯度的 SiO2可以制造光导纤维；D 项，普通玻璃是由石英(SiO 2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，其主要成分是 Na2SiO3、CaSiO 3和SiO2，所以没有固定熔点；E 项，Si 与盐酸不反应。答案：(1)SiHCl 3H 2 Si3HCl= = = = =1 357 K SiHCl 33H 2O=H2SiO33HClH 2高温下 H2与 O2混合发生爆炸(2)ABC
