1、课时训练21二氧化硅与信息材料1.素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶,现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净的透明的石英晶体,石英的主要成分是SiO2。下列有关石英的叙述错误的是()A.石英都是无色透明的晶体,可以作装饰品,也可以制作光学仪器B.石英可以用来生产玻璃C.石英晶体可以用来制取金刚砂D.石英可以用来制取高纯硅,也可以制光导纤维解析:纯净的SiO2晶体水晶是无色的,而其他的石英晶体具有不同的颜色,如玛瑙。生产玻璃的原料是石英、纯碱与石灰石。金刚砂是SiC,可以用SiO2与过量C反应制得。石英是光导纤维的材料,可以通过石英与单质碳反应得到单质Si,然后再与Cl2
2、反应生成SiCl4,SiCl4与H2反应得到纯净的Si。答案:A2.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A.B.C.D.解析:中水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品;中光导纤维的主要成分是SiO2,不是Si。答案:C3.对于化学方程式SiO2+3CSiC+2CO,有关叙述正确的是()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只作还原剂D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为12解析:双线桥法表示反应中电子转移的
3、方向及数目如下:,反应中只有C元素化合价改变,因此C在反应中既是氧化剂,又是还原剂,且n(氧化剂)n(还原剂)=12。答案:D4.有一粗硅,含铁和硅两种杂质,取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是()A.物质的量之比为11B.物质的量比为21C.质量比为61D.质量比为21解析:粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应Fe+2HClFeCl2+H2;粗硅与碱反应是硅与碱反应Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2,因放出等量氢气,则铁与硅的物质的量之比为21,质量比为41。答案:B5.下列说法正确的是()A.硅材料广泛应用于光纤通信
4、B.工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应解析:B项工艺师应利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品;C项中水晶项链的主要成分为SiO2;D项中粗硅制备单晶硅的反应有Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl,均为氧化还原反应。答案:A6.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。负责火星车项目的科学家们认为,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SiO2xH2O表示B.二氧化硅
5、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、石英的主要成分是硅解析:硅芯片的成分是硅;二氧化硅只能溶于氢氟酸,不溶于其他酸;硅石、水晶、石英的主要成分是二氧化硅。答案:A7.有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不妥的是()A.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料B.自然界中存在大量的单质硅C.硅燃烧放出的热量多,且燃烧产物对环境污染程度低,容易有效控制D.自然界的硅易开采,且可再生解析:硅在自然界中主要是以化合物形式存在,硅的含量在地壳中之所以多,是因为沙石的主要成分是
6、二氧化硅。答案:B8.现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造,取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量),由此可以推知硬铝的组成可能为()样品A.Al、Mg、Si、ZnB.Al、Cu、Mg、Si、MnC.Al、Fe、C、CuD.Al、Si、Zn、Na解析:钠是一种极为活泼的金属,不能在空气中稳定存在,显然,D项是错误的;加入稀盐酸后,C项中的Al、Fe与盐酸完全反应,剩余的两种成分都不能与NaOH溶液反应,又可排除C项;如果是A项,在合金样品与盐酸完全反应后,只剩余Si,而Si能与NaOH溶液反应,不会有不溶物剩余,因此,只有B是正确的。答案:B9.玻璃上经常刻有精美的花纹图案,该刻
7、蚀过程中发生的主要化学反应为()A.CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2B.NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2C.Si+4HFSiF4+2H2D.SiO2+4HFSiF4+2H2O答案:D10.实验室里化学试剂的保存方法是不相同的,下图中A、B、C、D是常见的一些保存药品的试剂瓶。请把下列常见试剂的序号填写在各试剂瓶下面的括号内:浓硫酸碳酸钠溶液大理石酒精氯水浓硝酸ABCD()()()()解析:保存药品的一般原则为:固体药品存放在广口瓶中(便于取用),液体药品存放在细口瓶中;见光易分解或变质的存放在棕色瓶中(注意与受热分解区别);碱性物质存放在橡胶塞试剂瓶中;酸性物质、强氧
8、化性物质、有机溶剂存放在玻璃塞试剂瓶中。据此可知答案。答案:ABCD11.下表中括号内物质是杂质,试将除杂试剂及除杂方法填入表内。混合物SiO2(CaCO3)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂除杂方法解析:SiO2(CaCO3):可利用SiO2不溶于盐酸而CaCO3溶于盐酸除去CaCO3;CO2(SO2):可通入饱和NaHCO3溶液;NaHCO3(Na2SiO3):通入足量CO2气体;SiO2(NaCl)溶于水过滤。相关的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO22NaHCO3+SO2Na2SO3+H2O+2CO2Na2SiO3+CO2+
9、H2OH2SiO3+Na2CO3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水除杂方法过滤洗气过滤过滤12.下列各单质和化合物之间有以下转化关系,而且各单质和化合物的组成元素皆为短周期元素。根据所述关系判断:(1)单质A可能是。(2)单质B一定是金属还是非金属。(3)写出各化合物的化学式:甲、乙、丙、丁。解析:短周期元素的单质A与NaOH溶液反应生成氢气C,此元素可能是Al或Si,而产生的化合物乙与过量盐酸反应,生成的化合物丁能两次失去化合物丙生成化合物甲,则进一步推断出A单质不是金属Al,而
10、只能是Si。又由于单质A和化合物甲都能跟NaOH溶液反应,都生成化合物乙(Na2SiO3),只不过A的另一种产物是氢气,而化合物甲的另一种产物为化合物丙,丙又可通过氢气与单质B反应生成,故单质B为O2,其他的各种化合物也就能推出来了。答案:(1)硅(2)非金属(3)SiO2Na2SiO3H2OH4SiO413.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(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:石英砂粗硅SiHCl3粗SiHCl3纯高纯硅写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式:。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4%硅的硅钢具有很高的导磁性,主要用作变压器铁芯C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料光导纤维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,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅答案: (1)SiHCl3+H2Si+3HClSiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2高温下H2与O2混合发生爆炸(2)ABC