1、第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第1课时半导体材料和光导纤维A组1.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,下列关于其有利因素的说法中,你认为错误的是()A.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料B.自然界中存在大量单质硅C.硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,容易有效控制D.地壳中硅的储量丰富解析:自然界中硅的储量丰富,但大多数是以SiO2和硅酸盐的形式存在,无单质硅存在,故D项正确、B项错误;硅单质是固体,化学性质不活泼,所以硅便于运输、贮存,故A项正确;硅的燃烧产物是SiO2,SiO2为固体,对
2、环境污染程度低,容易有效控制,故C项正确。答案:B2.二氧化硅是一种酸性氧化物。下列化学反应中体现二氧化硅的酸性氧化物的共性的是()A.CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2B.Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2C.SiO2+4HFSiF4+2H2OD.Na2O+SiO2Na2SiO3答案:D3.能用磨口塞玻璃瓶存放的试剂是()A.烧碱溶液B.浓硝酸C.氢氟酸D.硅酸钠溶液解析:与SiO2反应的溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放。氢氟酸能刻蚀玻璃:SiO2+4HFSiF4+2H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,因反应不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放;硅酸钠的水溶液有黏合作用,
3、会把瓶子和塞子黏在一起。答案:B4.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质,最适宜的试剂是()A.纯碱溶液B.盐酸C.硫酸D.氢氧化钠溶液解析:A项中纯碱溶液和氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,引入新的杂质,故A项不符合题意;B项中盐酸和氧化钙反应生成易溶于水的CaCl2,而SiO2不溶,用过滤法可得到SiO2,故B项符合题意;硫酸与氧化钙反应生成微溶于水的CaSO4,不易与SiO2分离,故C项不符合题意;D项中NaOH与SiO2反应,故D项不符合题意。答案:B5.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料,其功能远比我们想象的要大得多,这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为SiO2+2
4、CSi+2COSi+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl。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.为化合反应C.均为氧化还原反应D.三个反应的反应物中硅元素均被还原解析:反应中硅元素被还原,反应中硅元素被氧化,D错误。答案:D6.导学号05840173下列离子方程式书写不正确的是()A.往NaOH溶液中通入过量CO2:CO2+OH-HCO3-B.单质Si与氢氟酸反应:Si+4HF2H2+SiF4C.石英砂与烧碱反应制水玻璃:SiO2+2OH-SiO32-+H2OD.往水玻璃中通入二氧化碳:Na2SiO3+H2O+CO2H2SiO3+CO32-+2Na+解析:往
5、NaOH溶液中通入少量CO2,生成物是Na2CO3,通入过量的CO2时生成NaHCO3。硅常温下不与酸反应,但与氢氟酸反应,HF是弱酸,所以离子方程式与化学方程式相同。石英砂的成分为SiO2,与烧碱反应生成盐和水。Na2SiO3易溶于水,Na2SiO3电离生成Na+和SiO32-。答案:D7.下表各组物质中,满足下图物质一步转化关系的选项是()选项XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO3解析:A项中NaHCO3不能直接转化为Na;B项中Cu(OH)2不能直接转化为Cu;C项中C、CO、CO2三者之间的相互转化是中学阶段重要的三角转化
6、,正确;D项中SiO2不能直接转化为H2SiO3,H2SiO3也不能直接转化为Si。答案:C8.已知下列物质有如下图所示转化关系,水和部分产物已略去。X为不溶于水的坚硬固体,Z无固定熔点,是现代建筑中不可缺少的装饰材料;无色气体A是引起温室效应的主要气体;B、D均为难溶于水的白色固体;高纯度的F是制造电脑芯片的一种非金属单质。据此回答下列问题:(1)B的化学式是,F的名称是。(2)由X、Y制F的过程中,Y作(填“氧化剂”或“还原剂”)。(3)转化的化学方程式为。(4)转化(A少量)的离子方程式为。解析:由知Z应为玻璃,则X应为SiO2,C为Na2SiO3,A为CO2,D为H2SiO3,E为Na
7、2CO3,B为CaCO3,Y为碳,F为硅。答案:(1)CaCO3硅(2)还原剂(3)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O(4)CO2+SiO32-+H2OH2SiO3+CO32-9.将6.9 g钠和4.2 g硅同时投入盛有足量蒸馏水的大烧杯中,在标准状况下能收集到多少升氢气?气体放完后得溶液体积恰好为500 mL,求溶液中溶质的物质的量浓度。(提示:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2)解析:(1)n(Na)=6.9 g23 gmol-1=0.3 mol,n(Si)=4.2 g28 gmol-1=0.15 mol,完全反应后生成Na2SiO3,n(H2)=12n(Na)+2n(
8、Si)=0.15 mol+0.3 mol=0.45 mol,V(H2)=0.45 molVm=0.45 mol22.4 Lmol-1=10.08 L。(2)n(Na2SiO3)=n(Si)=0.15 mol,c(Na2SiO3)=0.15mol0.5 L=0.3 molL-1。答案:V(H2)=10.08 Lc(Na2SiO3)=0.3 molL-1B组1.导学号05840174在高温下,碳与硅可形成SiC。对于化学反应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既是氧化剂又是还原剂D.在反应中氧化剂与
9、还原剂的物质的量之比为21解析:Si+4O-22+3C0Si+4C-4+2C+2O-2反应中只有碳元素化合价既升高又降低,所以C既是氧化剂又是还原剂。答案:C2.等质量的Si和O2在密闭容器中反应后,剩下固体中含氧质量分数是()A.小于50%B.等于50%C.大于50%D.不能确定解析:由题意可知,Si与O2在密闭容器中反应后,生成的是SiO2,但是,等质量的两种物质,在一起时,由化学方程式Si+O2SiO2可得,硅有剩余,假设两种物质都是32 g,则反应掉的O2为32 g,但硅只反应掉28 g,余4 g,但余下的4 g仍在固体中,所以得出O占固体质量的50%。答案:B3.A、B、C、D、E代
10、表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。请填空:(1)形成单质A的原子的结构示意图为,它的最高化合价为价。(2)B的化学式(分子式)为,B和碳反应生成A和E的化学方程式是。(3)C的化学式(分子式)为,D的化学式(分子式)为。解析:由“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似”,推知A为Si,根据BA+E,BC,BD+H2O,不难推知B为SiO2,C为CaSiO3,D为Na2SiO3。答案:(1) +14284+4(2)SiO2SiO2+2CSi+2CO(3)CaSiO3Na2SiO34.如何用
11、所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)?将所选答案的编号填入表中相应的空格内。(如果不需补加试剂,则对应答案栏可空着)可供选择的试剂:A.稀盐酸B.NaOH溶液C.O2D.H2OE.CO2可供选择的操作:分液蒸发高温灼热过滤结晶序号粉末状混合物所加试剂主要操作(1)SiO2(CaCO3)(2)CaCO3(SiO2)(3)NaCl(SiO2)(4)SiO2(Fe2O3)(5)SiO2(H2SiO3)(6)SiO2(Na2SO4)解析:(1)SiO2除了能溶于氢氟酸外不溶于其他酸,而CaCO3溶于盐酸,反应的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2。(2)根据SiO2能溶于NaOH溶液,即SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,而CaCO3不能。(3)NaCl溶于水,而SiO2不溶于水。(4)SiO2不溶于盐酸,而Fe2O3溶于盐酸,即Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。(5)H2SiO3受热分解生成SiO2。(6)SiO2不溶于水,而Na2SO4溶于水。答案:(1)A(2)B(3)D(4)A(5)不加试剂(6)D