1、2020-2021学年高一化学鲁科版必修一同步课时作业（14）硅 无机非金属材料1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中,硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是（ ）A. B.C. D. 2.下列有关硅的叙述中,正确的是( )A.工业上通常以为原料,用氧化剂与其反应制备单质硅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元素中居第一位C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以游离态存在D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料3.光导纤维传感器是二十世纪七十年代迅速发展起来的一种新型传感器,其特点是灵敏度高、结构简单、体积小、耗电量少、耐腐蚀、绝
2、缘性好、光路可弯曲等。下列有关光导纤维的判断正确的是( )A.光导纤维的主要成分是晶体硅B.光导纤维的主要成分是无定形硅C.光导纤维在常温下性质稳定D.光导纤维利用其导电性传输信号4.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是( )A.均属于氧化还原反应B.和HCl均可循环利用C.是一种坚硬难熔的固体D.摩尔质量为135.5g5.如图为某石英晶体的平面结构示意图,它实际上是立体网状结构(可以看作晶体硅中的每个SiSi键中插入一个O)。在石英晶体中,氧原子与硅原子的个数的比值和由硅原子、氧原子构成的最小环上Si、O的原子个数之和分别是（ ）A.1 8B.2 12C.1/2 8D.1/2 1
3、26.下列关于硅酸的叙述,错误的是( )A.硅酸是一种很弱的酸B.硅酸可由二氧化硅与水反应制得C.硅酸不稳定,加热脱水会生成二氧化硅D.硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得7.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。下列有关说法正确的是( )A.硅在地壳中的含量居第二位,在地球上有丰富的硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅B.在野外,用硅、烧碱的混合物可以制取氢气C.硅的性质稳定,不与任何酸反应D.硅是一种良好的半导体材料,所以硅是制造光导纤维的基本原料8.下列关于反应的叙述正确的是（ ）A.由可推知硅的非金属性比碳强B.由可推知的酸性比强C
4、.由 可推知碳的非金属性比硅强D.由可推知的酸性比强9.光导纤维的主要成分是二氧化硅,下列关于二氧化硅的说法正确的是( )A.二氧化硅是酸性氧化物,因此能与水反应生成硅酸B.用二氧化硅和焦炭制取单质硅时,当生成2.24L气体(标准状况下)时,得到2.8g硅C.二氧化硅制成的光导纤维,由于导电能力强而被用于制造光缆D.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但能与碳酸钠固体在高温条件下发生反应10.能证明比酸性强的实验事实是( )A.比受热易分解B.高温下能发生反应C.能溶于水生成碳酸,而却不溶于水D.通入溶液中有胶状沉淀生成11.下列应用利用的是含硅物质的氧化性的是()A.用硅制造集成电路、晶体管等半导
5、体器件B.在野外,用硅、消石灰、烧碱的混合物制取氢气:Si+Ca(OH)2+2NaOHNa2SiO3+CaO +2H2C.金刚砂的制备:SiO2+3CSiC+2COD.单质硅的制备:SiO2+2CSi+2CO12.A、B、C、D、E代表的物质为单质或化合物,它们之间的相互转化关系如图所示。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。请回答:(1)单质A的化学式为_,它的最高化合价为_。(2)B的化学式为_,B和碳反应生成A和E的化学方程式是_。(3)C的化学式为_,D的化学式为_。13.把河沙(主要成分是)与镁粉按一定质量比(质量比略大于15:24)混合均匀,装入试管中加
6、热大约1min后发生剧烈反应,生成一种白色固体化合物和一种硅化物,待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中,立即产生气泡并伴有爆炸声,产生的气体是一种能在空气中自燃的气态氢化物。(1)写出河沙与镁粉在加热条件下发生反应的化学方程式:_。(2)生成的混合物放入稀硫酸中,产生的气体是_(填分子式)。(3)用化学方程式表示产生“爆炸声”的原因:_。14.几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示:试判断:1.写出下列各种物质的化学式:A_.B_,C_,D_。2.写出下列反应的离子方程式:AD_;DC_。3.写出下列反应的化学方程式:BE_。15.氮化硅()是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高
7、温的氮气流中反应制得,根据题意完成下列各题:1.配平化学反应方程式。_2.为了保证石英和焦炭尽可能地转化,氮气要适当过量。某次反应用了20氮气,反应生成了5一氧化碳,此时混合气体的平均相对分子质量是_。3.分析反应可推测碳、氮气的氧化性: _ (填“”或“=”)。4.氮化硅陶瓷的机械强度高,硬度接近于金刚玉(),热稳定性好,化学性质稳定。以下用途正确的是 。A.可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备B.在电子工业上制成耐高温的电的良导体C.研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机D.氮化硅陶瓷的开发受到资源的限制,没有发展前途16.铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(N
8、a3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3,含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO。工业上从铝土矿中提炼Al2O3并制取铝的流程如下:请回答下列问题:1.铝与NaOH溶液反应的离子方程式为_。2.中涉及分离溶液与沉淀的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_。3.反应1涉及的化学方程式有_、_。滤液中加入CaO生成的沉淀是_(填化学式)。4.向滤液中通入气体A为_,生成沉淀B的离子方程式为_。答案以及解析1.答案：C解析：A.玛瑙的主要成分是二氧化硅,故A错误;B.光导纤维的主要成分是二氧化硅,故B错误;C.太阳能电池板的主要成分是硅单质,故C正确;D.水晶的主要成分是二氧化硅,故D错误.故
9、选C.2.答案：D解析：A项中与还原剂反应制单质硅,错误;硅在地壳中含量为第二位,B错误;硅在自然界中以化合态存在,C错误。3.答案：C解析：光导纤维的主要成分是二氧化硅,A、B项错误;常温下,二氧化硅性质稳定,C项正确;不导电,D项错误。4.答案：D解析：反应中，都有元素化合价的升降，均属于氧化还原反应，A正确；生成的和HCl分别在反应中应用,B正确；的熔沸点很高,C正确；摩尔质量的单位是，D错误。5.答案：B解析：由石英晶体的平面结构可知(当然立体网状结构也一样),每个Si周围结合4个O,而每个O周围结合2个所以石英晶体中氧原子和硅原子个数之比为2:1,由于石英晶体是立体网状结构,可以看成
10、晶体硅中的每个SiSi键上插有一个O (如图所示),因此存石英晶体中,由硅原子、氧原子构成的最小环上具有的Si、O的原子个数之和是12(6个Si和6个O),故B项正确。6.答案：B解析：硅酸是一种比碳酸还弱的酸,二氧化硅对应的酸虽然是硅酸,但是由于二氧化硅不溶于水,也不与水反应,所以B项错误;硅酸不稳定,加热会脱水,生成二氧化硅;D项中是较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应生成较强的酸的盐和较弱酸的复分解反应,这是该类复分解反应发生的条件。7.答案：B解析：石英水晶、玛瑙的主要成分均为,A项错误;,B项正确;硅能与HF反应,C项错误;二氧化硅是制造光导纤维的基本原料,D项错误。8.答案：C解析：本题
11、的易错之处一是根据反应式认为硅的非金属性比碳强,错选A;二是根据反应式、认为的酸性比强,错选B、D。A项,硅的非金属性比碳弱;B、D项,反应均是在非溶液状态下进行的,因此无法判断与的酸性强弱;C项,碳酸与硅酸钠溶液反应生成硅酸说明的酸性比强,由此可知碳的非金属性比硅强,C项正确。9.答案：D解析：不能溶解于水，A项错误；由可知，生成2mol CO时得到28g Si，B项错误；能用于制造光缆的原因是二氧化硅具有传导光的性质，C项错误。10.答案：D解析：A项仅能证明比稳定,A项不正确;B项中的反应不是在水溶液中进行的,不能用它来判断与的酸性强弱,B项不正确;D项,酸性较强的制得酸性较弱的,D项正
12、确。11.答案：D解析：本题易错选C项,制备金刚砂时,硅元素的化合价没有发生变化,所发生的氧化还原反应中的氧化剂和还原剂均是碳,C项错误;用硅制造集成电路、晶体管等半导体器件,利用的是硅的导电性,A项错误;在野外,用硅、消石灰、烧喊的混合物制取氢气,在反应中硅元素的化合价升高,利用的是硅的还原性.B项错误;单质硅的制备反应中硅元素的化合价降低,利用的是二氧化硅的氧化性,D项正确12.答案：(1)Si; +4(2); (3); 解析：这是一道关于元素及其化合物的推断题，其中“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质”是该题的“题眼”。由该“题眼”可知A是Si。分析题图，结合B能生成C、D、E，可
13、以推出B是，E是CO，C是，D是。13.答案：(1)(2);(3)解析：(1)Mg与在加热条件下反应生成MgO和。(2)与反应生成的气体为硅烷()。(3)与反应生成和。14.答案：1.Si;2.3.解析：A、B、C、D、E、F均为含硅元素的物质，要推断这些物质,必须选定其中一种作为突破口。从图中分析，B物质涉及与其他物质的关系最多，其位置关系最为关键，且其中有明显的性质特征。B物质可与反应生成钠盐D，故B可能为或硅酸，但硅酸不可能由某种物质通过高温强热的方法制取,故B只能为。与碳在强热条件下反应可制得单质硅。而单质硅可与NaOH溶液在室温下反应生成。所以A为Si,D为。向溶液中通入,将析出硅酸
14、()。无论是在中加入溶液，还是和在高温下反应，或者与CaO共热，都将得到固体。由此可知E为加热分解为,故C为。15.答案：1.3; 6; 2; 1; 6; 2.28; 3.解析：1.根据方程式可知,碳元素的化合价从0价升高到+2价,而氮元素的化合价从0价降低到-3价,所以根据电子的得失守恒可知,配平后的化学计量数依次是3、6、2、1、6。2.氮气是过量的,所以混合气体是氮气和一氧化碳的混合气体,但由于二者的相对分子质量都是28,所以混合气体的平均相对分子质量还是28。3.在反应中作氧化剂, 作还原剂, 将氧化为,所以氧化性。4.氮化硅不是电的良导体,选项B不正确;氮化硅的发展有广阔的发展前景,
15、选项D不正确,选项A、C是正确的,因此答案选A、C。16.答案：1.2Al+2H2O+2OH- =2AlO2 - +3H2(或2Al+2OH+6H2O=2Al(OH)4+3H2)2.漏斗; 3.Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(或Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CaSiO34.CO2 AlO2 - +2H2O+CO2=Al(OH)3+HCO3 -(或Al(OH)4+CO2=Al(OH) 3+ HCO3-)解析：1.铝与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2H2O+2OH -=2AlO2- +3H22.图中涉及分离溶液与沉淀的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗3.二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2O;滤液中含有硅酸钠、偏铝酸钠,加入CaO,生成氢氧化钙4.由工艺流程可知,B为氢氧化铝,故气体A为二氧化碳,滤液主要是偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液通入二氧化碳,生成氢氧化铝与碳酸氢钠,故离子反应方程式为:AlO2 - +2H2O+CO2=Al(OH)3+HCO3-