1、课时作业24含硅矿物与信息材料(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共12题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)1华裔科学家高锟因“在光纤传输信息领域中的突破成就”获得2009年诺贝尔物理学奖，下列有关硅材料的说法正确的是()。A光纤的主要成分是高纯度的单质硅B金刚砂的主要成分是二氧化硅C28 g硅含有6.021023个电子D28Si、29Si、30Si是不同的核素2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3 000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纯碱、石灰石和石英B玻璃在加热熔化
2、时有固定的熔点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3下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是()。选项XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO34四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：SiCl42H24HClSi下列说法不合理的是()。A反应制得的硅可用于制造半导体材料B增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率C四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得D混入少量空气对上述反应无影响5用4种溶液进
3、行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()。选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液不变浑浊，先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊CaCl2溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液6高温金属陶瓷广泛应用于火箭和导弹技术中。将铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，涂在金属表面，在高温下煅烧：4Al3TiO23C2Al2O33TiC，留在金属表面的涂层是一种高温金属陶瓷。下列有
4、关该反应说法正确的是()。ATiO2是氧化剂，C、Al是还原剂BTiC中钛元素为4价CTiC不属于新型无机非金属材料D每生成1 mol TiC转移电子4 mol7下列表述正确的是()。人造刚玉熔点很高，可用做高级耐火材料，主要成分是二氧化硅化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A B C D8(2013广东东莞实验中学综合测试)硅及其化合物的应用范围很广，下列说法正确的是()。A硅是人类将太阳能转换为电能
5、的常用材料B粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应C反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂D盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅9近期美国化学会志报道：中国科学家以二氧化碳为碳源、金属钠为还原剂，在470 、80 MPa下合成出金刚石，具有深远意义。下列说法不正确的是()。A由二氧化碳合成金刚石是化学变化B此反应中金刚石是氧化产物C金刚石是碳的一种同素异形体D此反应中钠元素发生氧化反应10在全球号召节能减排的大背景下，2010年“两会”期间，政协委员们领到的会议通知、日程表、便笺纸等东西都是以碳酸钙为主要原料的低碳“石头纸”。某化学探究小
6、组的同学为了测定“石头纸”中碳酸钙的含量，称取了5.0 g碎纸样品。实验数据记录见下表(假设石头纸中其他成分既不溶于水，也不与水反应)：实验组别加入样品的质量/g1.01.01.01.01.0加入0.2 molL1稀盐酸的体积/mL20.040.060.080.0100.0充分反应后生成标准状况下气体的体积/mL44.889.6134.4179.2179.2则样品中碳酸钙的质量分数为()。A20% B40% C60% D80%11青石棉是一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确
7、的是()。A青石棉是一种硅酸盐原料B青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原12有一根粗铝条含铁和硅两种杂质。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，放出质量相等的H2，则该粗铝条中铁和硅的关系正确的是()。物质的量之比为21物质的量之比为31质量之比为21质量之比为41A B C D二、非选择题(本题共4个小题，共52分)13(14分)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
8、物D。(1)在元素周期表中，A位于_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_。(2)易与C发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是_。(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。写出生成D和F的化学反应方程式：_。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是_。A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚C氧化铝坩埚 D铁坩埚14(14分)合金A由4种单质组成，经过一系列反应分别进入了沉淀或气体中。试回答：(1)合金A由哪4种元素的单质组成？_
9、、_、_、_。(2)写出固体B、溶液C有关组成的化学式：B_、C_。(3)写出合金A中的有关组成与过量烧碱溶液反应生成无色气体E的化学反应方程式：_。(4)向无色溶液C加适量盐酸生成白色沉淀D。写出有关反应的离子方程式：_。15(12分)金刚砂SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。(1)碳与同周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是_，Q是_，R的电子式为_。(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中CCl4的实验操作名称为_，除去粗产品中少量钠的试剂为_。(3)碳还原SiO2制SiC，其粗
10、产品中杂质为Si和SiO2。先将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L。生成氢气的离子方程式为_，硅酸盐的物质的量浓度为_。(4)下列叙述正确的有_(填序号)。Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1216(12分)三硅酸镁为白色无味粉末，不溶于水和乙醇，易与无机酸反应，有关部门规定三硅酸镁样品中含水量不超过12.2%为优
11、良级，某化学兴趣小组欲测定三硅酸镁的化学式(可用MgxSi3OymH2O表示)，实验步骤如下：步骤一：取16.6 g三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0 g。步骤二：另取16.6 g三硅酸镁样品，向其中加入足量100 mL 4 molL1的盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，得固体9.0 g，该固体为空间网状结构，且熔、沸点很高。(1)通过计算确定MgxSi3OymH2O的化学式。(2)该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级？(3)写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式。参考答案 1D解析：光纤的主要成分为高纯度的二氧化硅，A错；金刚砂的主要成分为碳化硅，B错；1个硅原
12、子中含有14个电子，因此28 g硅含有电子的数目为146.021023 mol18.4281024，C错。2B解析：玻璃在加热熔化时没有固定的熔点，它只是在一定温度范围内软化，B错。3C解析：NaHCO3不能一步到Na；Cu(OH)2不能一步到Cu；依2CO22CO，2COO22CO2，2MgCO22MgOC；SiO2不能一步到H2SiO3，H2SiO3不能一步到Si，D错误。4D解析：此反应可以制得较高纯度的硅，工业上用此反应制得的硅生产半导体。对有气体参加的化学反应，增大压强能提高其反应速率。反应中的四氯化硅是由粗硅与氯气通过化合反应制得的。如果反应中混入少量空气，制得的硅会和氧气发生反应
13、生成SiO2，使制得的不再是纯硅。5B解析：A项CaCl2溶液不与CO2反应，但通入NH3后溶液变为(NH4)2CO3可产生浑浊；B项H2SiO3沉淀不溶于过量的CO2；C项生成的HClO具有漂白性，可使品红褪色；D项CaCO3Ca(HCO3)2CaCO3。6D解析：A项，根据化学方程式分析各元素化合价的变化情况，可知，Al在反应中失电子，为还原剂，C在反应中得电子，为氧化剂，TiO2中元素的价态没有变化，既不是氧化剂也不是还原剂；B项，TiC中钛元素为4价；C项TiC是新型无机非金属材料；D项，根据价态变化与电子转移的关系可知D项正确。7D解析：人造刚玉的主要成分为Al2O3，而不是SiO2
14、；玛瑙的主要成分为SiO2，而不是硅酸盐；水泥的主要成分为3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3，水泥是硅酸盐材料；Cu2O虽然是红色的，但它不能变色也不能吸收有害光，变色玻璃主要是因为玻璃中熔入了溴化银(AgBr)和氧化铜(作AgBr分解的催化剂)；硅材料不会产生对环境有害的物质。8A解析：粗硅提纯涉及的反应：Si2Cl2SiCl4、SiCl42H2Si4HCl都是氧化还原反应，B错；硅与氢氧化钠溶液反应实际分两步：Si3H2O=H2SiO32H2，H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O，其中反应为氧化还原反应，反应为非氧化还原反应，因此NaOH既不是氧化剂，也不是还
15、原剂，只是反应物，表现氧化性的只是水，C错；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D错。9B解析：由题给信息可写出此变化的反应方程式：CO2NaC(金刚石)Na2O。由此可判断：A正确；同时，O2，则B不正确，金刚石应为CO2的还原产物；Na作还原剂，发生的是氧化反应，D正确。10D解析：前4组实验中加入的盐酸体积成倍增加，生成的二氧化碳体积也是成倍增加，但实验与实验气体体积不再有差别，故实验中碳酸钙完全反应，生成的二氧化碳的物质的量为0.008 mol，即反应的碳酸钙为0.008 mol，所以样品中碳酸钙的质量分数为100%80%。11B解析：B不正确，无SiO2晶体。12C解析：由于等量的铝
16、分别跟足量稀盐酸和足量稀NaOH溶液反应时，放出H2的量相等。2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2因而Fe与酸反应、Si与NaOH反应放出H2量也相等。FeH2，Si2H2因而Fe与Si物质的量比为21，质量比为41。13答案：(1)A最外层均有4个电子，最内层均有2个电子(2)氢氟酸SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3D解析：(1)A元素的单质可作半导体材料，含A元素的化合物C是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，C为SiO2，D为Na2SiO3。比硅相
17、对原子质量小的同族元素B为碳。(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。14答案： (1)FeCSiAl(2)Fe、CNa2SiO3、NaAlO2(3)2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2，Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2(4)SiO2HH2O=H4SiO4，AlOHH2O=Al(OH)3解析：(1)能和烧碱溶液反应生成无色溶液C和可燃性气体E的固体单质是Si和Al，再通过
18、先后加适量盐酸、过量盐酸、过量氨水的现象判断Si、Al都存在。不溶于烧碱溶液的固体加过量盐酸得到浅绿色溶液和气体E，浅绿色溶液加漂白粉得到红褐色沉淀，可以判断原合金中一定含有Fe。剩下的既不溶于烧碱溶液又不溶于过量盐酸的固体能和浓硝酸反应生成无色无刺激性不可燃气体F和红棕色气体，可以判断该固体是C。故合金的成分是Fe、C、Si、Al。(3)合金A中Si、Al与过量烧碱溶液反应生成无色气体E的化学反应方程式分别是：2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2，Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。15答案：(1)第2周期第A族氧(或O)C (2)过滤水(或乙醇)(3)Si2OHH2O=S
19、iO2H20.17 molL1(4)解析：(1)碳元素的原子有两个电子层，最外层有四个电子，故在第2周期第A族。与碳能形成两种气态化合物的为氧元素，会形成CO、CO2，其中CO2为非极性分子。(2)得到的粗产品为固态不会溶解在液态CCl4中，要分离液态CCl4，可选用过滤方法。除去金属钠可以用水或乙醇等把钠消耗。(3)生成氢气的原因是单质Si与NaOH溶液反应的结果。由Si2H2，则粗产品中Si为0.05 mol即0.05 mol28 gmol11.4 g，所以SiO2为20.0 g1.4 g11.4 g7.2 g，物质的量为0.12 mol，由Si原子守恒知Na2SiO3的物质的量为0.05
20、 mol0.12 mol0.17 mol，溶液体积为1 L，故浓度为0.17 molL1。(4)Cl2与H2O反应生成HCl、HClO不属于置换反应，项错误；水晶熔化需克服的是共价键，干冰熔化克服的是分子间作用力，项错误；判断非金属强弱可根据其最高价氧化物的水化物酸性判断，酸性越强对应非金属性越强，硫酸生成硅酸，说明硫酸酸性强于硅酸，从而说明S的非金属性大于Si正确；钠在空气中燃烧生成Na2O2，锂燃烧生成Li2O，阴阳离子之比均为12，正确。16答案：(1)Mg2Si3O84H2O(2)否(3)Mg2Si3O84H2O4HCl=2MgCl23H2SiO33H2O解析：(1)由题意知步骤二中得
21、到的固体为SiO2，9.0 g SiO2的物质的量为0.15 mol，样品中H2O的质量为3.6 g，物质的量为0.2 mol。设16.6 g三硅酸镁的物质的量为aMgxSi3OymH2O3SiO2mH2O1 3 ma 0.15 mol 0.2 mol解得a0.05 mol，m4MgxSi3OymH2O的摩尔质量为332 gmol1则24x28316y184332由化合物中化合价代数和为零得2x432y联立求解得：x2，y8，所求化学式为Mg2Si3O84H2O。(2)样品中水的质量为16.6 g13.0 g3.6 g，所以样品中含水量为100%21.7%12.2%，故样品不是优良级。(3)根据反应情况可写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式为Mg2Si3O84H2O4HCl=2MgCl23H2SiO33H2O。
