1、第四章 非金属及其化合物第一讲无机非金属材料的主角硅一、选择题12012年我国载人飞船再次升空，显示出我国航天技术已进入世界一流。飞船应用了许多尖端的合成材料。据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是 ()。A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料解析航空材料的特点是质轻、高强度、耐高温抗氧化等高可靠性，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅、高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。答案B2硅作为一种新型能
2、源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()。A硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制B从Si(s)O2(g)SiO2(s)H858.6 kJmol1可知，硅燃烧放出的热量多C自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一解析硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅不是气体，其污染容易得到有效控制；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较容易且又安全；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，所以C是错误的。答案C3下列说法正确的是()A光导纤维的主要成分是硅B常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃C制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石
3、、石英D实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液解析 A项，光导纤维的主要成分是二氧化硅，不正确；C项，制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，不正确；D项，保存氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶，因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶，时间长了会打不开瓶塞，不正确。答案 B4绿泥石的组成可表示为Al4Si4Ox(OH)y，其中x、y分别为()A108B710C810D97解析 据化学式中各元素化合价的代数和为0可知：(3)4(4)4(2)x(21)y0，则有2xy28。将各选项中x、y的值代入验证，只有A项符合。答案 A5硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()。
4、A硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料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硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应解析粗硅提纯涉及的反应：Si2Cl2SiCl4、SiCl42H2Si4HCl都是氧化还原反应，B错误；硅与氢氧化钠溶液反应中NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂，只是反应物，起氧化作用的是水，C错误；硅能与氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D错误。答案A6下列说法正确的是()ACO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在B检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于
5、试管中，滴加KSCN溶液23滴即可C在粗硅的制取中，2CSiO2Si2CO硅被还原，所以硅的非金属性比碳强D用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通CO2解析 A选项中NO易被空气氧化，A错误；B选项中KSCN溶液变红色只能说明红砖中含有3价的铁，并不能说明铁以氧化铁形式存在，B错误；C选项通过该反应可判断还原性CSi，但实际上非金属性：CSi，C错误；D选项正确。答案 D7有一粗硅，含杂质铁，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H2，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2) ()。A物质的量之比为
6、：11 B物质的量之比为12C质量之比为41 D质量之比为21解析粗硅与盐酸反应是其中的Fe与盐酸反应：Fe2HCl=FeCl2H2，粗硅与碱反应是其中的硅与碱液反应：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。因放出等量H2，则Fe与Si的物质的量之比为21，质量之比为41。答案C二、非选择题8氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：_SiO2_C_N2_Si3N4_CO。根据题意完成下列各题：(1)配平上述化学反应方程式。(2)为了保证石英和焦炭尽可能多的转化，氮气要适当过量。某次反应用了20 mol氮气，反应生成了5 mol一氧化碳，则反应中转移
7、电子数为_NA，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：C_N2(填“”“”“”)。(4)氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉(Al2O3)，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、铝电解槽衬里等热工设备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，将受到资源的限制，发展前途暗淡解析 (2) 1 mol转移2 mol e，故生成5 mol CO共转移10 mol e，此时体系中的气体是CO和剩余的N2，其相对分子质量都是28，故平均相对分子质量是28。(3)在该反应中，碳
8、为还原剂，N2为氧化剂，故氧化性N2C。答案 (1)36216(2)1028(3)(4)AC9如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。请回答下列问题：(1)B的化学式是_，目前B已被用作_的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_。(3)A和a溶液反应的离子方程式是_。(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是_。解析C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是硅酸或氯化银，若E是氯化银，则C是硝酸银，A为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸，则C为硅酸盐，A为硅，a溶液为强碱的水溶液
9、，进一步推出B为二氧化硅。答案()(1)SiO2光导纤维(2)SiO22OH=SiOH2O(3)Si2OHH2O=SiO2H2(4)SiO2H=H2SiO310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
10、中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。分别写出生成D和F的化学反应方程式：_。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是 ()A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚C氧化铝坩埚 D铁坩埚(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是_。解析(1)A的单质可作半导体材料，可知A为Si，位于A族，与之同族且相对原子质量较小的是碳元素，两者共同点是最外层均有4个电子。(2)C为SiO2，易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。(3)SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3(D)和CO2(E)，Al2O3高温下也与碱性物质反应。
11、(4)不论CaCO3过量与否，生成的CO2由CaCO3决定，由关系式CaCO3CO2得：，解得m(CaCO3)50 g。混合物中石灰石的质量分数为：100%50%。答案(1)A最外层均有4个电子(2)氢氟酸SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3ABC(4)50%11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
12、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氧化铝坩锅 D铁坩锅(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是_。解析 (1)A元素单质可作半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素
13、，C为SiO2，D为Na2SiO3。比硅相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，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。(4)若SiO2恰好完全反应或过量，与CaCO3反应的化学方程式只有一个，即CaCO3SiO2CaSiO3CO2。若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3CaOCO2。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系列式求解：CaCO3 CO2100 g 22.4 Lm(CaCO3) 11.2 Lm(CaCO3)50 g混合物中CaCO3的质量分数：100%50%。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(4)50%