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课时测试题3一、选择题1“化学是你，化学是我”，我们的生活处处离不开化学。下列说法中不正确的是()A. 水晶、玛瑙是常见的饰品材料，其主要成分与光导纤维相同B. 我国科学家研制的一种新型高分子材料，具有极细小的微孔结构和极高的比表面积，吸附PM2.5后可发生光催化作用，从而达到净化空气的目的，在此过程中不涉及物理变化C. 导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料D. 印制假币的纸张没经过特殊处理，会含有少量的淀粉，因此可用碘酒来区分真假币2化学与生活密切相关，下列说法不正确的是()A. 天然气、酒精分别属于化石能源、可再生能源B.
2、金属在潮湿空气中生锈，主要是发生析氢腐蚀C. NaClO具有强氧化性，可作织物漂白剂D. 高纯硅广泛应用于太阳能电池和半导体材料的制造3下列各组物质中不起反应的是()A. SiO2与烧碱溶液B. SiO2与水共热C. CO2通入Na2SiO3溶液D. HF滴在普通玻璃上4下列试剂保存方法错误的是()A. 少量白磷保存在水里 B. 钠保存在煤油里C. 液溴保存在棕色玻璃瓶里且覆盖一层水 D. 装氢氟酸的玻璃瓶用橡皮塞5下列说法错误的是()A. 硅是制造太阳能电池的常用材料 B. 二氧化硅是制造光导纤维的材料C. 水晶项链是硅酸盐制品 D. 硅酸钠可用于制备木材防火剂6制造光导纤维的主要原料是()
3、A. 硅 B. 铜 C. 铝 D. 二氧化硅7下列说法错误的是()A. 石英砂可用于生产单晶硅B. 大多数金属在常温下是固体C. 可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记D. 飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料8下列关于硅及其化合物的说法正确的是（ ）A. 自然界中存在大量硅单质B. 硅酸是种很弱的酸，通常是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得C. 玛瑙 、金刚石、水晶的主要成分都是二氧化硅D. 二氧化硅的化学性质活泼，能与酸或碱溶液发生化学反应9下列有关叙述中，不正确的是（ ）A. SiO2可用作制备光导纤维B. Na、K合金熔点比任何一个组分低C. 通过化学反应可实现12C到1
4、4C的转化D. 晶体硅可用于制作太阳能光板、制造芯片10下列叙述不正确的是()A. 用氢氟酸对玻璃进行刻蚀可制成赏心悦目的雕花玻璃B. Na2CO3粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体，该晶体一定是Na2CO310H2OC. 氯水和干燥的氯气均能使鲜花褪色D. 合金的硬度可以大于它的纯金属成分，合金的熔点也可以低于它的成分金属11下面有关硅的叙述中，不正确的是（ ）A. 硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B. 硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量仅次于氧C. 硅的化学性质不活泼，在自然界中主要以游离态存在D. 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料12下列关于
5、SiO2的说法中错误的是()A. SiO2不与任何酸反应 B. SiO2可与HF反应而被腐蚀C. 石英、水晶、玛瑙的主要成分都是SiO2 D. 自然界中SiO2主要存在于石英矿和沙石中13硅是无机非金属材料的主角之一。下列关于硅及其化合物性质的说法，不正确的是()A. 硅的非金属性比硫弱 B. 硅酸钠可溶于水C. SiO2与氢氟酸能反应 D. 硅原子易失去或得到电子14下列说法中不正确的是()A. 光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便B. 新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高C. 高温结构陶瓷比金属材料具有许多优点，如耐高温不怕氧化、密度小等优点
6、D. 光导纤维除用于通信外，还可以用于医疗、信息处理等许多方面二、非选择题15（4分）用化学方程式或离子方程式解释下列现象：（1）实验室中盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞：请写出该原理的化学方程式_；（2）Cl2通入FeCl2溶液中可将Fe2+氧化，请写出该反应的离子方程式：_。16单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：（1）能与X发生化学反应的酸是 ，由X制备Mg2Z的化学方程式为 （2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为 ，Y分子的电子式为 ；（3）Z、X中共价键的类型分别是 。17高纯二氧化硅可
7、用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3质量分数59.2038.800.250.500.640.61通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。请回答下列问题：（1）根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有 类；（2）步骤中涉及SiO2的离子反应方程式为 ；（3）滤渣A的成分有 （填化学式）；（4）步骤反应的化学方程式为： ；（5）实验室进行步骤用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、 和 。18)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A（1）在元素
8、周期表中，A位于第_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发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将少量的E 通入D的水溶液中，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( )B普通玻璃坩埚 C石英玻璃坩埚 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_。19工业上利用硅的氧化物制取硅
9、单质，主要反应为：SiO2 + 2C Si + 2CO。该反应中，还原剂是 （填化学式），被还原的物质是 （填化学式）；若反应中消耗了1 mol C，则生成 mol Si。20（10分）硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用回答下列问题：（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有 ；（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图： 工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到16001800除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化
10、学方程式为 ；在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式 ；（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 ；SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为 ；物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/235557.631.88.230.484.9111.9（4）还原炉中发生的化学反应为： ；（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是 。参考答案1【答案】B【解析】A水晶、玛瑙及光导纤维主要成分均为SiO2，故A正确；B可吸入颗粒在
11、高分子材料表面发生光催化作用的反应是化学变化，故B错误；C导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域，故C正确D碘遇淀粉变蓝色，故D正确；答案为B。2【答案】B【解析】A. 天然气属于化石能源，是不可再生能源、酒精不属于化石能源，属于可再生能源，故A正确；B. 金属在潮湿空气中生锈，主要是发生吸氧腐蚀，只有在酸性条件下才发生析氢腐蚀，故B错误；C. NaClO具有强氧化性，具有漂白性，可作织物漂白剂，故C正确；D. 硅单质是良好的半导体材料，高纯硅广泛应用于太阳能电池和半导体材料的制造，故D正确；故选B。3【答案】B
12、【解析】A. SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，故A不选；B. SiO2不溶于水，与水不反应，故B选；C. CO2通入Na2SiO3溶液反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，故C不选；D. HF能够与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，故D不选；故选B。4【答案】D【解析】A白磷在空气易缓慢氧化，发生自燃，应保存在水里，故A正确；B钠易与空气中氧气、水等反应，但与煤油不反应，密度比煤油大，可保存在煤油中，故B正确；C液溴易挥发，保存时用少量水液封，故C正确；D氢氟酸能够与玻璃瓶中的二氧化硅发生反应，所以能够腐蚀玻璃，故D错误；答案为D。物质的性质不同，保存方法不同，若保存方法得当，一般是安全的，若保存方
13、法不当，会带来潜在的危险。，甚至是酿成严重的后果，因此要结合物质的性质的不同，采用不同的方法进行药品保存。如碱金属锂、钠、钾容易与空气中的氧气、水发生反应，要隔绝空气和水，钠、钾密度比煤油大，一般保存在煤油中；而锂由于密度比煤油小，一般保存在液体石蜡中；白磷容易在空气中自燃，要隔绝空气，一般保存在水中；液溴容易挥发，一般放在棕色细口试剂瓶，加水形成水封保存；新制氯水、AgNO3溶液、浓硝酸光照容易分解，一般保存在棕色细口试剂瓶中，并用玻璃磨口塞密封；而NaOH、Ca(OH)2、碳酸钠溶液等碱性物质由于容易与玻璃的成分发生反应产生具有粘性的硅酸钠，将玻璃塞与试剂瓶粘在一起，因此要使用橡胶塞；氢氟
14、酸腐蚀玻璃，要放在塑料容器中。具有强氧化性的物质要与具有还原性、可燃性的物质分开保存等。5【答案】C【解析】A、硅是制造太阳能电池的常用材料，选项A正确；B、二氧化硅是制造光导纤维的材料，选项B正确；C、水晶的主要成分是二氧化硅，水晶项链不是硅酸盐制品，选项C错误；D、硅酸钠可用于制备木材防火剂，选项D正确。答案选C。6【答案】D【解析】光导纤维的主要原料是二氧化硅，故选D。7【答案】D【解析】A. 石英砂的主要成分为二氧化硅，可以与碳在高温下反应生成硅，进一步提纯可以生产单晶硅，故A正确；B. 大多数金属的熔沸点较高，在常温下是固体，常温下呈液态的只有汞，故B正确；C.氢氟酸能够与二氧化硅反
15、应，可以用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，故C正确；D. 为了减轻飞机的重量，飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、轻金属为基体，故D错误；故选D。8【答案】B【解析】A自然界中没有游离态的硅，故A错误；B硅酸是种很弱的酸，利用强酸制弱酸的原理，通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得硅酸，故B正确；C玛瑙 、水晶的主要成分都是二氧化硅，而金刚石是碳的单质，故C错误；D二氧化硅的化学性质活泼，能与强碱溶液发生化学反应，但不与除HF外的其它酸反应，故D错误；答案为B。9【答案】C【解析】A. SiO2可用作制备光导纤维，A正确；B. Na、K合金熔点比任何一个组分低，B正确；C. 12C到14C的转化属于
16、物理变化，C错误；D. 晶体硅能导电，可用于制作太阳能光板、制造芯片，D错误，答案选C。10【答案】B【解析】A. 氢氟酸可与玻璃成分二氧化硅发生反应，故A正确；B. Na2CO3粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体，该晶体的结晶水数目可以是1、7、10，故B不正确；C. 鲜花含有水分，可与氯气反应产生次氯酸，故C正确；D. 合金的硬度可以大于它的纯金属成分，合金的熔点也可以低于它的成分金属，故D正确。故选B。11【答案】C【解析】A. 硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体，A正确；B. 硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量仅次于氧，B正确；C. 硅的化学性质不活泼，但属于亲
17、氧元素，在自然界中以化合态存在，C错误；D. 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，D正确，答案选C。12【答案】A【解析】A. SiO2可与氢氟酸反应 ，故A错误；B. SiO2可与HF反应而被腐蚀，故B正确；C. 石英、水晶、玛瑙的主要成分都是SiO2 ，故C正确；D. 自然界中SiO2主要存在于石英矿和沙石中，故D正确。故选A。13【答案】D【解析】同周期元素从左到右非金属性增强，所以硅的非金属性比硫弱，故A正确；硅酸钠属于钠盐，所以可溶于水，故B正确；SiO2与氢氟酸能反应生成四氟化硅和水，故C正确；硅原子最外层有4个电子，不易失去或得到电子，故D错误。14【答案】A【
18、解析】A、光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅性质稳定，耐腐蚀，选项A错误；B、新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等，具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高，选项B正确；C、高温结构陶瓷包括高温氧化物和高温非氧化物（或称难熔化合物）两大类，不怕氧化，密度小，故C正确；D、光导纤维在信息传递方面有很多应用，如内窥镜、光纤通信等，故D正确。答案选A。15【答案】（1）SiO2+2OH=SiO32+H2O（2）Cl2+2Fe2+=2Fe3+2Cl-【解析】（1）玻璃的主要成分中含有二氧化硅，二氧化硅可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程
19、式为SiO2+2OH=SiO32+H2O；（2）Cl2具有很强的氧化性，可将二价铁氧化成三价铁，离子反应方程式为Cl2+2Fe2+=2Fe3+2Cl-。16【答案】（1）氢氟酸；SiO2+MgO2+Mg2Si；（2）Mg2Si+4HCl=2 MgCl2+SiH4；（3）非极性键、极性键【解析】Z为半导体单质，则Z是Si元素；Si可与氢氟酸反应；其氧化物为二氧化硅，根据反应的流程图可知，二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si，Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物，则Y的分子式是SiH4，加热分解可得到Si单质。其余问题可解。17【答案】（1）3 （2）SiO2 + 2OH- = SiO32-+H2O（
20、3）C、Fe2O3 （4）H2SiO3 SiO2 +H2O（5）坩埚 泥三角【解析】（1）根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物3类，稻壳灰中二氧化硅属于酸性氧化物，氧化钠、氧化钾属于碱性氧化物、氧化铝属于两性氧化物；（2）步骤中涉及SiO2与氢氧根离子反应生成硅酸根离子和水，离子方程式是SiO2 + 2OH- = SiO32-+H2O；（3）稻壳灰的成分中只有二氧化硅、氧化铝与氢氧化钠反应，氧化钠、氧化钾与水反应，而C与氧化铁均不反应，所以滤渣A的成分是C、Fe2O3；（4）滤液A中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，加入过量稀盐酸，则偏铝酸根离子与过量的稀盐酸反应生成
21、铝离子，而硅酸根离子与过量的稀盐酸反应生成硅酸沉淀，过滤得到硅酸，煅烧生成二氧化硅和水，化学方程式是H2SiO3 SiO2 +H2O；（5）煅烧固体时，需要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热，用坩埚钳取下坩埚，所以还需要坩埚和泥三角。18【答案】（1）A最外层均有4个电子（2）氢氟酸（1分） SiO24HF=SiF42H2O（3）SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3AB（4）50%【解析】（1）A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A是Si元素，二氧化硅用作光导纤维，所以C是SiO2；二氧化硅与氢氧
22、化钠溶液反应生成硅酸钠和水，所以D是硅酸钠。在元素周期表中Si位于第IVA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B是C元素，其原子结构示意图为；A与B在原子的电子层结构上的相同点是最外层都是4个电子；（2）二氧化硅与HF反应，与一般的酸不反应，化学方程式是SiO24HF=SiF42H2O；（3）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠和二氧化碳气体，E是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式分别是SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3；纯碱为碳酸钠，高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能使用含有二氧化硅的坩
23、埚，如石英坩埚、普通玻璃坩埚，应选择铁坩埚，答案选AB；（4）二氧化硅和碳酸钙高温反应生成硅酸钙和二氧化碳，化学方程式是SiO2CaCO3CaSiO3CO2，生成二氧化碳的物质的量是11.2L/22.4L/mol=0.5mol，所以碳酸钙的质量是0.5mol100g/mol=50g，所以石灰石中碳酸钙的质量分数是50g/100g100%=50%。19【答案】 C SiO2 0.5【解析】反应中Si元素化合价降低，被还原，SiO2为氧化剂，C元素化合价升高，被氧化，C为还原剂，由方程式可知，若反应中消耗了1mol C，则生成0.5mol Si故答案为： C 、 SiO2 、 0.520【答案】（
24、1）纯碱、石英、石灰石（2）SiO2+2CSi+2CO，SiO2+3CSiC+2COSi+3HClSiHCl3+H2（3）精馏（或蒸馏）；H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl（4）SiHCl3+H2Si+3HCl（5）H2、HCl【解析】（1）生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英、石灰石；（2）二氧化硅与焦炭在高温下发生反应生成粗硅或碳化硅，化学方程式为SiO2+2CSi+2CO，SiO2+3CSiC+2CO；粗硅与氯化氢高温反应生成生成SiHCl3和氢气，化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2（3）根据混合物中物质的沸点的不同，把沸点为31.8的物质蒸馏出来可得到SiHCl3，所以工艺操作依次是沉降、冷凝和蒸馏；SiHCl3极易水解，根据SiHCl3中元素的化合价可知其完全水解的产物为H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；（4）还原炉内，氢气与SiHCl3发生氧化还原反应，生成Si和HCl，化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl；（5）上述反应中需要氢气和HCl，而氯碱工业可以得到氢气和氯气，所以可提供氢气和HCl。