2019年高中化学一轮复习练习：第四章第1节课时跟踪练

第1节无机非金属材料的主角——硅

课时跟踪练

一、选择题

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.玛瑙

B.光导纤维

C.太阳能电池

D.水晶

解析：玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。

答案：C

2．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是()

成电路。

答案：A

3．下列离子方程式的书写正确的是()

A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO2－3＋H2SiO3

B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO－3

C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑

D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O

解析：Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO2－3，且应生成HCO－3，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO－3；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。

答案：D

4．下列叙述正确的是()

A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐

B．硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂

C．制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同

D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应解析：红宝石的主要成分为Al2O3，珍珠的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D错误。

答案：B

5．寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，

下列观点不正确的是()

A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触

B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物

C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质

D．久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质

解析：根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A 正确；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中不会溶解变质，C错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D正确。

答案：C

6．下列除杂方法正确的是()

A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去

B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤

解析：A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入NaHCO3。

答案：B

7．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：

下列说法正确的是()

A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B．操作A与操作B完全相同

C．该流程中硅元素的化合价发生改变

D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

解析：稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，A正确；操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，D错误。

答案：A

8．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()

A．SiO2属于两性氧化物

B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞

C．硅胶吸水后可重复再生

D．图中所示的转化都是氧化还原反应

解析：SiO2是酸性氧化物；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用

玻璃塞；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO 2与NaOH 溶液的反应。

答案：C

9．下列说法不正确的是( )

①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反

应 ②根据反应：SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑可推知硅酸酸

性比碳酸强 ③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 ④二氧化硅常被用来制造光导纤维

A ．①②

B ．②③

C ．③④

D ．①④

解析：①二氧化硅能与氢氟酸反应，②硅酸酸性化碳酸弱。

答案：A

二、非选择题

10．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳

质量的90%以上。

(1)下列物质不属于硅酸盐的是________。

A ．陶瓷

B ．玻璃

C ．水泥

D ．生石灰

(2)SiO 2是玻璃的主要成分之一，SiO 2与氢氧化钠溶液反应的化

学方程式为__________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。

(3)用Na 2SiO 3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na 2SiO 3可用

作________________。Na 2SiO 3可通过SiO 2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是( )

A ．普通玻璃坩埚

B ．石英玻璃坩埚

C ．氧化铝坩

D ．铁坩埚

(4)工业上常利用反应2C ＋SiO 2=====高温

Si ＋2CO ↑制备硅单质，该

反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是___________________________________________________。

解析：(1)生石灰是CaO ，为碱性氧化物且不含Si ，不属于硅酸

盐。(2)SiO 2与NaOH 溶液反应的化学方程式为SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。由于SiO 2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na 2SiO 3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO 2和Na 2CO 3在高温下反应生成Na 2SiO 3和CO 2，故含SiO 2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al 2O 3等都能与Na 2CO 3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO 2中＋4价的硅被还原，因此SiO 2作氧化剂。

答案：(1)D (2)SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 氢氟酸 (3)

防火剂 D (4)C SiO 2

11．A 、B 、C 、D 、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它

们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R 表示)的单质能与NaOH 溶液反应生成盐(Na 2RO 3)和氢气。

请回答下列问题：

(1)写出各物质的化学式：A________，B________，

C________，D________，E________。

(2)写出反应①的化学方程式：______________________，该反

应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(3)写出反应④的离子方程式：___________________________

_____________________________________________________。

(4)写出反应⑤的离子方程式：___________________________。

(5)H 2CO 3的酸性强于E ，请用离子方程式予以证明：

_____________________________________________________。

解析：解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R 的单质能与

NaOH 溶液反应生成盐(Na 2RO 3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A 在高温条件下，能与焦炭、CaCO 3发生反应，则A 为SiO 2。从而顺藤摸瓜推知B 为CaSiO 3，D 为Si ，E 为H 2SiO 3。

答案：(1)SiO 2 CaSiO 3 Na 2SiO 3 Si H 2SiO 3 (2)SiO 2＋

2C=====高温Si ＋2CO ↑ 1∶2 (3)Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑

(4)SiO 2－3＋Ca 2＋===CaSiO 3↓

(5)SiO 2－3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋CO 2－3

12．硅是人类文明发展的重要元素之一，从传统材料到信息材料

的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

(1)工业生产粗硅的反应有SiO 2＋2C =====3 273 K Si(粗)＋2CO ↑，

SiO 2＋3C =====3 273 K SiC ＋2CO ↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量

之比为1∶1，则参加反应的C 和SiO 2的质量之比为________。

(2)工业上可以通过下图所示的流程制取纯硅：

①若反应Ⅰ为Si(粗)＋3HCl =====553～573 K SiHCl 3＋H 2，则反应Ⅱ的

化学方程式为______________________________________________

______________________________________________________。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl 3遇水剧烈反应

生成H 2SiO 3、HCl 和另一种物质，写出该反应的化学方程式：

_______________________________________________________

______________________________________________________。

③下列说法正确的是( )

A ．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用

B ．最好用分液的方法分离Si 和SiHCl 3

C ．反应Ⅰ和Ⅱ中HCl 均作氧化剂

D ．反应Ⅰ和Ⅱ属于可逆反应

④设每一轮次制备1 mol 纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，

反应Ⅰ中HCl 的利用率为90%，反应Ⅱ中H 2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H 2的物质的量之比是__________ 。

解析：(1)将两方程式叠加，可知C 和SiO 2的物质的量之比为5∶

2，因此质量之比为(5×12)∶(2×60)＝1∶2。

(2)①由流程图可知反应Ⅱ是SiHCl 3和H 2反应生成纯硅和HCl ，

因此方程式为SiHCl 3＋H 2=====1 373～1 455 K Si(纯)＋3HCl 。

②写出方程式中已知物质：SiHCl 3＋3H 2O →H 2SiO 3＋3HCl ，由

原子守恒可知另一种物质为H 2，因此反应的化学方程式为SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3＋3HCl ＋H 2↑。

③该工艺流程中HCl 和H 2可循环使用；分离Si 与SiHCl 3可用

过滤的方法；反应②中HCl 是生成物，是氧化产物；反应①、②不

在同一条件下进行，不是可逆反应。

④由题中条件可知：

Si(粗)＋3HCl =====553～573 K SiHCl 3＋H 2

1 mol 3 mol 1 mol

SiHCl 3＋H 2=====1 373～1 453 K Si(纯)＋3HCl

1 mol 1 mol 3 mol

由以上数据可知循环生产中只能产生3 mol HCl ，但HCl 的利用

率是90%，因此需要增加? ??

??390%－3mol HCl ，循环生产中只产生1 mol H 2，但H 2的利用率为93.75%，因此需增加? ??

??193.75%－1mol H 2，所以补充投入HCl 和H 2的物质的量之比为? ????390%－3∶? ??

??193.75%－1＝5∶1。

答案：(1)1∶2

(2)①SiHCl 3＋H 2=====1 373～1 453 K Si(纯)＋3HCl

②SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3＋3HCl ＋H 2↑

③A ④5∶1