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第二单元 含硅矿物与信息材料 一、选择题 1．下列说法正确的是 ( )。 A．云、雾、烟都属于胶体，其分散剂都是空气 B．新制氯水中的所有物质都是电解质 C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．制造光导纤维的原料是晶体硅 解析 新制氯水中Cl2分子不是电解质，B不正确；水晶项链不是硅酸盐制品，其主要成分是二氧化硅，C不正确；制造光导纤维的原料是SiO2，D不正确。 答案 A 2．X、Y、Z三种不同物质有如图所示转化关系，则X不可能是 ( )。 A．SO2 B．SiO2 C．CO2 D．NH4Cl 解析 将四个选项代入，如果X是NH4Cl，则Y为NH3·H2O，Z为NH4Cl，与题目要求"X、Y、Z三种不同物质"不符，故选择D项。 答案 D 3．《青花瓷》中所描绘的"瓶身描绘的牡丹一如你初妆"、"色白花青的锦鲤跃然于碗底"等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个迷，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ) A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6 解析 "硅酸铜钡"能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。"硅酸铜钡"中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正确。 答案 C 4．用4种溶液进行实验，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，先通入氨气再通入CO2，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 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漂白品红；D项Ca(OH)2CO2(CO2H)CaCO3CO2(CO2H)Ca(HCO3)2NaOH(NaOHO)CaCO3。 答案：B 5．下列关于硅及其化合物的说法中正确的是 ( )。 A．石英和水玻璃的主要成分都是硅酸盐 B．用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标况)时，得到1.4 g硅 C．单质硅与强酸、强碱都不反应 D．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强 解析 A项石英的主要成分是SiO2，不是硅酸盐；B项中用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅时，当生成2.24 L CO气体(标况)时，可得到1.4 g硅，正确；C项中单质硅与强碱溶液反应，生成硅酸盐并放出氢气；D项中硅酸的酸性比碳酸弱。 答案 B 6．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法错误的是 ( )。 A．上图所含反应都不属于氧化还原反应 B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D．高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣 解析 A项，由SiO2制取单晶Si的一系列反应都属于氧化还原反应，错误；B项，SiO2可作光导纤维，单晶硅可作半导体材料，正确；C项，盐酸与SiO2不反应，与CaCO3反应，正确；D项，高炉炼铁中，存在反应：CaCO3高温(高温O)CaO＋CO2↑，SiO2＋CaO高温(高温O)CaSiO3，CaSiO3作为炉渣除去，正确。 答案 A 7．工业生产的生石灰中常混有二氧化硅和石灰石。现将生石灰样品溶于过量的盐酸中。然后在不断搅拌(必要时可以加热)的情况下，向反应混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量，如果纵坐标表示固体难溶物的质量(m)，横坐标表示所加入氢氧化钠溶液的体积(V)，则下列图示正确的是 ( )。 解析 生石灰样品溶于过量盐酸后，溶液中的溶质为CaCl2和过量的HCl。滴加NaOH溶液时，NaOH首先与盐酸反应，所以开始时固体难溶物的质量不变，C、D两选项排除；当酸耗完后，SiO2开始溶解，发生反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O，SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓，依据两个化学方程式的化学计量数关系可知溶解1 mol SiO2(60 g)时生成1 mol难溶物CaSiO3(116 g)，难溶物的质量增加。 答案 B 二、非选择题 8．某研究性学习小组进行了"实验室制Si"的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si ②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应 ③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4 ④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应 ⑤SiH4在空气中自燃 他们在研究报告中记载着："......选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥、最后称量......在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。" (1)该小组"实验室制Si"的化学方程式是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)你估计"用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花"的原因是(用化学方程式表示)_____________________________________________________________[ ________________________________________________________________________。 解析 (1)由提供信息可知，适合实验室制Si的原理应用Mg在点燃的条件下与SiO2反应生成Si和MgO。 (2)稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，说明固体产物中含有Mg2Si，Mg2Si与H2SO4反应生成的MgSO4和SiH4，SiH4在空气中自燃。 答案 (1)2Mg＋SiO2△(△O)2MgO＋Si (2)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃。用化学方程式表示：2Mg＋Si△(△g)Mg2Si，Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 9．X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下： 为了确定C的组成，某同学进行了以下探究。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光导纤维。 按要求回答下列问题： (1)C的化学式为________________________________________________； X的化学式为____________________________________________________。 (2)写出下列方程式： 反应②的化学方程式：____________________________________________。 反应⑦的离子方程式：____________________________________________。 解析 本题可从I入手推断，I可作光导纤维，故其为二氧化硅，F为硅酸，H为硅酸钠，E为HCl，C为四氯化硅，D为Si(NH2)4，X为Si3N4，A为Si，B为Cl2。反应②为SiCl4与过量氨气的反应，反应⑦为硅酸钠与过量二氧化碳的反应。 答案 (1)SiCl4 Si3N4 (2)SiCl4＋8NH3===Si(NH2)4＋4NH4Cl SiO＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO 10．白炭黑(SiO2·H2O)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如下： (1)蛇纹石用氧化物形式可表示为_____________________________。 (2)碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法有①____________________；②____________________(任举两种)。 (3)过滤1得到的滤液的主要成分是________。 (4)沉淀时加入氯化钠溶液的作用可能是__________________________。 (5)洗涤时，如何保证明产品已洗涤干净？__________________________ ________________________________________________________________。 解析 (1)以氧化物形式表示硅酸盐组成时要注意书写顺序：先金属氧化物，后二氧化硅，最后水分子。(2)酸浸是将蛇纹石中金属离子溶解除去，碱浸就是将硅元素转变成可溶的硅酸盐，要提高浸取率可以采用延长反应时间、搅拌使浸渣与碱液充分接触、适当提高碱的浓度、适当升高反应温度等措施。(3)过滤1得到的滤液中主要成分为硅酸钠。(4)硅酸钠溶液与盐酸反应生成的硅酸容易形成胶体而不产生沉淀，所以加入NaCl溶液可以促使硅酸产生沉淀。(5)洗涤是要洗去硅酸沉淀表面残留的NaCl溶液，可以通过检验洗涤液中不存在Cl－来确认已经洗涤干净。 答案 (1)3MgO·2SiO2·2H2O (2)①适当升高温度 ②连续搅拌(或适当延长反应时间或适当提高NaOH溶液的浓度) (3)硅酸钠(或硅酸钠和氢氧化钠) (4)防止生成硅酸胶体 (5)取少许最后一次洗涤液，滴入1～2滴AgNO3溶液，若不出现白色浑浊，表示已经洗涤干净 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。 ①写出生成D和F的化学反应方程式：_________________________ ______________________________________________________。 ②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 化合物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，C为SiO2，D为Na2SiO3。比硅的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，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。 (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CaCO3＋SiO2高温(高温O)CaSiO3＋CO2↑。若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3高温(高温O)CaO＋CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解： CaCO3 ～ CO2 100 g 22.4 L m(CaCO3) 11.2 L m(CaCO3)＝50 g。 混合物中CaCO3的质量分数：×100%＝50%。 答案 (1)ⅣA 最外层均有4个电子，最内层均有2个电子 (2)氢氟酸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)①SiO2＋Na2CO3高温(高温F)Na2SiO3＋CO2↑， Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ ②D (4)50% 1 |
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