2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第4章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅 無機非金屬材料作業(yè)1 魯科版必修1.doc
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第1節(jié) 硅 無機非金屬材料 知能演練 輕松闖關(guān)[學(xué)生用書單獨成冊] [基礎(chǔ)溫故] 1.下列敘述中,正確的是( ) A.自然界中存在大量的單質(zhì)硅 B.石英、水晶的主要成分都是二氧化硅 C.二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)活潑,能跟酸或堿溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng) D.自然界中硅元素都存在于石英中 解析:選B。自然界中硅元素含量很高,但都以化合態(tài)形式存在,A項錯誤;硅元素是親氧元素,主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在,D項錯誤;二氧化硅的性質(zhì)穩(wěn)定,C項錯誤。 2.下列說法正確的是( ) A.SiO2與H2O可以直接化合生成硅酸 B.C與SiO2反應(yīng),C過量生成CO,SiO2過量生成CO2 C.盛放石灰水的試劑瓶瓶塞不能用玻璃塞,應(yīng)用橡膠塞 D.Si與NaOH溶液反應(yīng)體現(xiàn)了Si的氧化性 解析:選C。SiO2難溶于水且不與水反應(yīng),故不可用SiO2與H2O直接化合來生成硅酸;C與SiO2反應(yīng)的產(chǎn)物與反應(yīng)物用量無關(guān);Si與NaOH溶液反應(yīng)Si價態(tài)升高,體現(xiàn)了Si的還原性。 3.下列關(guān)于硅及其化合物的說法,不正確的是( ) A.晶體硅可用做半導(dǎo)體材料 B.硅的氧化物都可用做光導(dǎo)纖維的材料 C.碳化硅可用做砂紙、砂輪的磨料 D.水玻璃可用做黏合劑及耐火材料 解析:選B。硅的單質(zhì)有晶體硅和無定形硅兩種,晶體硅才可用做半導(dǎo)體材料。硅的氧化物中晶體二氧化硅才可用做光導(dǎo)纖維的材料。 4.下列有關(guān)說法正確的是( ) A.CO2與水反應(yīng)生成碳酸,是酸性氧化物;SiO2不能與水反應(yīng)生成硅酸,不是酸性氧化物 B.NaOH溶液不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放 C.除去二氧化硅中少量的碳酸鈣雜質(zhì)應(yīng)選用水 D.粗硅制備時,發(fā)生的反應(yīng)為C+SiO2===Si+CO2↑ 解析:選B。A項,酸性氧化物是能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,而不是能與水反應(yīng)生成酸的氧化物,雖然SiO2不能與水反應(yīng)生成硅酸,但SiO2能與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水,是酸性氧化物,錯誤;B項,玻璃的成分中含二氧化硅,堿性試劑都不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放,正確;C項,二氧化硅和碳酸鈣都不溶于水,不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸鈣雜質(zhì),錯誤;D項,粗硅制備時的反應(yīng)原理是2C+SiO2Si+2CO↑,需在高溫條件下反應(yīng),且產(chǎn)物中生成的是CO,而不是CO2,錯誤。 5.制備硅單質(zhì)時,主要化學(xué)反應(yīng)如下: ①SiO2(石英砂)+2C(焦炭)Si(粗硅)+2CO↑; ②Si(粗硅)+2Cl2SiCl4; ③SiCl4+2H2Si(純硅)+4HCl。 下列對上述三個反應(yīng)的敘述中,不正確的是( ) A.①③為置換反應(yīng) B.①②③均為氧化還原反應(yīng) C.②為化合反應(yīng) D.三個反應(yīng)的反應(yīng)物中硅元素均被還原 解析:選D。在反應(yīng)②中Si元素化合價升高,被氧化。 6.材料與化學(xué)密切相關(guān),表中對應(yīng)關(guān)系錯誤的是( ) 選項 材料 主要化學(xué)成分 A 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B 大理石、石灰石 碳酸鈣 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D 沙子、石英 二氧化硅 解析:選A。剛玉的成分是Al2O3,金剛石的成分是C,A錯誤;大理石、石灰石的主要成分都是CaCO3;普通玻璃是由純堿、石灰石和石英為原料,經(jīng)混合、粉碎,在玻璃熔爐中熔融而得到的硅酸鹽,普通水泥是以黏土和石灰石為主要原料,經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒,再加入適量石膏而得到的硅酸鹽;沙子和石英的主要成分都是SiO2。 7.下列有關(guān)硅及其化合物的說法正確的是( ) A.晶體硅具有金屬光澤,可以導(dǎo)電,屬于金屬材料 B.常溫下,硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,所以自然界中的硅大部分以游離態(tài)存在 C.SiO2是一種酸性氧化物,能夠與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 D.除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸 解析:選D。A項,晶體硅雖然具有金屬光澤,但它屬于非金屬單質(zhì);其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料。B項,雖然常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但自然界中沒有游離態(tài)的硅,它主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。C項,SiO2不同于其他酸性氧化物,它不溶于水也不與水反應(yīng)。D項,SiO2不溶于稀鹽酸,可使用稀鹽酸除去其中混有的CaCO3,化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O。 8.新型無機非金屬材料碳化鈦(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅等稱為非氧化物陶瓷,合成這些物質(zhì)需在高溫下進行,在合成工藝中必須注意( ) A.通入充足的氧氣 B.可在空氣中進行 C.可在氮氣氛圍中合成 D.通入少量氧氣 解析:選C。合成這些無機非金屬材料的過程中應(yīng)杜絕氧氣的存在,否則會生成相應(yīng)的氧化物。 9.下表中括號內(nèi)物質(zhì)是雜質(zhì),試將除雜試劑及分離方法填入表內(nèi): 混合物 SiO2(CaCO3) CO2(SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2(NaCl) 除雜試劑 分離方法 解析:SiO2(CaCO3):可利用SiO2不溶于鹽酸而CaCO3溶于鹽酸除去CaCO3;CO2(SO2):可通入飽和NaHCO3溶液;NaHCO3(Na2SiO3):通入足量CO2氣體;SiO2(NaCl):溶于水過濾。 答案: 混合物 SiO2(CaCO3) CO2(SO2) NaHCO3 (Na2SiO3) SiO2 (NaCl) 除雜試劑 鹽酸 飽和NaHCO3溶液 通入足量CO2 水 分離方法 過濾 洗氣 過濾 過濾 10.氮化硅是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,它的硬度大、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上曾普遍采用高純硅與氮氣在1 300 ℃時反應(yīng)獲得。 (1)根據(jù)性質(zhì),推測氮化硅陶瓷的用途是______(填序號)。 ①制汽輪機葉片 ②航空航天耐高溫材料?、壑朴谰眯阅>摺、芷嚢l(fā)動機 (2)畫出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖:________________________________________________________________________, 寫出氮化硅的化學(xué)式:________。 (3)高純硅與純氮氣反應(yīng)制得氮化硅,請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。 解析:從有關(guān)信息可知,氮化硅具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)良性能。由于Si元素顯+4價,N元素顯-3價,故氮化硅的化學(xué)式為Si3N4。 答案:(1)①②③④ (2 Si3N4 (3)2N2+3SiSi3N4 [能力提升] 11.向用石蠟圍成的“Spark”凹槽內(nèi)注入某溶液,即可在玻璃上刻蝕出“Spark”的字樣,則該溶液是( ) A.鹽酸 B.氫氟酸 C.燒堿 D.飽和食鹽水 解析:選B。常溫下玻璃中的SiO2可與氫氟酸反應(yīng)。 12.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是( ) A.CO2是氣體,SiO2是固體 B.二氧化硅的熔點比二氧化碳高 C.CO2溶于水形成碳酸,SiO2難溶于水 D.CO2通入Na2SiO3中析出硅酸沉淀 解析:選D。酸的酸性強弱與對應(yīng)酸性氧化物的狀態(tài)和物理性質(zhì)無關(guān),A、B均不正確;C項只能說明其對應(yīng)酸性氧化物與水反應(yīng)的難易程度,無法比較兩種酸的酸性強弱;D項屬于較強的酸制取較弱的酸,能夠證明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。 13.下列有關(guān)硅酸鹽的敘述,正確的是( ) A.大部分硅酸鹽都易溶于水,Na2SiO3是常見的可溶性硅酸鹽,其水溶液俗稱水玻璃,可用做建筑黏合劑 B.石英砂可與燒堿反應(yīng)制水玻璃的離子方程式:SiO2+2OH-===SiO+H2O C.硅酸具有酸的通性,能使石蕊試液變紅 D.石棉[Mg3Ca(SiO3)4]可表示為氧化物形式:3MgOCaO4SiO2 解析:選B。硅酸鹽大部分難溶于水,常見硅酸鹽中只有Na2SiO3、K2SiO3等可溶,A錯;石英砂成分為SiO2,SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,NaOH、Na2SiO3為強電解質(zhì)可拆成離子形式,B正確;硅酸具有酸的通性,如能與堿反應(yīng),但其難溶于水,不能使石蕊試液變色,C錯;硅酸鹽改寫成氧化物形式時要按“較活潑金屬氧化物→較不活潑金屬氧化物→二氧化硅→水”的順序排列,由于Ca活潑性強于Mg,所以其氧化物形式應(yīng)為CaO3MgO4SiO2,D錯。 14.下列物質(zhì)放置在空氣中變質(zhì)(不考慮水分蒸發(fā)和吸收空氣中的水分),且能析出沉淀,加入鹽酸時固體不溶解的是( ) A.澄清石灰水 B.水玻璃 C.濃硫酸 D.NaOH溶液 解析:選B。A項中的Ca(OH)2能與空氣中的CO2反應(yīng),生成CaCO3沉淀而變質(zhì),但CaCO3能與鹽酸反應(yīng)而溶解;B項為Na2SiO3溶液,露置于空氣中時易吸收空氣中的CO2和H2O生成H2SiO3沉淀而使Na2SiO3變質(zhì),且H2SiO3不與鹽酸反應(yīng);C項中濃H2SO4會吸收空氣中的水分,但不會變質(zhì);D項中的NaOH也能與空氣中的CO2反應(yīng),生成Na2CO3而變質(zhì),但Na2CO3不是沉淀。 15.為探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強弱,某學(xué)生設(shè)計了如圖所示的裝置,一次實驗即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答: (1)若錐形瓶中裝有某可溶性正鹽溶液,分液漏斗中所盛試劑應(yīng)為________。 (2)裝置B所盛的試劑是________,其作用是________________________________________________________________________ ____________________。 (3)裝置C所盛試劑是________,C中反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。 (4)由此得出的結(jié)論是酸性:________>________>________。 解析:解答本題要注意以下兩點:①酸性強弱關(guān)系可利用“強酸+弱酸鹽弱酸+強酸鹽”來比較。②可先制備CO2,再制備H2SiO3,由此選擇合適的藥品。 根據(jù)以上分析可知,分液漏斗中盛裝鹽酸,A中盛放Na2CO3溶液。根據(jù)Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑可知酸性:HCl>H2CO3,然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中,反應(yīng)為Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,由此判斷酸性:H2CO3>H2SiO3;但需注意的是A中反應(yīng)會有HCl氣體逸出,故A中生成的氣體通入Na2SiO3溶液前需將HCl氣體吸收,但不能吸收CO2,故可選用飽和NaHCO3溶液。 答案:(1)鹽酸 (2)飽和NaHCO3溶液 吸收HCl氣體 (3)Na2SiO3溶液 SiO+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO (4)HCl H2CO3 H2SiO3 16.硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題: (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅,三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法,生產(chǎn)過程示意圖如下: ①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式: ________________________________________________________________________。 ②整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式:________________________________________________________________________; H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是 ________________________________________________________________________。 (2)下列有關(guān)硅材料的說法正確的是______(填字母)。 A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可用于生產(chǎn)砂紙、砂輪等 B.含硅4%的鋼具有很高的導(dǎo)磁性,主要用做變壓器鐵芯 C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導(dǎo)纖維 D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點很高 E.鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 解析:(1)①H2還原SiHCl3可制備Si,化學(xué)方程式為SiHCl3+H2Si+3HCl。 ②SiHCl3與H2O反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和H2;用H2還原SiHCl3過程中若混入O2,則高溫下H2與O2反應(yīng)發(fā)生爆炸。 (2)A項,碳化硅硬度很大,可用于生產(chǎn)砂紙、砂輪等;B項,含硅4%的鋼具有很高的導(dǎo)磁性,主要用做變壓器鐵芯;C項,高純度的SiO2可以制造光導(dǎo)纖維;D項,普通玻璃是由石英(SiO2)、石灰石、純堿高溫下反應(yīng)產(chǎn)生的,其主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,所以沒有固定熔點;E項,Si與鹽酸不反應(yīng)。 答案:(1)①SiHCl3+H2Si+3HCl ②SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+3HCl+H2↑ 高溫下H2與O2混合發(fā)生爆炸 (2)ABC- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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