高中化学第4章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料单质硅与二氧化硅学业分层测评鲁科版

单质硅与二氧化硅

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[学业达标]

1．(2016·内蒙古集宁一中期末)光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展，它的发明者是被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟。光导纤维的主要成分是 ( )

A ．Si

B ．SiO 2

C ．Na 2SiO 3

D ．SiCl 4

【解析】 光导纤维的主要成分是SiO 2。 【答案】 B

2．假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是( )

A ．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

B ．自然界的含硅化合物易开采

C ．硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低，且容易有效控制

D ．自然界中存在大量单质硅

【解析】 自然界中不存在游离态硅。 【答案】 D

3．关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是( ) A ．在常温下，不与任何酸反应 B ．在常温下，可与强碱溶液反应 C ．在加热条件下，能与氧气反应 D ．单质硅的还原性比碳的还原性强

【解析】 A 项，Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；B 项，Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑；C 项，Si ＋O 2=====△SiO 2；D 项，SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO↑是在高温下的反应，不能说明还原性：C>Si 。

【答案】 A

4．石英沙(主要成分为SiO 2)是一种常用工业原料，其中常混有少量碳酸钙。要除去石英沙中的少量碳酸钙，应采用的方法是( )

A ．用水溶解后过滤分离

B ．用稀硫酸溶解后过滤分离

C ．用酒精灯加热

D ．用稀盐酸溶解后过滤分离

【解析】 CaCO 3可溶于盐酸，而石英沙与盐酸不反应，D 正确。注意B 中CaCO 3与H 2SO 4

反应生成CaSO 4会附着在CaCO 3表面，阻止反应的进行，故B 错误。

【答案】 D

5．下列关于硅和二氧化硅的说法中，不正确的是( ) A ．晶体硅呈灰黑色，是具有金属光泽、硬而脆的固体

B ．硅的化学性质很稳定，但自然界里无游离态的硅存在，常温下可与其他物质发生反应

C ．硅和二氧化硅都能与NaOH 溶液反应

D ．硅是常用的半导体材料，可用于制造光导纤维

【解析】 自然界中硅只以化合态形式存在，硅在常温下可与HF 、F 2等反应。硅与NaOH 溶液反应生成H 2，SiO 2是酸性氧化物能与碱反应。光导纤维的成份是SiO 2不是Si ，D 错误。

【答案】 D

6．下列关于二氧化硅的叙述中，不正确的是( )

①在固态和液态时，都不导电 ②能跟强碱反应，但不能与水反应 ③SiO 2的物理性质与CO 2类似 ④既是酸性氧化物，又是碱性氧化物

A ．只有④

B ．②④

C ．③④

D ．①②③

【解析】 SiO 2的物理性质与CO 2相差较大，前者常温下为固态，后者为气态，③错误；SiO 2虽可与氢氟酸反应，但不属于碱性氧化物，④错误。

【答案】 C

7．下列反应中，硅元素被氧化的反应是( )

【导学号：20250064】

A ．Si ＋O 2=====△

SiO 2 B ．SiO 2＋CaO=====高温

CaSiO 3 C ．SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO↑ D ．SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O

【解析】 硅元素被氧化，化合价升高。B 、D 是非氧化还原反应，C 中硅元素的化合价降低。

【答案】 A

8．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是( ) ①SiO 2→Na 2SiO 3 ②CuSO 4→CuCl 2 ③SiO 2→H 2SiO 3 ④CuO→Cu(OH)2

⑤Na 2O 2→NaOH A ．①② B ．③④ C ．②③④

D ．②③④⑤

【解析】SiO 2――→NaOH Na 2SiO 3，CuSO 4――→BaCl 2CuCl 2，Na 2O 2――→H 2O

NaOH 。 【答案】B

9．下列离子方程式，正确的是() A ．澄清石灰水中通入过量二氧化碳： Ca 2＋

＋2OH －

＋CO 2===CaCO 3↓＋H 2O B ．碳酸钠溶液中加入二氧化硅： CO 2－

3＋SiO 2===SiO 2－

3＋CO 2↑ C ．二氧化硅与烧碱溶液反应： SiO 2＋2OH －

===Na 2SiO 3＋H 2O D ．硅酸与烧碱溶液中和： H 2SiO 3＋2OH －

===SiO 2－

3＋2H 2O

【解析】 A 项，应为OH －

＋CO 2===HCO －

3；B 项，不反应；C 项，原子不守恒。 【答案】 D

10．为除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，请选用下列提供的试剂和操作，将标号填在表内。

试剂：A.盐酸 B ．烧碱溶液 C ．氧气 D ．水 E ．二氧化碳 F ．不用其他试剂

操作：①加热燃烧 ②加热熔融 ③充分加热 ④过滤 ⑤结晶

物质

试剂 操作 (1)Na 2CO 3(NaHCO 3) (2)SiO 2(CaCO 3) (3)SiO 2(Si) (4)NaCl(SiO 2)

的前一试剂；③不引入新杂质；④杂质与试剂生成的物质易与被提纯物分离；⑤尽可能将杂质转化为所需物质；⑥加入试剂顺序要合理。

【答案】 (1)F ③ (2)A ④ (3)C ① (4)D ④⑤

11．根据如图所示A 、B 、D 、E 的变化关系，回答下列问题： (1)写出A 、D 的名称： A ：________、D ：________。

(2)写出B→A 的化学方程式：_____________________________ ____________________________________________________________。 (3)写出下列反应的离子方程式：

A→E：______________________________________________________； B→E：_____________________________________________。

【解析】 由图示分析：A 与O 2反应生成B ，而B 与碳在高温下反应生成A ，可推知A 是单质，B 是氧化物。而A 、B 均能与NaOH 溶液反应，应确认A 是硅，B 是二氧化硅，则E 是硅酸钠，D 是硅酸。

【答案】 (1)硅 硅酸 (2)SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO↑ (3)Si ＋2OH －

＋H 2O===SiO 2－

3＋2H 2↑ SiO 2＋2OH －

===SiO 2－

3＋H 2O

12．A 、B 、C 、D 、E 代表单质或化合物，他们之间的关系如图，A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空：

(1)单质A 的原子结构示意图为________，它的最高价为________。

(2)B 的化学式为________，B 和碳反应生成A 和E 的化学方程式是____________________________________________________________。

(3)C 的化学式为____________，D 的化学式为________。

【解析】 根据题给信息可知A 为硅，则B 为SiO 2，C 为CaSiO 3，D 为Na 2SiO 3，E 为CO 。 【答案】 (1)

＋4

(2)SiO 2 SiO 2＋2C=====高温

Si ＋2CO↑ (3)CaSiO 3 Na 2SiO 3

[能力提升]

13．制备单质硅的主要化学反应如下： ①SiO 2＋2C=====高温

Si(粗)＋2CO↑

②Si＋2Cl 2=====加热

SiCl 4

③SiCl 4＋2H 2=====高温

Si(纯)＋4HCl

下列对上述三个反应的叙述中不正确的是( ) A ．①③为置换反应 B ．①②③均为氧化还原反应 C ．③中SiCl 4是氧化剂

D ．三个反应的反应物中的硅元素均被还原 【解析】 在反应②中Si 被氧化。 【答案】 D

14．工业上制取金刚砂(SiC)的化学方程式为：SiO 2＋3C=====高温

SiC ＋2CO↑。在这个氧化还原反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比是( )

A ．1∶2

B ．2∶1

C ．1∶1

D ．3∶5

【解析】 反应中C→SiC，C 元素化合价降低，发生还原反应，该部分C 单质作氧化剂；反应中C→CO，C 元素化合价升高，发生氧化反应，该部分C 单质做还原剂。

【答案】 A

15．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl 3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如下：

石英砂――→焦炭高温粗硅――→HCl 573 K 以上SiHCl 3(粗)――→精馏SiHCl 3(纯)――→H 21 357 K 高纯硅

①写出由纯SiHCl 3制备高纯硅的化学反应方程式：

____________________________________________________________。

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，写出配平的化学反应方程式：____________________；

H 2还原SiHCl 3过程中若混入O 2，可能引起的后果是

____________________________________________________________。 (2)下列有关硅材料的说法正确的是______(填字母)。 A ．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维 B ．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

【解析】 本题考查对质量守恒定律的理解；从信息中准确提取实质性内容，并与已有知识整合，重组为新知识的能力；用正确的化学术语进行解释的能力。 (1)①根据给定的

反应物和生成物写出化学方程式，注意反应条件和配平。②写出反应物和给出的生成物H 2SiO 3和HCl ，用原子守恒法找出另一种生成物H 2，并配平。 (2)A 选项由硅的化合物的

用途可知，说法正确。B 项盐酸和硅不反应。

【答案】 (1)①SiHCl 3＋H 2=====高温

Si ＋3HCl ②SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3↓＋3HCl↑＋H 2↑

氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl 3 (2)A