人教版（2019）必修第二册 第五章第三节无机非金属材料第1课时硅酸盐材料分层作业巩固练习

第五章第三节无机非金属材料第1课时硅酸盐材料分层作业巩固练习2021_2022学年高一化学必修第二册（人教版2019）
一、单选题，共12小题
1．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是
A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀
B．水玻璃在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
2．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是：
A．钙沸石[CaAl2Si3O10·3H2O]，表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为MgO·SiO2
C．钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2
D．滑石(Mg3H2Si4O12)表示为3MgO·4SiO2·H2O
3．下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是(　　)
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2
4．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　)
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
5．下列有关硅酸盐产品的说法不正确的是（ ）
A．水泥具有水硬性 B．玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英
C．玻璃有固定的熔沸点 D．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐产品
6．化学创造美好生活。下列生活生产活动中，没有运用相应化学原理的是
选项 生活生产活动 化学原理
A 用白醋清洗水壶中的水垢 乙酸可由乙醇氧化制备
B 利用海水制取溴和镁单质 Br-可被氧化、Mg2+可被还原
C 利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品 氢氟酸可与 SiO2反应
D 用84消毒液对图书馆桌椅消毒 含氯消毒剂具有氧化性
A．A B．B C．C D．D
7．下列有关硅及其化合物的说法正确的是
A．在粗硅的制取中发生反应，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．用制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入
D．由可知，硅酸的酸性大于碳酸的
8．下列说法不正确的是
A．高纯硅可用于制作光感电池
B．因熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C．石英砂可用于生产单晶硅
D．与反应的实际应用之一是氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
9．已知固体M只可能是、、中的一种。若取少量固体M配成稀溶液进行有关实验，下列说法错误的是
A．只用盐酸就可以确定固体M的成分
B．往溶液中通入二氧化碳，若有白色胶状沉淀生成，则固体M为
C．水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂的原料
D．往溶液中加入稀硝酸酸化的溶液，若有白色沉淀生成，则固体M为
10．用如图装置进行实验，将液体A逐滴加入固体B中，下列叙述正确的是
A．若A为浓盐酸，B为，C中盛有溶液，则C中溶液出现白色沉淀，证明酸性：
B．若A为浓盐酸，B为，C中盛有石蕊试液，则C中溶液一直呈红色
C．若A为浓硫酸，B为固体，C中盛有溶液，则C中溶液变浑浊
D．D起干燥气体的作用
11．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（　　）
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
12．下列关于硅及其化合物的说法不正确的是(　　)
A．硅在电子工业中，是重要的半导体材料
B．盛放氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的玻璃瓶
C．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，既能与水反应，又能与氢氧化钠溶液反应
D．除去二氧化硅中混有的碳酸钙可加入适量的稀盐酸后过滤
二、填空题，共3小题
13．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)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是______(填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是_____。
(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_______。
(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式：_______。
(4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2 Si(粗) SiHCl3 Si(纯)
写出步骤①的化学方程式：______。
步骤②的产物中，大约占85%，还有、、等，有关物质的沸点数据如下表，提纯的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。
物质 Si HCl
沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
14．高纯二氧化硅可用来制造光纤。某蛇纹石的成分见下表：
组分 SiO2 MgO Na2O K2O Fe2O3
质量分数/% 59.20 38.80 0.25 0.50 0.8
通过下图流程可由蛇纹石制备较纯净的二氧化硅。
（1）蛇纹石中涉及的可溶性金属氧化物有____________（写化学式）。
（2）步骤①中涉及SiO2反应的离子方程式为________________。
（3）滤渣A 的成分有______________________（填化学式）。
（4）步骤②中洗涤沉淀的方法是_____________________。
（5）步骤③反应的化学方程式为______________________；实验室进行步骤③需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒、和________________。
15．把河沙（主要成分是）与镁粉按一定质量比（质量比略大于）混合均匀，装入试管中加热大约后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物，待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的气态氢化物。
(1)写出河沙与镁粉在加热条件下发生反应的化学方程式：______。
(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是______（填分子式）。
(3)用化学方程式表示产生“爆炸声”的原因：______。
三、实验题，共2小题
16．多种方法鉴别下列第一组白色粉末物质(注：能够写化学方程式的写出化学反应方程式；鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。
(1)Na2CO3和SiO2：
①_____________。
②_____________。
(2)欲鉴别CaCO3和Na2SiO3，某同学分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，指出他观察到的现象：
CaCO3： ______________。
Na2SiO3： _____________。
17．为确认、、的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）请据此回答：
（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________。
（2）装置B所盛的试剂是_____________，其作用是__________________。
（3）装置C所盛试剂是________________，C中反应的离子方程式是____________。
（4）由此得到的结论是酸性：________＞________＞________。
试卷第页，共页
试卷第2页，共5页
参考答案：
1．D
【解析】
A.水玻璃是硅酸钠的一种水溶液，是一种矿物胶，既不易燃烧，也不易腐蚀，故A正确；
B.水玻璃在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料，故B正确；
C. 水玻璃是硅酸钠的一种水溶液，不燃烧，具有防腐性，故C正确；
D.硅酸的酸性弱于碳酸，在空气中发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(胶体)+Na2CO3，故D错误；
答案选D。
2．D
【解析】
A．不符合硅酸盐的氧化物形式表示的先后顺序，应该CaO在前，Al2O3在后，故应该表示为：CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O，A错误；
B．不符合元素的原子个数比，应该为：2MgO·SiO2，B错误；
C．硅酸盐用氧化物表示时，应该先写金属氧化物，再写非金属氧化物，最后写水，该硅酸盐的氧化物形式表示应该为：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，C错误；
D．符合元素的原子个数比，也符合氧化物形式表示的先后顺序，D正确；
故合理选项是D。
3．D
【解析】
A选项，硅酸钠属于盐，不属于碱，硅酸钠是显碱性的盐，有黏性，将磨口玻璃塞与试剂瓶黏住，故A错误；
B选项，高纯度的硅单质广泛用于制作光电池、芯片，不是制光导纤维，故B错误；
C选项，普通玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料，石英玻璃不是硅酸盐，故C错误；
D选项，祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2，是硅酸盐，故D正确；
综上所述，答案为D。
【点睛】
硅主要用于光电池，硅芯片，而二氧化硅主要用于光导纤维，沙子、石英、水晶、玛瑙主要成份为二氧化硅，玻璃、陶瓷、水泥是硅酸盐。
4．C
【解析】
A．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，故A错误；
B．纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，故B错误；
C．硅酸盐制品性质稳定、熔点高，故C正确；
D．沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐，故D错误；
故答案： C。
5．C
【解析】
A.水泥具有水硬性，水泥遇水后，能在水中硬化并继续增长其强度的性质，跟水作用形成胶状物并成固体，水硬性最能代表水泥性质，故A正确；
B.生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，故B正确；
C.玻璃是混合物，一般混合物都没有固定的熔沸点，故C错误；
D.陶瓷是人类最早使用的硅酸盐产品，故D正确。
故选C。
6．A
【解析】
A．用白醋清洗水壶中的水垢是利用醋酸的酸性强于碳酸，乙醇制备乙酸的原理是乙醇具有还原性，能够被氧化，故A选；
B．Br-具有还原性，能与氯气反应生成溴单质，Mg2+具有弱氧化性可被还原，能用电解熔融氯化镁的方法制得镁，则海水制取溴和镁与单质，与溴离子可被氧化、镁离子可被还原有关，故B不选；
C．氢氟酸能与二氧化硅反应，常用来刻蚀石英制作艺术品，则用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，与氢氟酸能与二氧化硅反应有关，故C不选；
D．84消毒液的主要成分是次氯酸钠、氯化钠，在使用时空气中的二氧化碳溶于消毒液中与次氯酸钠反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，可用于消毒，故D不选；
综上所述，答案为A。
7．C
【解析】
A．的还原性比C的强，反应在高温下进行，且产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，A项错误；
B．不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放溶液，因为溶液本身是一种黏合剂，B项错误；
C．不能与水直接反应，所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与或盐酸反应：、，C项正确；
D．的酸性比的强，反应能在高温下进行，主要是因为产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，与酸性无关，D项错误；
答案选C。
8．B
【解析】
A． 利用高纯硅的半导体性能，可制作光感电池，A项正确；
B． 可用于制光导纤维是因为其具有较强的传导能力，B项错误；
C． 石英砂的主要成分为，可用焦炭在高温条件下还原得到粗硅，粗硅经提纯得到单晶硅，C项正确；
D． 玻璃器皿的主要成分为，与发生反应，所以氢氟酸能在玻璃器皿上刻蚀标记，D项正确；
故选B。
9．D
【解析】
A．Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液分别与盐酸作用，现象依次为有刺激性气味的气体产生、有白色胶状沉淀产生、无变化，即只用盐酸可以确定固体M的成分，A项正确；
B．分别往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中通入二氧化碳，只有Na2SiO3溶液中生成白色胶状沉淀，其余无变化，B项正确；
C．Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是矿物胶，不能燃烧，可用于制备木材防火剂，硅酸钠溶液与酸反应可制备硅胶，C项正确；
D．往Na2SO3、Na2SiO3、Na2SO4溶液中分别加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液，均有白色沉淀生成，即向溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀不能确定M的成分，D项错误；
故选D。
10．C
【解析】
A．浓盐酸挥发，在中也能与反应生成白色沉淀，则无法证明的酸性一定比强，故A项错误；
B．A为浓盐酸，B为，则反应生成的氯气通入中，与水反应生成和,有漂白性，故C中紫色石蕊试液先变红色，后褪色，故B项错误；
C．为A浓硫酸，B为固体，两者反应生成的气体通入中，因有氧化性，则与溶液反应有淡黄色固体生成，可观察到中溶液变浑浊，故C项正确
D．可以起到防止溶液倒吸的作用，故D项错误。
故答案为：Ｃ
11．B
【解析】
A．酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性，故A错误；
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是：Na2SiO3+H2O+CO2＝Na2CO3+H2SiO3↓，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；
C．比较强酸制取弱酸时在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能得到酸性强弱的结论，故C错误；
D．HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，又盐酸易挥发，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，则无法确定碳酸与硅酸的酸性的强弱，故D错误；
答案选B。
12．C
【解析】
A．用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件，所以自60年代后期逐渐取代锗，成为重要的半导体材料，A正确；
B．因为NaOH溶液能与SiO2反应生成Na2SiO3和水，所以盛放氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的玻璃瓶，B正确；
C．二氧化硅虽然是酸性氧化物，但不能与水反应，C不正确；
D．二氧化硅与盐酸不反应，而碳酸钙与稀盐酸能发生反应，所以用盐酸可除去二氧化硅中混有的碳酸钙，D正确；
故选C。
13． Si (胶体) 蒸馏
【解析】
从表中数据可以看出，、、、的沸点具有较大的差异，所以可利用蒸馏法进行分离。
(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si，光导纤维的主要成分是SiO2。答案为：Si；SiO2；
(2)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅与氢氟酸反应的化学方程式为。答案为：；
(3)根据信息可写出水玻璃和盐酸反应的化学方程式：(胶体)，则其离子方程式为(胶体)。答案为：(胶体)；
(4)步骤①发生的反应为，由于、的沸点相差较大，可利用蒸馏的方法分离。答案为：蒸馏。
【点睛】
对于互溶液体，当我们不清楚其溶解性时，常利用沸点差异进行分离。
14． Na2O、K2O SiO2+2OH-=SiO32-+H2O MgO和Fe2O3 向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，让水自然流下，重复操作2至3次 H2SiO3SiO2+H2O 坩埚钳、三脚架
【解析】
蛇纹石(含SiO2、MgO、Na2O、K2O、Fe2O3)加入足量氢氧化钠进行碱浸溶解，SiO2可与氢氧化钠反应生成硅酸钠，Na2O、K2O可与氢氧化钠溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢氧化钾；MgO、Fe2O3不与氢氧化钠溶液反应，也不溶于水，则滤渣A为MgO、Fe2O3，滤液A主要含有K+、Na+、OH-、SiO32-，加入过量盐酸中和滤液A中的碱，同时SiO32-在酸性条件下转化为H2SiO3沉淀，经过滤、洗涤，得到滤渣B为H2SiO3，对其煅烧分解生成SiO2，据此分析解答。
(1)根据分析，蛇纹石中含有的可溶性金属氧化物有Na2O和K2O，它们能与水反应生成氢氧化钠和氢氧化钾；
(2)二氧化硅属于酸性氧化物，可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
(3)氧化钠与氧化钾属于可溶性氧化物，氧化铝属于两性氧化物，二氧化硅属于酸性氧化物，上述四种物质都能溶解在氢氧化钠溶液中，氧化镁和氧化铁属于碱性氧化物且难溶于水，因此，滤渣A的成分有MgO和Fe2O3；
(4)步骤②生成沉淀的成分是硅酸，洗涤过滤出的沉淀的方法是：向过滤器中注入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作两到三次；
(5)步骤③用灼烧的方法使硅酸分解生成二氧化硅，化学方程式为：H2SiO3SiO2+H2O，实验室灼烧固体时需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳和三脚架。
15．
【解析】
（1）根据信息，参加反应的SiO2与Mg的物质的量之比为：，由质量守恒定律并结合“生成一种白色固体化合物和一种硅化物”可写出该反应的化学方程式为：；
（2）因为产生的气体是一种能在空气中自燃的气态氢化物，则该氢化物为SiH4；
（3）因为爆炸声为氢化物与氧气反应生成对应的氧化物，则方程式为：。
【点睛】
Mg与SiO2发生反应，按照置换反应特征考虑我们容易得出其反应产物为MgO和Si，但题中说生成的另一种物质是硅化物，从元素组成考虑，它只能是Si和Mg组成的物质，从化合价考虑，Si显负价，Mg显正价，且Mg显+2价，则Si显-4价。
16． 加水溶解法：能溶于水的是Na2CO3，不溶于水的是SiO2 酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3，不反应的是SiO2，化学方程式：Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑ 产生气泡 产生白色沉淀
【解析】
(1)根据碳酸钠和二氧化硅性质的差异来鉴别，碳酸钠含有钠离子，可以进行焰色反应、还可以和盐酸之间反应、还可以和氯化钡溶液之间反应，但是二氧化硅都无此性质；
(2)结合强酸制弱酸的原理并结合硅酸不溶于水分析。
【点睛】
(1)①加水溶解法：能溶于水的是Na2CO3，不溶于水的是SiO；
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3；不反应的是SiO2．化学方程式：Na2CO3+2HCl=2 NaCl+H2O+CO2↑；
(2)CaCO3溶于稀盐酸发生的反应方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，则可观察到产生气泡；Na2SiO3溶于稀盐酸发生的反应方程式为Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓，则可观察到有白色沉淀产生。
17． 盐酸 饱和溶液 吸收气体 溶液 ↓（或）
【解析】
要确认、、的酸性强弱，设计的实验流程为HCl→H2CO3→H2SiO3，所以A中反应为2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑，C中反应为Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3。由于盐酸易挥发，会干扰CO2与Na2SiO3溶液的反应，所以在反应前，应除去CO2中混有的HCl气体。
（1）锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为酸。
（2）装置B所盛的试剂，应能除去CO2中混有的HCl气体。
（3）装置C中发生反应Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O
==H2SiO3↓+2NaHCO3。
（4）由此可得出酸性的强弱关系。
要确认、、的酸性强弱，设计的实验流程为HCl→H2CO3→H2SiO3，
由于盐酸易挥发，会干扰CO2与Na2SiO3溶液的反应，所以在CO2通入硅酸钠溶液前，应除去CO2中混有的HCl气体。
（1）锥形瓶中装某可溶性正盐(通常为Na2CO3)溶液，分液漏斗所盛试剂应为盐酸。答案为：盐酸；
（2）装置B所盛的试剂为饱和NaHCO3溶液，其作用是除去CO2中混有的HCl气体。答案为：饱和溶液；吸收气体；
（3）装置C中发生反应Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O
==H2SiO3↓+2NaHCO3。装置C所盛试剂是溶液，C中反应的离子方程式是SiO32-+CO2+H2O==H2SiO3↓+CO32-或SiO32-+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2HCO3-。
（4）由此得到的结论是酸性：HCl＞H2CO3＞H2SiO3。答案为：HCl；H2CO3；H2SiO3。
【点睛】
硅酸溶胶的制备：向盛有适量1mol/L稀盐酸的试管里，逐滴加入适量的饱和硅酸钠溶液，用力振荡，即得到无色透明的硅酸溶胶。
硅酸凝胶的制备：向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里，逐滴加入几滴浓盐酸，振荡、静置，即得到无色透明果冻状的硅酸凝胶。
试卷第页，共页
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