课件18张PPT。第四章
非金属及其化合物课
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习第一节 无机非金属材料的主角——硅
课时作业1——二氧化硅和硅酸撷取百家精妙·荟萃时代品牌 谢谢观赏！
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限时：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题3分，共39分。)
1．下列说法不正确的是( )
A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物
B．在反应SiO2＋2C Si＋2CO↑中SiO2作氧化剂
C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
2．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( )
A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸
B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
C．SiO2的熔点比CO2高
D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶
3.由下列实验事实得出的结论正确的是( )
A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．由SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3
D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物
4．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
5．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A．①②③④⑤ B．②③④
C．②④⑤ D．①②④
6．下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是( )
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
7．关于工业制金刚砂的反应：SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列说法正确的是( )
A．SiO2是氧化剂，C为还原剂
B．碳的还原性比硅强
C．氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1
D．1 mol SiO2参与反应时，转移4 mol电子
8．下列关于SiO2性质的说法错误的是( )
A．与强碱反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，盛放碱性药品的试剂瓶不能用玻璃塞
B．与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可用来雕刻玻璃
C．高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3，可用来做石英坩埚
D．与水反应：SiO2＋H2O===H2SiO3，具有酸性氧化物的通性
9．下列应用与二氧化硅的性质无关的是( )
A．氢氟酸不能用玻璃瓶盛装
B．实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞
C．可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃
D．硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体
10．试管中加入3～5 mL Na2SiO3饱和溶液，滴入2～3滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，下列解释错误的是( )
A．发生的反应为Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
B．滴加酚酞呈红色，说明硅酸钠溶液呈碱性
C．盐酸的酸性比硅酸强
D．盐酸的酸性比硅酸弱
11．下列说法正确的是( )
A．SiO2是酸性氧化物，它可以与强碱反应，但不能与所有的酸反应
B．根据反应SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的强
C．CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸
D．CO2与SiO2均可溶于水生成相应的酸
12．下列关于二氧化硅的说法正确的是( )
A．工业上用二氧化硅制取单质硅时，理论上1 mol C能置换出1 mol Si
B．二氧化硅具有酸性氧化物的通性
C．二氧化硅能与碱反应，不能与任何酸反应
D．由于硅酸比碳酸的酸性弱，故二氧化硅不能与碳酸钠反应
课后作业
1．A。A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。
2．D。B项是酸性氧化物与盐反应，而不是酸与盐反应，并且它是在高温下进行的熔融反应，由于CO2气体逸出才使得此反应进行，与复分解反应条件相同；D项中是较强的酸与较弱酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应，这是该类复分解反应发生的条件。
3．C。酸酐是指含氧酸失去水生成的酸性氧化物，且酸酐与对应的酸中的非金属元素化合价相同，所以SiO2是H2SiO3的酸酐，A项错误；反应SiO2＋2CSi＋2CO↑不能说明碳的非金属性比硅强，该反应能发生是因为生成CO气体，它的放出促进了反应进行，B项错误；CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3胶体，符合强酸制弱酸的规律，证明酸性H2CO3＞H2SiO3，C项正确；D项中SiO2除HF外不能与其他的酸反应，SiO2为酸性氧化物，不具有两性，D项错误。
4．D。SiO2不溶于除氢氟酸以外的酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸且CaCO3溶于盐酸有气泡生成，SiO2可以溶于NaOH溶液。
5．B。CO2溶于水：CO2＋H2O===H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、铝酸(即氢氧化铝)强。根据溶液中酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液中无明显现象(弱酸不能制强酸)；过量CO2通入Na2SiO3、NaAlO2有白色沉淀H2SiO3、Al(OH)3产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小而结晶析出；过量的CO2通入Ca(OH)2溶液中最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀析出：Ca(OH)2＋2CO2===Ca(HCO3)2。
6．C。由NaHCO3无法通过一步反应得到Na，A错误；由Cu(OH)2无法通过一步反应得到Cu，B错误；SiO2→H2SiO3以及H2SiO3→Si均无法通过一步反应完成，D错误；根据CCOCO2C知，C正确。
7．D。由价态变化知该反应是单质碳自身的氧化还原反应，作为氧化剂和还原剂的碳的物质的量之比为1∶2，故选D项。
8．D。SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应(氢氟酸除外)。
9．D。石英的主要成分为二氧化硅，熔点高，耐高温；氢氟酸不能用玻璃瓶盛装，是因为发生：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞是因为SiO2是酸性氧化物，能和碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈黏在一起而不能打开。
10．D。
11．C。SiO2可以与氢氟酸反应，化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，A项不正确；B项中的反应只有在高温条件下才能进行，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系使得反应继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸的强，不正确；C项，发生反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，正确；D项，SiO2难溶于水，不与水反应，不正确。
12．B。置换硅时，碳生成CO，故1 mol C只能置换出mol Si，A错误；SiO2能够与氢氟酸反应，C错误；SiO2在高温下能够与碳酸钠反应生成Na2SiO3，D错误。
13.下列几种情况都有白色物质生成，其中生成物化学成分相同的是：①块状纯碱久置于空气中生成的白色粉末 ②盛澄清石灰水的烧杯内壁附着的白色物质 ③生石灰久置于空气中生成的白色物质 ④Na2SiO3水溶液置于敞口容器中，溶液中出现的白色浑浊物( )
A．①④ B．②③
C．①② D．③④
二、填空题(共61分)
14．(12分)某学生设计了如下图所示的装置，一次实验即可达到比较HCl、H2CO3、H2SiO3酸性强弱的目的(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，分液漏斗所盛试剂为________。
(2)装置B所盛试剂是________，其作用是_________________。
(3)装置C所盛试剂是________，C中反应的离子方程式是__________________________________________。
15.(12分)A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。
阴离子
Cl－、SiO、OH－、NO
阳离子
H＋、Ag＋、Na＋、K＋
已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。
回答下列问题：
(1)写出A、B、C、D的化学式：
A__________，B__________，C__________，
D__________。
(2)写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：
______________________________________。
(3)请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：
溶液
A
C
D
试剂瓶序号
16.(12分)某学生兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O)来制取新型净水剂(铝的化合物)，其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即为净水剂。
(1)写出熔融时其主要成分与纯碱反应的化学方程式(Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱的反应类似)：__________________________；__________________________。
最后的沉淀物是________；生成该沉淀的离子方程式为________。
(2)本实验在熔融土样时，应选用________坩埚(实验室的坩埚有：瓷坩埚、石英坩埚、普通玻璃坩埚、氧化铝坩埚和铁坩埚)。
17．(13分)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为____________。
(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入
________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是________(填化学式)，写出该溶质的一种用途：____________________________________________。
18．(12分)A元素的单质是重要的半导体材料，含A元素的化合物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)A的原子结构示意图为________。
(2)易与C发生化学反应的酸是________，发生反应的化学方程式是________________。
(3)C与纯碱混合高温熔融时，发生化学反应生成D，同时还生成氧化物B；将全部的B与全部的D在足量的水中混合，又发生化学反应生成含A的化合物E。写出生成D和E的化学方程式_________________________________________________________。
(4)100 g 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________。
课后作业
13.B。①中白色粉末是Na2CO3；②中发生反应：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，白色物质是CaCO3；③中反应依次为：CaOH2O,Ca(OH)2CO2,CaCO3，白色物质为CaCO3；④中反应为：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，白色浑浊物为H2SiO3；故B正确。
14．答案：(1)稀盐酸
(2)饱和NaHCO3溶液 除去盐酸中挥发出的HCl气体
(3)Na2SiO3溶液 SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋CO
15．解析：因都为易溶于水的化合物，故Ag＋一定与NO组成AgNO3，H＋不会与OH－或SiO组合，故应与Cl－组成盐酸，则A为盐酸，因A与B、C混合均产生白色沉淀且B的焰色反应为黄色，则B为Na2SiO3，C为AgNO3，剩余的一种物质D为KOH。
答案：(1)HCl Na2SiO3 AgNO3 KOH
(2)SiO＋2H＋===H2SiO3↓
(3)① ③ ②
16．答案：(1)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
H2SiO3 SiO＋2H＋===H2SiO3↓
(2)铁
17．解析：本题考查铝土矿中氧化铝提取的工艺流程。(1)与HCl反应生成Al3＋，应为铝土矿中的Al2O3。(2)SiO2可以溶于NaOH中生成Na2SiO3。(3)检验Fe3＋的特征反应很多，如与KSCN显血红色，与苯酚显紫色，与OH－显红褐色沉淀等。(4)生成E、K时，CO2均是过量的，故应生成NaHCO3。
答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾 (4)NaHCO3 制纯碱(或做发酵粉等合理答案)
18．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。
(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，碳酸的酸性强于硅酸的，故在水溶液中能发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
(4)CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过关系式CaCO3～CO2列式求解。
答案：(1)
(2)氢氟酸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
(4)50%
课 堂 练 习
1．下列叙述中，正确的是( )
A．自然界中存在大量的单质硅
B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅
C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应
D．自然界中硅元素都存在于石英中
2．下列关于二氧化硅的说法中正确的是( )
A．二氧化硅溶于水所得溶液能使紫色石蕊溶液变为红色
B．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可得白色胶状沉淀硅酸
C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强
D．二氧化硅是酸性氧化物，不溶于任何酸溶液
3．下列物质：①氢氟酸，②浓H2SO4，③烧碱溶液，
④Na2CO3固体，⑤氧化钙，⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A. ①②⑥ B. ②③⑥
C. ①③④⑤ D．全部
4．熔融氢氧化钠所选用的器皿是( )
A．陶瓷坩埚 B．石英坩埚
C．普通玻璃坩埚 D．生铁坩埚
5.下列关于硅酸的说法正确的是( )
A．硅酸可以通过SiO2和水的化合反应制得
B．用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的原理
C．硅酸难溶于水，不能与NaOH溶液反应
D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂
6．(双选)下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是( )
A．SiO2→Na2SiO3
B．SiO2→H2SiO3
C．SiO2→CaSiO3
D．Na2SiO3→SiO2
7．下列说法中正确的是( )
A．SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的
B．盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，是因为玻璃中含有SiO2，SiO2能与NaOH溶液反应
C．C和Si属于同一主族，所以CO2和SiO2性质相似
D．因为SiO2不能与水反应生成酸，所以SiO2不属于酸性氧化物
8．下列反应的离子方程式中，不正确的是( )
A．二氧化硅和氢氟酸反应：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2O
B．二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
C．水玻璃中滴入盐酸：SiO＋2H＋===H2SiO3↓
D．碳酸钡滴加稀硝酸：BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑
9．如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)？将所选答案的编号填入表中相应的空格内(如果不需补加试剂，则对应答案栏可空着)。
可供选择的试剂：
A．盐酸；B.NaOH溶液；C.O2；D.H2O；E.CO2
可供选择的操作：
①分液；②加热；③过滤；④结晶
序号
粉末状混合物
所加试剂
主要操作
(1)
SiO2(CaCO3)
(2)
CaCO3(SiO2)
(3)
NaCl(SiO2)
(4)
SiO2(Fe2O3)
(5)
SiO2(H2SiO3)
(6)
SiO2(Na2SO4)
10.已知下列物质有如图所示转化关系，水和部分产物已略去。
①X为不溶于水的坚硬固体，Z无固定熔点，是现代建筑中不可缺少的装饰材料；
②无色气体A是引起温室效应的主要气体；
③B、D均为难溶于水的白色固体；
④高纯度的F是制造电脑芯片的一种非金属单质。
据此回答下列问题：
(1)B的化学式是________，F的名称是______。
(2)由X、Y制F的过程中，Y作________(填“氧气”或“还原”)剂。
(3)转化①的化学方程式为________________。
(4)转化②(A少量)的离子方程式为________。
课堂练习
1．B。自然界中硅的含量很高，但都是以化合态存在，A选项错误；硅是亲氧元素，主要以氧化物及硅酸盐形式存在，D项错误。二氧化硅的性质很稳定，C项错误。
2．B。二氧化硅不溶于水，不能与水直接反应制得硅酸，更谈不上“所得溶液能使紫色石蕊溶液变为红色”，显然A项不正确；由硅酸酸性比碳酸弱的规律可知，二氧化碳通入水玻璃可得硅酸，符合强酸制弱酸的规律，因此，B项正确；高温时，二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，只能说明二氧化碳易挥发，不能说明硅酸的酸性比碳酸强，故C项错误；二氧化硅是酸性氧化物，不溶于一般的酸溶液，但能与氢氟酸溶液反应而溶解，D项也不正确。
3．C。
4．D。陶瓷、石英、玻璃中均含有SiO2，SiO2可以跟NaOH发生如下反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。所以A、B、C三种器皿都不能选用，只能用生铁坩埚。
5．D。SiO2不溶于水也不能与水反应生成硅酸，A项错误；B项中反应是利用了强酸制弱酸的原理，B项错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C项错误。
6．BD。SiO2是酸性氧化物，能与碱或碱性氧化物反应生成盐，所以A、C项可行；二氧化硅不能和水反应生成对应的酸，所以B项不能进行；Na2SiO3稳定，受热不分解，所以D项不能进行。
7．B。A中，SiO2是原子晶体，不存在分子；C中，CO2和SiO2的物理性质差异很大，如它们的状态、熔沸点等差别大；D中，SiO2属于酸性氧化物。
8．A。SiO2和氢氟酸反应的离子方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，A错误。
9．解析：(1)根据SiO2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸，而CaCO3溶于盐酸，反应的化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(2)根据SiO2能溶于NaOH溶液，即SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，而CaCO3不能。
(3)根据NaCl溶于水，而SiO2不溶于水。
(4)根据SiO2不溶于盐酸，而Fe2O3溶于盐酸，即Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。
(5)根据H2SiO3受热分解生成SiO2，即H2SiO3△,SiO2＋H2O。
(6)根据SiO2不溶于水，而Na2SO4溶于水。
答案：(1)A ③ (2)B ③ (3)D ③④ (4)A ③ (5)不加试剂 ② (6)D ③
10．解析：由①知Z应为玻璃，则X应为SiO2，C为Na2SiO3，A为CO2，D为H2SiO3，E为Na2CO3，B为CaCO3，Y为C，F为Si。
答案：(1)CaCO3 硅 (2)还原
(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(4)CO2＋SiO＋H2O===H2SiO3(胶体)＋CO
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限时：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题3分，共39分。)
1．下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是( )
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构
②硅是地壳中含量最多的非金属元素
③晶体硅是良好的半导体材料
④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料
⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的
⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸
A．①②⑥ B．①⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
2．下列说法正确的是( )
①二氧化硅熔点很高，可用作耐高温材料，如高温下用石英坩埚熔融氢氧化钠
②化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④碳化硅俗称金刚砂，具有金刚石的结构，硬度大，可作砂轮的磨料
⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③ B．②③④
C．③④⑤ D．②③⑤
3．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是( )
A．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，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磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入CO2
D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知，硅酸的酸性大于碳酸的
4.下列关于碳和硅的比较，正确的是( )
A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界的存在形式都是既有游离态也有化合态
5．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( )
选项
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
6.下列有关硅酸盐的说法错误的是( )
A．硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成
B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体
C．水玻璃长期暴露在空气中会变质，这是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应
D．传统无机非金属材料的优缺点：抗腐蚀、耐高温，质脆、经不起冲击
7．下列材料的特性及用途的说法中不正确的是( )
A．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料
B．氧化铝陶瓷具有两性，不可以用于制耐高温设备
C．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造轴承
D．人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机
8．用石英制取并获得高纯硅的主要化学反应如下：
①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl
下列关于上述反应的分析不正确的是( )
A．①③属于置换反应，②属于化合反应
B．高温下焦炭与氢气的还原性均强于硅的
C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol 电子
D．高温下将石英、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
9．下列物品或设备：①水泥路桥，②门窗玻璃，③水晶镜片，④石英钟表，⑤玛瑙手镯，⑥硅太阳能电池，⑦光导纤维，⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是( )
A．⑥⑧ B．①②⑦⑧
C．①②③④⑤⑦ D．全部
10．不用任何试剂就可以将①Na2SiO3，②Na2SO4，
③CuCl2，④KCl，⑤Ba(NO3)2，五种溶液鉴别出来的顺序是( )
A．③④⑤①② B．③①⑤②④
C．①③④②⑤ D．③②①⑤④
11．工业上常用SiO2与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是( )
A．SiC是一种新型无机非金属材料，任何条件下都不可能在空气中燃烧
B．制造粗硅时的反应：2SiO2＋5C高温,Si＋SiC＋4CO↑
C．Si、SiO2能用NaOH溶液分离
D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维
12．(双选)有一粗铝，含铁和硅两种杂质。取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是( )
A．物质的量比为1∶1 B．物质的量比为2∶1
C．质量比为4∶1 D．质量比为2∶1
课后作业
1．D。地壳中含量最多的非金属元素为氧；SiO2只是晶体二氧化硅的表示式，表示晶体中硅原子与氧原子个数比为1∶2；SiO2不溶于水。
2．C。玛瑙、石英的主要成分是SiO2，具有SiO2的性质；水泥是一种传统硅酸盐产品；碳化硅是一种类似金刚石结构的物质，所以其硬度大。
3．C。Si的还原性比C的强，但能发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，H2CO3的酸性比H2SiO3的强，但能发生反应Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3，其原因是这两个反应均在高温下进行，且产物中均有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，A、D错误；实验室中不能用磨口玻璃塞盛放呈碱性的液体，如NaOH溶液、Na2SiO3溶液、Na2CO3溶液等，B错误；SiO2不能与水直接反应，所以制取硅酸只能用可溶性硅酸盐与CO2或酸反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，C正确。
4．B。SiO2不溶于水，也不与水反应，A不正确；在地壳中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C不正确；自然界中有游离态的碳(金刚石)，但是没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，D不正确。
5．A。金刚石是由碳元素组成的单质，故其主要成分不是三氧化二铝，A项错误。
6．C。水玻璃长期暴露在空气中会变质，这是因为水玻璃主要发生了复分解反应。
7．B。氧化铝陶瓷具有熔点高的特点，可以用于制耐高温设备。
8．D。选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断，正确；选项B，根据反应①可知焦炭的还原性大于硅的，根据反应③可知氢气的还原性大于硅的，正确；选项C，在三个反应中，硅元素的化合价从0变为＋4或从＋4变为0，故每消耗或生成28 g硅，转移电子均为4 mol，正确；选项D，反应中把生成的易挥发的SiCl4分离出来后再用氢气还原才可以得到高纯硅，错误。
9．C。⑥硅太阳能电池、⑧计算机芯片的所用材料为硅。
10．B。CuCl2为蓝色溶液，可首先鉴别出来，将CuCl2加入到其他溶液中，出现蓝色沉淀的是Na2SiO3，然后将Na2SiO3加入到其他溶液中，出现白色沉淀的是Ba(NO3)2，将Ba(NO3)2加入到剩下的溶液中出现白色沉淀的是Na2SO4。
11．B。根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，高温下能在空气中燃烧生成SiO2和CO2，A项错误。粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5C高温,Si＋SiC＋4CO↑，B项正确。Si、SiO2均能与NaOH溶液反应，C项错误。纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等，D项错误。
12．BC。一定量铝与酸反应或铝与碱反应放出氢气相等，则据题意可知粗铝中的铁与酸反应放出的氢气和硅与碱反应放出的氢气量相等，依据反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知Fe与Si的物质的量之比为2∶1时产生H2量相等，而Fe与Si物质的量之比为2∶1时其质量比为4∶1。
13.将2.8 g硅粉与2.3 g钠同时放入足量水中，采用恰当的方法收集反应过程中产生的气体(全部收集)，这些气体在标准状况下的体积为( )
A．1.12 L B．4.48 L
C．5.6 L D．3.36 L
二、填空题(共61分)
14．(14分)常见物质之间的转化如下图所示：
其中B常被用于制造光导纤维，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。
(1)试推测：A________，C________，F______。(写化学式)
(2)试写出反应⑥的离子方程式：
_____________________________________________________。
(3)在反应①中，碳的作用是____________，当生成1 mol A时，转移电子的物质的量为________________。
15.(10分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮气在1 300 ℃时反应获得。
(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是______(填字母)。
A．制气轮机叶片 B．制有色玻璃
C．制永久性模具 D．制造柴油机
(2)画出N的原子结构示意图________，已知得电子能力N＞Si，请写出氮化硅的化学式________。
(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式______________________。
16．(10分)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(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3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。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：______________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，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．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
17．(12分)在电子工业中利用镁制取硅的反应为：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同时会发生副反应：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易自燃的气体。下图是进行Mg与SiO2反应的实验装置。
试回答下列问题：
(1)由于O2的存在对该实验有较大影响，实验中应通入X气体作为保护气。试管中的固体药品可选用________(填序号)。
①石灰石 ②锌粒 ③纯碱
(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是_________________________________________________________。
(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为：
①_____________________________________________________________________________________________________________；
②__________________________________________________。
18．(15分)元代青花瓷的制作原料采用瓷土加高岭土[主要成分Al2Si2O5(OH)x]的“二元配方”，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1300℃左右高温一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。
(1)下列说法正确的是________。
A．高岭土化学式中x＝2
B．钾长石能完全溶于盐酸
C．烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化，但没有化学变化
D．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
(2)工业上可利用海边石英砂生产粗硅，其主要原理：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。
工业上可通过下图所示流程由粗硅进一步制纯硅：
①反应a的化学方程式为Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)，反应b的化学方程式为______________________________。
②以上工艺中可循环使用的物质是________。
③若上述两步反应中硅元素的利用率均为80%，制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC，则生产25.2吨纯硅需纯度为75%石英砂________吨。
课后作业
13.D。本题重点是考查钠与水、硅与碱溶液的反应的有关计算。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2×23 g 2 mol 22.4 L
2.3 g 0.1 mol 1.12 L
Si ＋ 2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
28 g 2 mol 2×22.4 L
1.4 g 0.1 mol 2.24 L
反应后硅有剩余，V(H2)＝1.12 L＋2.24 L＝3.36 L。
14．解析：(1)由题中信息可知B是SiO2；SiO2在高温下与碳反应得到Si与CO，而其中只有Si可与氯气反应，所以A为Si，D为CO，G为SiCl4；SiO2与NaOH溶液反应可得Na2SiO3，所以C为Na2SiO3；而E是由CO得到的，从反应过程看，应为CO2，所以F为H2SiO3。(3)反应①的方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，C是还原剂，当生成1 mol Si时，转移电子的物质的量为4 mol。
答案：(1)Si Na2SiO3 H2SiO3
(2)SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓
(3)作还原剂 4 mol
15．解析：由氮化硅的性质(硬度大、熔点高、化学性质稳定)可判断其用途为A、C、D。有色玻璃只是在制作玻璃的过程中熔入了有颜色的化合物如Co2O3、Cu2O等；因非金属性N＞Si，故在氮化硅中，N显－3价，Si显＋4价，由此可写出其化学式为Si3N4；氮化硅被氢氟酸腐蚀是由于Si3N4能与HF发生化学反应，由于Si与F有极强的亲合性生成SiF4，则另一种产物为NH3。
答案：(1)A、C、D (2) Si3N4
(3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
16．解析：Si3N4为原子晶体(选修3学习，可先了解)，熔点高，B正确；光导纤维的材料为SiO2，C正确；普通玻璃的主要成分为硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，它是以石英砂、石灰石和纯碱为主要原料制成的，没有固定的熔点；常温下，Si只能与唯一一种酸——HF反应，E错误。
答案：(1)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl
②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑ 高温下，H2遇O2可能发生爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3
(2)B、C
17．解析：本题属于信息给予题，认真审题，根据题中信息可作答。
答案：(1)② (2)防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸 (3)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
18．解析：(1)根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得2×(＋3)＋2×(＋4)＋5×(－2)＋x·(－2＋1)＝0，解得x＝4，A错误；将KAlSi3O8改写为氧化物形式为K2O·Al2O3·6SiO2，SiO2不能与盐酸反应，B错误；根据传统硅酸盐的制造过程可知，烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化和化学变化，C错误；青花瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品，D正确。
(2)①根据元素守恒可知，反应b的反应物为SiHCl3、H2，生成物为Si(纯)、HCl：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。②根据反应a、b可知，反应a产生的H2是反应b的反应物，反应b产生的HCl是反应a的反应物，所以H2、HCl是可循环使用的物质。③由硅原子守恒，×(1－10%)×80%×80%＝，得m＝125(吨)。
答案：(1)D
(2)①SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ②H2、HCl ③125
课 堂 练 习
1．下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
2．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．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
3．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是( )
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
4.歌曲《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谜，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，铜的化合价为＋2)，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．易溶于强酸和强碱
D．x等于6
5．(双选)下列表述正确的是( )
A．人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅
B．化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
C．三峡大坝的建成使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
D．太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
6．下列说法正确的是( )
A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
B．水晶、玛瑙、石英、石棉的主要成分都是SiO2
C．SiO2很稳定，与所有的酸都不反应
D．将石棉(CaMg3Si4O12)的化学式改写成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2
7．科学家提出：“硅是21世纪的能源，未来的石油。”若硅作为一种普遍使用的新能源被开发利用，下列关于其有利因素的叙述中，错误的是( )
A．硅便于运输，贮存，从安全角度考虑，硅是最佳燃料
B．自然界中存在大量的硅单质
C．硅燃烧时放出大量的热量，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．硅作为能源，可以再生
8．图为北京奥运会的奖牌——“金镶玉”牌，使用了昂贵的玉石材料，其化学成分多为含水钙镁硅酸盐，如Ca2Mg5Si8O22(OH)2等。下列说法正确的是( )
A．Ca2Mg5Si8O22(OH)2可用氧化物的形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
B．从分类的角度看，Ca2Mg5Si8O22(OH)2为氧化物
C．玉石材料性质稳定，耐强酸和强碱的腐蚀
D．Ca2Mg5Si8O22(OH)2易溶于水
9．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)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2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Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2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．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋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__________。
10．某课外活动小组测得某硅酸盐所含氧化物的质量分数如下表：
氧化物
CaO
Al2O3
SiO2
H2O
质量分数
0.142 0
0.260 2
0.459 2
0.137 8
(1)用氧化物表示该硅酸盐的组成为________。
(2)1 mol 该硅酸盐与足量稀盐酸完全反应，需要HCl________ mol。
(3)工业上制普通玻璃的化学方程式为________________。
(4)用该硅酸盐制成的坩埚________(填“能”或“不能”)用来熔化NaOH固体。
课堂练习
1．C。硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定，常温下可与F2、氢氟酸、强碱溶液等反应，加热和高温下可与O2、Cl2等非金属反应。
2．D。由于H2SiO3的酸性比碳酸要弱，故将水玻璃露置在空气中时，会发生以下反应而变质：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
3．B。普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确。玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误。普通玻璃的大致组成为：Na2O·CaO·6SiO2，C正确。二氧化硅易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。
4．C。BaCuSi2Ox中Ba的化合价为＋2，Cu的化合价为＋2，Si的化合价为＋4，O的化合价为－2，由化合价规则：(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋x(－2)＝0，得x＝6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaO·CuO·2SiO2，A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。
5．CD。人造刚玉的主要成分是氧化铝；玛瑙的主要成分是二氧化硅；水泥是硅酸盐工业产品，属于硅酸盐材料；利用高纯单质硅的半导体性能制成的光电池，可将太阳能直接转换为电能。
6．A。石棉属于硅酸盐，其成分可表示为CaO·3MgO·4SiO2。
7．B。
8．A。Ca2Mg5Si8O22(OH)2属于盐类，易被强酸腐蚀，不溶于水，其化学式可以用氧化物的形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，故只有A项正确。
9．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)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成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纯碱。(4)题该反应中C被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。
答案：(1)D (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 氢氟酸
(3)防火剂 D (4)C SiO2
10．解析：(1)假定该硅酸盐的质量为100 g，则根据各氧化物的质量分数可得n(CaO)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(H2O)＝1∶1∶3∶3，即Ca、Al、Si、O、H2O的物质的量之比为1∶2∶3∶10∶3，故该硅酸盐的化学式为CaAl2Si3O10·3H2O，用氧化物形式可表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O。
(2)CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O中的CaO、Al2O3都能与稀盐酸反应，故1 mol CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O与足量稀盐酸完全反应，共需8 mol HCl。
(3)SiO2分别与CaCO3、Na2CO3反应可得到玻璃。
(4)Al2O3、SiO2都能与NaOH反应，所以不能用该硅酸盐制成的坩埚来熔化NaOH固体。
答案：(1)CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
(2)8
(3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ (4)不能
