5.3无机非金属材料课时练习高一下学期化学人教版（2019）必修第二册（含解析）

5.3 无机非金属材料 课时练习
2022-2023学年高一下学期人教版(2019)化学必修第二册
一、单选题
1．随着工业4.0的到来，工业设备对芯片的需求越来越高，制造芯片所用的半导体材料是
A．二氧化硅 B．碳 C．铝 D．硅
2．太阳能电池已为人们所熟悉，制造太阳能电池板的核心体材料是（　　）
A．二氧化硅 B．硅 C．钛合金 D．铝合金
3．下列物质中，不与SiO2反应的是（　　）
A．氢氟酸 B．烧碱
C．硝酸 D．生石灰
4．下列“中国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是（　　）
A．宇航服所用聚酯纤维
B．“天眼”反射面板所用铝合金
C．港珠澳大桥所用水泥
D．“蛟龙号”所用钛合金
5．下面几种物品的主要成分不属于有机物的是（　　）
A B C D
粮食酿酒使用的缸 新疆棉制品衬衫 冰糖 “飞扬”火炬中的聚硅氮烷树脂
A．A B．B C．C D．D
6．下列有关物质用途说法正确的是（　　）
A．单质硅可用作光导纤维
B．氯气具有氧化性，干燥的氯气可以漂白有色物质
C．氧化铝熔点高、硬度大，常用于耐高温材料
D．二氧化硫能使品红溶液褪色，可以漂白所有有色物质
7．下列说法正确的是（　　）
A．硅在自然界中有游离态和化合态，化合态的硅主要以硅酸盐和氧化物的形式存在
B．半导体器件的研制开始于硅，并得到了最为广泛的应用
C．晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅来满足需要
D．计算机芯片、光导纤维等材料都运用了高纯硅半导体性能
8．下列各组物质相互混合反应后，最终有白色沉淀生成的是（　　）
①在敞口容器中将金属钠投入到FeCl2溶液中
②向AlCl3溶液中逐滴加入过量的稀氢氧化钠溶液
③向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸
④向NaAlO2溶液中通入过量CO2
⑤向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2．
A．①③④⑤ B．只有①④ C．只有②③ D．只有③④⑤
9．“纳米材料”是指粒子直径在几纳米到几十纳米的材料．若将“纳米材料”分散到液体分散剂中，所得混合物具有的性质是（　　）
A．能全部透过半透膜
B．有丁达尔效应
C．所得液体一定能导电
D．所得物质一定为悬浊液或乳浊液
10．能实现下列物质间直接转化的元素是（　　）
单质 {#mathmL#}{#/mathmL#} 氧化物 {#mathmL#}{#/mathmL#} 酸或碱 {#mathmL#}{#/mathmL#} 盐．
A．硅 B．硫 C．铜 D．铁
11．能实现下列物质间直接转化的元素是（　　）
单质 氧化物 酸（或碱） 盐
A．N B．Si C．S D．Fe
12．下列叙述中正确的是（　　）
A．NH3溶于水生成能导电的物质，所以NH3是电解质
B．氧化剂中至少有一种元素的化合价在反应中升高
C．金属与非金属单质反应时，被氧化的一定是金属
D．二氧化碳和二氧化硅都可与水直接反应生成酸
13．下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是（　　）
A．4.03 米大口径碳化硅反射镜
B．2022 年冬奥会聚氨酯速滑服
C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D．“玉兔二号”钛合金筛选网轮
14．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“人窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法错误的是（　　）
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
D．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
15．《天工开物》中记载有“水火既济而土合……泥瓮坚而醴酒欲清，瓦登洁而醯醢以荐”，其中描述的是陶瓷的制备及应用。下列说法正确的是（　　）
A．“水火既济而土合”的烧陶过程不涉及氧化还原反应
B．泥瓮、瓦均为传统的硅酸盐产品
C．烧制陶瓷的基本原料包括黏土、石灰石
D．金刚砂和硅钢都属于硅酸盐材料
16．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（　　）
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
③高纯度的硅单质是良好的半导体材料
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
⑤水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
⑥二氧化硅是一种原子晶体，用作光纤以及电脑芯片．
A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．①③④⑤ D．②③④⑤
二、综合题
17．硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．请回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为　 　，该能层具有的原子轨道数为　 　、电子数为　 　．
（2）硅主要以硅酸盐、　 　等化合物的形式存在于地壳中．
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以　 　相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献　 　个原子．
（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备．工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为　 　．
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键 C﹣C C﹣H C﹣O Si﹣Si Si﹣H Si﹣O
键能/（kJ mol﹣1 356 413 336 226 318 452
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是　 　．
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是　 　．
（6）在硅酸盐中，SiO4﹣4四面体（如图1）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式．图（2）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为　 　，Si与O的原子数之比为　 　，化学式为　 　．
18．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一一光导纤维，C 与烧碱反应生成含A 元素的化合物D。
（1）写出C与氢氟酸发生反应的化学方程式是　 　
（2）将C与纯碱混合高温熔融时反应生成D，同时还生成氧化物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分别写出生成D和F的化学方程式：　 　、　 　。
②要将NaOH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.氧化铝坩埚
d.铁坩埚
（3）碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为　 　，硅酸盐的物质的量浓度为　 　mol/L。
（4）下列叙述正确的有　 　(填序号)。
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应
②Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
③钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1∶2
19．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）写出C与酸发生反应的化学方程式是　 　．
（2）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分别写出生成D和F的化学方程式：　 　，　 　．
②要将NaOH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．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
（3）100g C与石灰石的混合物充分反应后生成的气体在标况下的体积为11.2L，100g混合物中石灰石的质量分数是　 　．
20．黏土是很多硅酸盐产品的原料之一，创造历史、享誉全球的景德镇陶瓷就是利用了当地的优质黏土资源．请回答下列问题：
（1）黏土主要有效成分的化学式为Al2Si2O5（OH）4，若以氧化物形式表示，应写为　 　．
（2）在黏土资源丰富的地区还可以兴建水泥厂、玻璃厂、硫酸厂等，这些工厂中属于硅酸盐工业的有　 　，玻璃厂生产雕花玻璃过程所依据的化学原理是　 　（用化学方程式表示）．
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】制造芯片所用的半导体材料是硅，二氧化硅用于光导纤维，
故答案为：D。
【分析】硅可以制作芯片和太阳能电池板，二氧化硅可以制作光导纤维。
2．【答案】B
【解析】【解答】解：硅原子最外层4个电子，位于金属与非金属的交界处，属于半导体材料，是常用的将太阳能转化为电能的材料，
故选B．
【分析】硅是半导体材料，是常用的将太阳能转化为电能的材料，据此分析解答．
3．【答案】C
【解析】【解答】A. 氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，A不选；
B. 烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠和水，B不选；
C. 硝酸与SiO2不反应，C选；
D. 生石灰与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钙，D不选。
故答案为：C。
【分析】二氧化硅为酸性氧化物。具有酸性氧化物的通信，但也水不反应。除与氢氟酸外其他的酸不反应。
4．【答案】C
【解析】【解答】A、聚酯纤维属于有机合成材料，故A不符合题意；
B、铝合金属于金属材料，故B不符合题意；
C、水泥属于无机非金属材料，故C符合题意；
D、钛合金属于金属材料，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A.聚酯纤维为有机合成材料；
B.合金属于金属材料；
D.钛合金是金属材料。
5．【答案】A
【解析】【解答】A．缸的主要成分属于无机硅酸盐，不属于有机物，故A选；
B．棉制品衬衫的成分为纤维素，是有机化合物，故B不选；
C．冰糖成分是蔗糖，属于有机物，故C不选；
D．聚硅氮烷树脂属于有机高分子材料，故D不选；
故答案为：A。
【分析】A、缸、瓦片、陶瓷等都是无机硅酸盐；
B、棉属于有机物；
C、糖属于有机物；
D、聚硅氮烷树脂属于有机物。
6．【答案】C
【解析】【解答】解：A．二氧化硅具有良好的光学特性，可用作光导纤维，故A错误；
B．氯气不具有漂白性，氯气与水反应生成次氯酸具有漂白性，故B错误；
C．氧化铝熔点高、硬度大，常用于耐高温材料，故C正确；
D．二氧化硫具有漂白性，能够使品红溶液褪色，但是不能漂白指示剂，故D错误；
故选：C．
【分析】A．二氧化硅为光导纤维主要成分；
B．氯气不具有漂白性；
C．耐高温材料应具有熔点高的性质；
D．二氧化硫具有漂白性，但是不能漂白指示剂．
7．【答案】C
【解析】【解答】A．硅在自然界中以化合态形式存在，主要以硅酸盐和氧化物的形式，A项不符合题意；
B．半导体器件的研制开始于锗，B项不符合题意；
C．晶体硅中的杂质会影响其导电性能，必须制备高纯度的硅来满足需要，C项符合题意；
D．计算机芯片运用了高纯硅半导体性能，但光导纤维的成分为二氧化硅，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A,硅在自然界中不以单质的形式存在
B.硅不是最早可以做半导体材料的，但是硅是很好的半导体材料
C.含杂质的硅单质导电性能不佳，因此需要制备纯净的硅单质
D.光导纤维利用了二氧化硅，而芯片和太阳能电池利用了单质硅
8．【答案】D
【解析】【解答】解：①金属钠投入到烧杯中的FeCl2溶液中，发生的反应为：2Na+2H2O=2NaOH+H2 ↑，2NaOH+FeCl2=Fe（OH）2 ↓+2NaCl，4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，所以最终生成的沉淀是红褐色的，所以不符合，故错误；
②发生的反应是：3OH+Al3+=Al（OH）3↓，AlOH3+OH﹣=AlO2﹣+2H2O，所以最终没有沉淀生成，故错误；
③Na2SiO3溶液中通入过量盐酸，二者反应生成白色不溶物硅酸，反应方程式为Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl，所以有白色沉淀生成，故正确；
④向NaAlO2溶液中通入过量CO2溶液发生的反应为：AlO2﹣+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3﹣，氢氧化铝是白色沉淀，故正确；
⑤向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2发生的反应为：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3，碳酸氢钠的溶解性小于碳酸钠的溶解性，所以向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2会析出碳酸氢钠晶体，所以产生白色沉淀，故正确．
故选D．
【分析】①钠和水反应生成氢氧化钠，与氯化亚铁生成氢氧化亚铁，最终生成红褐色沉淀；
②氢氧化钠过量，可生成偏铝酸钠；
③生成硅酸沉淀；
④生成氢氧化铝沉淀；
⑤生成溶解度较小的碳酸氢钠．
9．【答案】B
【解析】【解答】解：分散系中分散质的直径在1nm～100nm之间的属于胶体分散系，
由“纳米技术”是指粒子直径在几纳米到几十米的材料，则分散到液体分散剂中，分散质的直径在1nm～100nm之间，则该混合物属于胶体．
A．胶体不能通过半透膜，故A错误；
B．胶体具有丁达尔现象，故B正确；
C．胶粒不一定带电，液体分散剂若为非电解质，则不能导电，故C错误；
D．该混合物属于胶体，不属于悬浊液或乳浊液，故D错误；
故选B．
【分析】由“纳米技术”是指粒子直径在几纳米到几十米的材料，则分散到液体分散剂中，分散质的直径在1nm～100nm之间，以此来解答．
10．【答案】B
【解析】【解答】解：A、硅与氧气生成二氧化硅，不溶于水，所以不能实现下列物质间直接转化，故A错误；
B、S {#mathmL#}{#/mathmL#} SO2 {#mathmL#}{#/mathmL#} H2SO3 {#mathmL#}{#/mathmL#} Na2SO3，能实现物质间直接转化，故B正确；
C、金属铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜不溶于水，所以不能实现下列物质间直接转化，故C错误；
D、金属铁和氧气反应生成四氧化三铁，不溶于水，所以不能实现下列物质间直接转化，故D错误；
故选B．
【分析】A、硅与氧气生成二氧化硅，不溶于水；
B、硫燃烧生成二氧化硫，溶于水形成亚硫酸，可以和碱反应；
C、金属铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜不溶于水；
D、金属铁和氧气反应生成四氧化三铁，不溶于水．
11．【答案】C
【解析】【解答】A．氮气和氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，一氧化氮与水不反应，不能直接转化，故A不符合题意；
B．硅可与氧气反应生成二氧化硅，但二氧化硅与水不反应，不能直接转化，故B不符合题意；
C．硫能够在氧气中燃烧生成二氧化硫，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，亚硫酸钠属于盐，可实现这一系列转化，故C符合题意；
D．铁能够在氧气中燃烧生成四氧化三铁，但四氧化三铁与水不反应，不能直接转化，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】结合选项依次带入流程中进行判断即可
12．【答案】C
【解析】【解答】A、氨气溶于水所得溶液能导电，原因是氨气溶于水形成的一水合氨电离出自由移动的离子而导电，氨气自身不能电离出离子，所以氨气是非电解质，A不符合题意；
B、氧化剂被还原，其中至少有一种元素的化合价在反应中降低，但不一定有元素的化合价升高，若有则为还原剂，B不符合题意；
C、金属与非金属单质反应时，金属单质的化合价升高，则被氧化的一定是金属，C符合题意；
D、二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，二氧化碳能和水反应生成碳酸，但二氧化硅不溶于水，和水不反应，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】A、电解质必须是本身能导电，不是形成新的物质的导电；
B、氧化剂中至少有一种元素的化合价在反应中降低；
C、化合价升高，作还原剂，被氧化；
D、二氧化硅和水不反应。
13．【答案】A
【解析】【解答】A、C、Si属于ⅣA族元素，A符合题意；
B、聚氨酯速滑服由氢、碳、氮、氧元素组成，分别属于IA、ⅣA、ⅤA、ⅥA族元素，B不符合题意；
C、银是副族元素，C不符合题意；
D、钛是副族元素，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】A、C、Si均为非金属材料；
B、组成聚氨酯速滑服的元素分别属于不同主族；
C、银是IB元素；
D、钛是ⅣB元素。
14．【答案】D
【解析】【解答】A．窑变在高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化，窑变是复杂的物理化学变化，故A不符合题意；
B．陶制品主要原料是黏土，经高温烧结而成，故B不符合题意；
C．陶瓷是硅酸盐产品，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，故C不符合题意；
D．高品质的瓷器晶莹剔透，属于混合物，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】A．窑变是复杂的物理化学变化；
B．陶瓷是硅酸盐产品；
C．硅酸盐化学性质稳定；
D．陶瓷属于混合物。
15．【答案】B
【解析】【解答】A．烧陶过程中涉及到氧化还原反应，故A错；
B．泥瓮、瓦均的主要成分为黏土，属于传统的硅酸盐产品，故B符合题意；
C．陶是以粘性较高、可塑性较强的粘土为主要原料烧制而成，故C错；
D．金刚砂是由粘土中的二氧化硅与碳在高温下反应生成的碳化硅；含硅为1.0～4.5%，含碳量小于0.08%的硅合金钢叫做硅钢，均不属于硅酸盐材料，故D错；
故答案为：B
【分析】A．烧陶过程中涉及到氧化还原反应；
B．泥瓮、瓦均的主要成分为黏土；
C．陶是以粘土为主要原料烧制而成；
D．金刚砂是SiC，硅钢是金属材料。
16．【答案】C
【解析】【解答】解：①几乎所有的岩石和矿物都含有硅酸盐或者二氧化硅，则硅是构成一些岩石和矿物的基本元素，故①正确；②水泥、玻璃是硅酸盐产品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；③硅是半导体材料能导电，故③正确；④陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，故④正确；⑤水玻璃即为硅酸钠水溶液具有黏性，工业上可以用于生产黏合剂，硅酸钠溶液涂刷或浸入木材后，能渗入缝隙和孔隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，且硅凝胶具有很强的耐高温性质，因此可以有效的防火，故⑤正确；⑥计算机芯片的主要成分是硅单质，而不是二氧化硅，故⑥错误；
故选：C．
【分析】据水晶是二氧化硅，不是硅酸盐，排除①和②；再根据光导纤维的主要成分是二氧化硅可排除④，水玻璃即为硅酸钠水溶液具有黏性，计算机芯片的主要成分是硅单质，然后快速选出答案．
17．【答案】（1）M；9；4
（2）二氧化硅
（3）共价键；3
（4）Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2
（5）C﹣C键和C﹣H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si﹣Si键和Si﹣H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；C﹣H键的键能大于C﹣O键，C﹣H键比C﹣O键稳定，而Si﹣H键的键能却远小于Si﹣O键，所以Si﹣H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si﹣O键
（6）sp3；1：3；[SiO3]n2n﹣（或SiO32﹣）
【解析】【解答】解：（1.）原子中，离原子核越远的电子层其能量越高，所以Si原子中M电子层能量最高；该原子中含有3个s轨道、6个p轨道，所以一共有9个轨道，电子数为4，故答案为：M；9；4；
（2.）硅属于亲氧元素，在自然界中不能以单质存在，主要以二氧化硅和硅酸盐存在，故答案为：二氧化硅；
（3.）硅单质中硅硅之间以共价键结合，硅晶胞中每个顶点上有1个Si、面心是有1个Si、在晶胞内部含有4个Si原子，利用均摊法知，面心提供的硅原子个数=6× =3，故答案为：共价键；3；
（4.）可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，再根据元素守恒知还生成氯化镁MgCl2，所以反应方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2，故答案为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2；
（5.）①键能越大形成的化学键越稳定，C﹣C键和C﹣H键的键能大于Si﹣Si键和Si﹣H键的键能，所以C﹣C键和C﹣H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si﹣Si键和Si﹣H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成，故答案为：C﹣C键和C﹣H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si﹣Si键和Si﹣H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成；②键能越大形成的化学键越稳定，CC﹣H键的键能大于Si﹣H键的键能，而Si﹣H键的键能却远小于Si﹣O键，所以Si﹣H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si﹣O键，故答案为：C﹣H键的键能大于C﹣O键，C﹣H键比C﹣O键稳定，而Si﹣H键的键能却远小于Si﹣O键，所以Si﹣H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si﹣O键；
（6.）Si原子形成四个σ键，Si原子的杂化形式为sp3，根据图片知，每个三角锥结构中Si原子是1个，O原子个数=2+2× =3，所以硅原子和氧原子个数之比=1：3，3个O原子带6个单位负电荷，每个硅原子带4个单位正电荷，所以形成离子为[SiO3]n2n﹣ （或SiO32﹣），故答案为：sp3；1：3；[SiO3]n2n﹣ （或SiO32﹣）．
【分析】（1）原子中，离原子核越远的电子层其能量越高；该原子中含有3个s轨道、6个p轨道；（2）硅属于亲氧元素，在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐存在；（3）非金属元素之间易形成共价键；利用均摊法计算；（4）可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，再根据元素守恒知还生成氯化镁MgCl2；（5）①键能越大形成的键越稳定；②键能越大形成的化学键越稳定，键能越小越不稳定；（6）利用均摊法计算其原子个数比，从而确定其化学式．
18．【答案】（1）SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
（2）SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑；Na2SiO3+CO2+H2O= Na2CO3+H2SiO3↓；d
（3）2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+H2↑；0.17mol/L
（4）②③
【解析】【解答】由题中的已知条件可知，A是硅元素，C是二氧化硅晶体，D是硅酸钠。(1) 二氧化硅与氢氟酸发生反应的化学方程式是SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
(2)将二氧化硅与纯碱混合高温熔融时反应生成硅酸钠，同时生成二氧化碳；将全部的二氧化碳与全部的硅酸钠在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物硅酸。①生成D和F的化学方程式分别为：SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑、Na2SiO3+CO2+H2O= Na2CO3+H2SiO3↓；②a.玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钠反应，选项a错误；
b.石英中含有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钠反应，选项b错误；
c.三氧化二铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，选项c错误；
d.铁坩埚含有铁，铁与氢氧化钠不反应，选项d正确。
故答案为：d；
（3）根据硅与NaOH反应的化学方程式Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑可写出其离子方程式为Si+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑；
计算溶液中硅酸盐的物质的量浓度需要根据化学方程式进行计算：
Si+2NaOH+H2O═ Na2SiO3+ 2H2↑
28g 1mol 2mol
m（Si） n1（Na2SiO3） 0.1 mol
m（Si）= =1.4g，
n1（Na2SiO3）= =0.05mol，
粗产品中SiO2的质量为m（SiO2）=20.0g﹣11.4g﹣1.4 g=7.2g；
SiO2+2NaOH═ Na2SiO3+H2O
60g 1mol
2g n2（Na2SiO3）
n2（Na2SiO3）= =0.12mol，
则n（Na2SiO3）=n1（Na2SiO3）+n2Na2SiO3）=0.12mol+0.05mol=0.17mol，
硅酸盐的物质的量浓度为 =0.17mol/L；（4）①Na还原CCl4的反应属于置换反应，但Cl2与H2O反应生成HCl和HClO，不是置换反应，故①错误；②Na2SiO3溶液与SO3的反应，说明酸性H2SiO3比H2SO4弱，则可用于推断Si与S的非金属性强弱，故③正确；③钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物分别为Na2O2、Li2O，阴阳离子数目比均为1：2，故④正确。
故答案为：②③。
【分析】（1）二氧化硅属于酸性氧化物，能与碱反应，与碱性氧化物反应，与弱酸盐反应。特性：只能与氢氟酸反应。
（2）根据元素周期律，碳的非金属性大于硅，所以碳酸的酸性强于硅酸，所以向硅酸盐水溶液中通入二氧化碳气体可以制备硅酸。二氧化硅也是制玻璃的原料，发生的反应有： SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ ， SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 。
（3）硅元素位于周期表的14号元素，13号元素为铝，所以两元素有相似之处，短周期中，唯一和碱反应生成氢气的金属为铝，非金属为硅。
19．【答案】（1）SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O
（2）SiO2+Na2CO3 {#mathmL#}{#/mathmL#} Na2SiO3+CO2↑；Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓；D
（3）50%
【解析】【解答】解：含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A为Si，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，则C为SiO2，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D为Na2SiO3，（1）二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅与水，反应方程式为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O，
故答案为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O；（2）①将SiO2与纯碱混合高温熔融时反应生成Na2SiO3，同时还生成B的最高价氧化物E，则E为CO2，B为C，将全部的CO2与全部的Na2SiO3在足量的水中混合后，生成了含A的化合物F为H2SiO3，反应方程式为：SiO2+Na2CO3 {#mathmL#}{#/mathmL#} Na2SiO3+CO2↑；Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓，
故答案为：SiO2+Na2CO3 {#mathmL#}{#/mathmL#} Na2SiO3+CO2↑；Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓；②普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚、瓷坩埚中的二氧化硅以及氧化铝坩埚高温下都能与氢氧化钠反应，故选D，
故答案为：D；（3）首先要仿照Na2CO3与SiO2的化学反应确定CaCO3与SiO2的化学反应，然后要找出CaCO3+SiO2 {#mathmL#}{#/mathmL#} CaSiO3+CO2↑和CaCO3 {#mathmL#}{#/mathmL#} CaO+CO2↑两个化学反应中n（CaCO3）与n（CO2）的关系：n（CaCO3）=n（CO2）．生成标准状况下CO2气体11.2L，其物质的量= {#mathmL#}{#/mathmL#} =0.5mol，
m（CaCO3）=0.5mol×100g/mol=50g
样品中碳酸钙的质量分数： {#mathmL#}{#/mathmL#} ×100%=50%
故答案为：50%．
【分析】含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A为Si，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，则C为SiO2，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D为Na2SiO3，由此分析解答．
20．【答案】（1）Al2O3.2SiO2.2H2O
（2）水泥厂、玻璃厂；SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
【解析】【解答】解：（1）铝的氧化物为Al2O3，硅的氧化物为SiO2，氢的氧化物为H2O，则根据活泼金属氧化物．较活泼金属氧化物．SiO2．H2O得顺序可知，[Al2Si2O5（OH）4]可改成Al2O3.2SiO2.2H2O，
故答案为：Al2O3.2SiO2.2H2O；（2）水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅，反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案为：水泥厂、玻璃厂；SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O．
【分析】（1）根据化学式改写成相应的氧化物得形式，按照活泼金属氧化物．较活泼金属氧化物．SiO2．H2O得顺序来书写，并要遵守原子守恒来分析解答；（2）水泥厂、玻璃厂属于硅酸盐工业；玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅；