无机非金属材料的主角——硅 第一课时
1、关于二氧化硅，下列叙述不正确的是( )
A．水晶的成分是二氧化硅
B．二氧化硅晶体中不存在单个SiO2分子
C．二氧化硅溶于水且显酸性
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
2、光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息科学迅猛发展。光导纤维的主要成分是( )
A．CaCO3
B．SiO2
C．Na2SiO3
D．CaSiO3
3、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．在高温下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
C．SiO2熔点比CO2高
D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀
4、60 g石灰石在高温下与23 g石英反应产生的气体在标准状况下的体积是( )
A．5.6 L
B．11.2 L
C．13.44 L
D．6.72 L
5、化合物A、D、F是中学化学中常见的物质，化合物B、C、E中含有两种相同的元素。这些化合物之间存在下列关系。其中A和B的反应是一种重要的化工生产中的主要反应之一。21世纪教育网版权所有
(1)在A、C、F中含有的相同元素是________。
(2)化合物C的化学式是________，化合物A的水溶液显________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(3)C的水溶液和D能否发生反应________(填“能”或“否”)，理由是__________。
6、把河沙(主要成分是SiO2)跟镁粉按一定质量比(质量比约大于15∶24)混合均匀，装入试管中加热大约一分钟后发生剧烈反应，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硅的气态氢化物。21教育网
(1)写出河沙与镁粉在加热时反应的化学方程式：__________________________，该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。21cnjy.com
(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是(填化学式)____________；
(3)写出产生“爆炸声”的化学方程式：_____________________________________
________________________________________________________________________。
参考答案及解析
1、C
【解析】CO2通常状况下为气体，与SiO2物理性质相差很大；SiO2晶体不溶于水，也不能与水反应生成H2SiO3；SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体，不存在单个SiO2分子。21·cn·jy·com
4、C
【解析】石灰石在高温下，即使不与SiO2反应，也可完全把CO2释放出来，故存在CaCO3～CO2。
5、(1)Na
(2)Na2SiO3 碱
(3)能 硅酸的盐能在水溶液中与CO2反应生成比碳酸酸性更弱的硅酸
【解析】此题突破点为A＋BC＋D，A、D是常见物质且该反应为一种重要的化工生产的主要反应之一，即Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，然后再根据其他关系推出。
6、(1)SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si 放热
(2)SiH4
(3)SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
【解析】在做此题时首先应注意河沙和镁粉的质量比和物质的量之比的关系以及按此物质的量比例应发生何种反应。其次应注意，一些反应产物的信息，如在空气中能自燃的硅的气态氢化物等信息。另外要注意对实验的一些现象描述的特殊含义，如爆炸声应为剧烈的放热反应。www.21-cn-jy.com
无机非金属材料的主角——硅 第二课时
1、高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别是( )
A．7、2
B．5、4
C．6、3
D．3、6
2、据报道我国科学家研制出一种新型的“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是( )2·1·c·n·j·y
A．它耐高温，抗氧化
B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定的熔点
D．它是一种新型无机非金属材料
3、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，具有防腐蚀性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
4、下列对晶体硅的有关叙述正确的是( )
A．晶体硅和金刚石的物理性质相似
B．硅在地壳中含量居第二位，可以以游离态存在于自然界中
C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但它的提炼工艺复杂，价格昂贵
D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电
5、材料与化学密切相关，下表中对应关系错误的是( )
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、下列变化，不能一步实现的是( )
A．Na2SiO3→H2SiO3
B．H2SiO3→SiO2
C．SiO2→H2SiO3
D．SiO2→Na2SiO3
7、月球上有丰富的绿柱石(绿宝石)矿藏，其主要化学成分为BenAl2Si6O18。也可用氧化物形式表示为nBeO·Al2O3·6SiO2，其n值为( )21教育网
A．1
B．2
C．3
D．4
8、氮化硅(N显－3价，Si显＋4价)是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用纯硅与纯N2在1 300℃时反应获得。www.21-cn-jy.com
(1)画出N的原子结构示意图________________，氮化硅的化学式为________________。
(2)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：____________________________________________________。
(3)现用四氯化硅与氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为______________________________________________________。
9、有三种透明、不溶于水的坚硬固体，A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体的密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后，为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸。将B与石灰石、纯碱按比例混合加热后得到C，C在高温时软化，无固定熔点。【来源：21·世纪·教育·网】
(1)A为__________，有关反应的化学方程式_________________________________；
(2)B为__________，有关反应的化学方程式__________________________________；
(3)C为____________________。
10、某科研小组，用含有少量的CaO和Fe2O3的高岭土(主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O)试验新型的净水剂。试验程序如下：21世纪教育网版权所有
已知：Al2O3与纯碱反应的产物是NaAlO2和CO2。试回答下列问题：
(1)写出混合物A、B、滤液C、沉淀D的主要成分：
A．___________；B.___________；C.___________；D.__________。
(2)写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式______________________________，______________________________________________________________。
(3)生成D沉淀的离子方程式为________________________________。
(4)该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有______。
A．玻璃坩埚
B．瓷坩埚
C．氧化铝坩埚
D．铁坩埚
参考答案及解析
1、B
【解析】依据在化合物中正、负化合价的代数和为零，代入数值验证即可。
2、B
【解析】对新情境、新材料的信息题，关键是对信息的解读，弄清材料的性质、特点，再结合所学知识解答。航空材料的特点是轻质、高强度、高可靠性，故A正确，B错；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅陶瓷、碳纤维复合而成的材料属于新型无机非金属材料，C、D正确。21cnjy.com
5、A
【解析】刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C；大理石、石灰石的成分均是CaCO3；普通玻璃和普通水泥均是硅酸盐产品；沙子、石英的成分是二氧化硅。
6、C
【解析】C项由于SiO2既不溶于水也不与水反应，故不能一步实现。
【解析】由N显－3价，Si显＋4价，可写出氮化硅的化学式为Si3N4；联想SiO2与HF的反应，可知该陶瓷与HF反应可生成SiF4，另外H和N结合成NH3。SiCl4和N2在H2气氛中反应，除生成Si3N4外还有HCl。21·cn·jy·com
9、(1)金刚石 C＋O2CO2
(2)石英 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(3)普通玻璃
10、(1)NaAlO2和Na2SiO3 AlCl3和H2SiO3 AlCl3 H2SiO3
(2)Al2O3＋Na2CO3高温,2NaAlO2＋CO2↑ SiO2＋Na2CO3高温,Na2SiO3＋CO2↑
(3)SiO＋2H＋===H2SiO3↓
(4)D
【解析】将土样和纯碱混匀，加热熔融时，土样中的Al2O3和SiO2将与纯碱发生反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，并溶于水中；而CaO、Fe2O3不与纯碱反应而成为残渣。滤液中的偏铝酸盐和硅酸盐与盐酸反应，得到溶于水的铝盐和不溶于水的硅酸。由于陶瓷的成分是硅酸盐，它和氧化铝都会与纯碱反应，因此，在熔融土样时只能选用铁坩埚。
无机非金属材料的主角--硅 综合检测题
第I卷（选择题 共45分）
1．可制造熔化烧碱的坩埚材料是( )
A． Fe
B． Al
C． SiO2
D． Al2O3
2．下列表述正确的是( )
①水晶的主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③建造三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ④金刚石与金刚砂的成分相同 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． ②④
C． ③④⑤
D． ①③⑤
3．下列关于二氧化硅的说法中错误的是( )
A． 同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的
B． 通常状况下，二氧化碳为气态，二氧化硅为固体
C． SiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐
D． SiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体，不仅存在于二氧化硅晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中www.21-cn-jy.com
4．下列离子方程式不正确的是( )
A． 石英与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO32—＋H2O
B． 向氢氧化钠溶液中通入过量CO2：CO2＋2OH－===CO32—＋H2O
C． 向硅酸钠溶液中加入盐酸：2H＋＋SiO32—===H2SiO3↓
D． 向碳酸钙上滴稀硝酸：CO32—＋2H＋===H2O＋CO2↑
5．汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚未发现其自然存在的记载。科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：BaCuSi2Ox，Cu为＋2价)，下列有关“汉紫”的说法中不正确的是( )
A． 用盐的形式表示：BaSiO3·CuSiO3
B． 用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2
C． 易溶于强酸、强碱和水
D． 性质稳定，不易褪色
6．下列试剂贮存方法正确的是( )
A． 氢氟酸用玻璃瓶密封贮存
B． NaOH溶液用磨口玻璃瓶加玻璃塞封存
C． 水玻璃用塑料桶敞口放置
D． 纯碱溶液可用带橡胶塞的玻璃瓶封存
7．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3000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2-1-c-n-j-y
8．下列离子在水溶液中能大量共存的是( )
A． H＋、K＋、HCO3—、Ca2＋
B． OH－、Na＋、Mg2＋、HCO3—
C． Na＋、SiO32—、H＋、Cl－
D． K＋、H＋、Cl－、NO3—
9．能证明二氧化硅是酸性氧化物的是( )
A． 二氧化硅溶于水得到相应的酸
B． 二氧化硅是非金属氧化物
C． 二氧化硅与强碱溶液反应只生成盐和水
D． 二氧化硅与氢氟酸反应
10．二氧化碳通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是( )
A． 氯化钙溶液
B． 石灰水
C． 偏铝酸钠
D． 硅酸钠溶液
11．玻璃的主要成分之一是二氧化硅，赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这种物质是( )【来源：21·世纪·教育·网】
A． 盐酸
B． 氢氟酸
C． 烧碱
D． 纯碱
12．光纤通讯是70年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通讯系统已经投入使用。光纤通讯的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成（ ）
A．石墨
B．二氧化硅
C．氧化镁
D．氧化铝
13．制备单质硅时，主要化学反应如下：
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．②为化合反应
D．三个反应的反应物中硅元素均被氧化
14．不能用磨口玻璃瓶贮存的一组物质是( )
A． 盐酸、硫酸、Fe2(SO4)3溶液
B． NaCl、KCl、AgNO3溶液
C． NaOH溶液、水玻璃
D． MnO2、KClO3、KMnO4固体
15．新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)等称为非氧化物陶瓷，合成这些物质需在高温下进行，在合成工艺中必须注意( )21cnjy.com
A． 通入充足的氧气
B． 可在空气中进行
C． 通入少量氧气
D． 可在氮气氛围中合成
第Ⅱ卷（非选择题 共55分）
16．(6分)氮化硅(氮显－3价，硅显＋4价)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在1300℃时反应获得．
(1)写出氮元素的原子结构示意图____________和氮化硅的化学式________．
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除HF外，它不与其他无机酸反应．试推测该陶瓷被HF腐蚀的化学方程式__________________________________．www-2-1-cnjy-com
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为________________________________． 【来源：21cnj*y.co*m】
17．(9分)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)SiO2是玻璃的成分之一，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。21教育名师原创作品
(2)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途可作________的原料。
(3)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。21*cnjy*com
18．(13分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的氧化物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O，步骤如下：
(1）写出Cu2(OH)2CO3在水中的沉淀溶解平衡方程式 ，溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为 ，试剂①为 (从下列所给字母中选填，下同）
a．KMnO4 b．KI c．H2O2 d．KSCN
(2）写出溶液A到溶液B的离子方程式 _________
(3）试剂②是CuO，还可以是下列的 ，作用是 。
a．CuCl2 b．CuCO3 c．Cu(OH)2 d．CuSO4
(4）沉淀C的化学式为 。
19．(14分)晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2；
③SiHCl3与过量H2在1000～1100°C反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
(1)第①制备粗硅的化学方程式为__________________________ ___________________。
(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0°C)中含有少量SiCl4(沸点57.6°C)和HCl(沸点84.7°C)，提纯SiHCl3的方法为__________________________________。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：
①装置B中的试剂是____ ____，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________。
②装置D中发生反应的化学方程式为_________________________________________。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及______________________________。21·cn·jy·com
20．(13分)为确定HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答： 21*cnjy*com
(1)锥形瓶A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__________________________。
(4)由此可得出的结论是：酸性________>________>________。
参考答案及解析
1．A
【解析】在高温下Al与NaOH反应，而且Al也与O2反应，SiO2、Al2O3在高温下也与NaOH反应，最终坩埚会被损坏，NaOH也会变质，故选A。2·1·c·n·j·y
2．D
【解析】玛瑙的主要成分是二氧化硅；金刚石是碳的单质，金刚砂的成分是SiC。
6．D
【解析】氢氟酸腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装；NaOH与玻璃中的SiO2反应，使玻璃塞与瓶口粘合在一起，无法打开瓶塞；水玻璃敞口放置易与空气中的CO2反应而变质。
7．B
【解析】玻璃没有固定的熔点。
8．D
【解析】A中，H＋＋HCO3—===H2O＋CO2↑；B中，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，HCO3—＋OH－===CO32—＋H2O；C中，2H＋＋SiO32—===H2SiO3↓；只有D中各离子不发生反应。
9．C
【解析】与强碱反应只生成盐和水的氧化物是酸性氧化物，不是所有的非金属氧化物都是酸性氧化物，如CO、NO则不是酸性氧化物，故只有C正确。21世纪教育网版权所有
10．A
【解析】B中少量CO2通入石灰水中发生反应：CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，C中发生反应CO2＋3H2O＋2NaAlO2===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，D中反应为：CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。21教育网
11．B
【解析】因玻璃中含有SiO2，而SiO2能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以可以用氢氟酸来刻蚀玻璃。21·世纪*教育网
【解析】新型无机材料TiC、B4C、Si3N4在高温下均能与氧气发生反应，故应在无氧的环境下合成。
16．(1) Si3N4
(2)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
【解析】由题氮元素显负价(－3)，硅元素显正价(＋4)，可知氮化硅的化学式为Si3N4.氮化硅陶瓷除HF外不与其他酸反应，可联想到SiO2和HF的反应，可知生成SiF4，另外氢和氮结合生成氨气．四氯化硅和氮气在氢气气氛中反应，除生成氮化硅外还有氯与氢的结合生成氯化氢．
17．(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 氢氟酸
(2)防火剂 (3)C SiO2
【解析】 (1)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。
(2)Na2SiO3的水溶液又称“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。
(3)反应中C被氧化，SiO2中的＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。
SiO2＋2CSi＋2CO↑。
(2)根据题中所给混合物中各沸点，SiHCl3沸点最低，可采用分馏(或蒸馏)的方法，将SiHCl3分离出来。【出处：21教育名师】
(3)SiHCl3能与水剧烈反应，应将制得的H2中的水蒸气除去，故装置B中的试剂是浓硫酸。常温下SiHCl3为液体，反应时应使其汽化后再在D处与H2反应，故装置C的烧瓶需加热。制备纯硅的实验成功除所给控制条件外还应排尽体系中的空气，因为SiHCl3在空气中易自燃，H2在加热时与空气反应可能引起爆炸。【版权所有：21教育】
20．(1)盐酸
(2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体
(3)Na2SiO3溶液 SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
(4)HCl H2CO3 H2SiO3
故气体通入Na2SiO3溶液前应用饱和NaHCO3溶液吸收HCl。
