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课时作业 19 硅酸盐和硅单质
[练基础]
1．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中，正确的是( )
A．右图是常见于汽车中的小摆件“苹果花”，它的动力是以 Si为原料制作的太阳能电池 B．晶体硅主要用途是制造光导纤维 C．硅是地壳中含量最多的元素 D．硅的化学性质很稳定，因此硅在自然界中以游离态形式存在 解析：晶体硅是良好的半导体材料，主要用途是制作太阳能电池、集成电路，A 正确、B 错误；氧是地壳中含量最多的元素，C 错误；硅是亲氧元素，在自然界中以化合态形式存在， D 错误。 答案：A 2．有关硅元素的下列叙述中正确的是( ) A．硅、碳与氢氟酸都不反应 B．硅是构成矿物岩石的主要原料，其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐 C．硅与碳性质都很稳定，都能以游离态存在于自然界 D．晶体硅、石墨都可作半导体材料 答案：B 3．玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是( ) A．氮 B．硫 C．硅 D．氯 解析：玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有硅元素 和氧元素，故选项 C 正确。 答案：C 4．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上 的一项空白。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．晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
高温 Si(粗)＋2CO↑ 蒸馏 SiO2 (5)2C＋SiO2 =====
15．A、B、C、D、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转化关系如下图所示。A 为地壳 中含量仅次于氧的非金属元素的单质。
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请填空： (1)形成单质 A 的元素在化合物中的最高化合价为________。 (2)B和焦炭反应生成 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： (1)A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，说明 A 为 Si，Si在化合物中的最高化 合价为＋4。 (2)B和焦炭反应生成 A 和 E，可推知 B 为 SiO2，E 为 CO，反应的化学方程式为 SiO2＋2C 高温 ===== Si＋2CO↑。
D__________。
(2)写出 A 溶液与 B 溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
高温 Na2SiO3＋H2O。所以 A、B、C 而 SiO2 在高温下可以跟 NaOH发生如下反应：SiO2＋2NaOH =====
的器皿都不能选用，只能用生铁坩埚。 答案：D 8．制备硅单质时，主要化学反应如下： 高温 Si(粗硅)＋2CO↑ ①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭) ===== 高温 SiCl4， ②Si(粗硅)＋2Cl2 ===== 高温 Si(纯硅)＋4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( ) ③SiCl4＋2H2 =====
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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还原 解析：在反应②中 Si元素化合价升高，被氧化。 答案：D
[提素养]
9．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( )
到的 SiHCl3(沸点 33.0℃)中含有少量的 SiCl4(沸点 57.6℃)，根据两者沸点不同，可采用蒸 馏的方法分离；步骤③需要在无水无氧环境下进行，若在有氧环境下，除了有不安全因素外， 产品中的 Si会和 O2 在高温的条件下反应生成 SiO2。
答案：(1)Si SiO2 (2)4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O (3)SiO2－ 3 ＋2H＋===H2SiO3(胶体) (4)Na2O·Al2O3·4SiO2
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 解析：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；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成 Na2SiO3，Na2SiO3 具有很强的黏合性，因此盛有 NaOH 等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞。 答案：B 10．用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是( ) A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10)·3H2O]：CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O B．镁橄榄石(Mg2SiO4)：2MgO·SiO2 C．钾云母(K2H4Al6Si6O24)：K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2 D．高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]：Al2O3·2SiO2·2H2O 答案：C 11．将过量的 CO2 分别通入：①CaCl2 溶液 ②浓 Na2SiO3 溶液 ③Ca(OH)2 溶液 ④饱和 Na2CO3 溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是( ) A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③ 解析：CO2 溶于水：CO2＋H2O H2CO3，H2CO3 的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐 反应的规律，CO2 通入 CaCl2 溶液无明显现象；过量的 CO2 通入浓 Na2SiO3 溶液中有白色沉淀 H2SiO3生成； CO2通入 Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓ ＋H2O，CaCO3＋H2O＋ CO2===Ca(HCO3)2，最终生成 Ca(HCO3)2 而无沉淀；过量 CO2 通入饱和 Na2CO3 溶液中：Na2CO3＋H2O
(4)玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，翡翠的主要成分为 NaAlSi2O6，用氧化物形式表示 为________________________________________________________________________。
(5)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：
①C
②HCl
③过量H2
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C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，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 解析：晶体硅的结构与金刚石相似，是具有正四面体形的空间立体网状结构，所以物理 性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅的化学性质不活泼，但常温下可与 F2、HF和强 碱反应；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；晶体硅是一种非金属单质，虽然它 具有金属光泽。 答案：A 5．下列物质中，导电性介于导体和绝缘体之间的是( ) ①晶体硅 ②金属铝 ③石墨 ④晶体锗 ⑤金刚石 A．只有① B．只有⑤ C．②和③ D．①和④ 解析：Si、Ge均能导电，可作半导体材料；Al是电的良导体；石墨也能导电，但不能作 半导体材料；金刚石不导电。 答案：D 6．下列溶液中①碳酸钠溶液 ②氢氟酸 ③氢氧化钠溶液 ④氯化钠溶液，可以盛放在 玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是( ) A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 解析：①、③项中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的 SiO2 反 应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以 开启。氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶盛放。 答案：A 7．熔融氢氧化钠反应选用的器皿是( ) A．陶瓷坩埚 B．石英坩埚 C．普通玻璃坩埚 D．生铁坩埚 解析：陶瓷的成分中含有 SiO2，石英的成分就是 SiO2，玻璃的主要成分中也含有 SiO2，
步骤②的产物经过冷凝后得到的 SiHCl3(沸点 33.0 ℃)中含有少量的 SiCl4(沸点 57.6 ℃)，提纯 SiHCl3 主要操作的名称是________。
步骤③需要在无水无氧环境下进行，若在有氧环境下，除了有不安全因素外，还可能使
产品中混有杂质________。
解析：
(1)Si是半导体，可用于制造计算机芯片和太阳能电池，光导纤维的主要成分是 SiO2。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，是因为氢氟酸能和 SiO2 反应，反应的化学方程式为 4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O。 (3)工业上利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶后进一步脱水处理可得到硅胶，水玻璃
阳离子各不相同。
阴离子
Cl－、SiO2－3 、OH－、NO－3
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__________，
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＋CO2===2NaHCO3↓，生成的 NaHCO3 溶解度比 Na2CO3 溶解度小而结晶析出，故选 B。 答案：B 12．在含有 NaOH、NaAlO2、Na2SiO3 的溶液中逐滴加入盐酸至过量，其图像正确的是( )
解析：若偏铝酸钠最先与盐酸反应，生成的氢氧化铝会溶于氢氧化钠溶液中；若硅酸钠 最先与盐酸反应，生成的硅酸会溶于氢氧化钠溶液中，因此氢氧化钠最先与盐酸反应，然后 偏铝酸钠和硅酸钠与盐酸反应生成氢氧化铝、硅酸，继续滴加盐酸，氢氧化铝溶解，硅酸不 溶解。综上所述，C 项符合题意。
SiO2 ― ― →Si(粗) ― ― ― ― ― ― →SiHCl3 ― ― ― ― ― ― ― ― →Si(纯)
高温
300 ℃
1000～1100 ℃
写出步骤①的化学方程式：
________________________________________________________________________。