必修1第4章第1节无机非金属材料的主角硅作业附答案.docx
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必修1第4章第1节无机非金属材料的主角硅作业附答案
第1节无机非金属材料的主角——硅作业
1、人们的生活、生产与化学息息相关,下列说法正确的是
A.复旦大学研究的能导电、存储的二维材料二硫化钼是一种新型有机功能材料
B.中国天眼用到碳化硅、芯片用到高纯硅、石英玻璃用到硅酸盐
C.中国歼-20上用到的氮化镓材料是当做金属合金材料使用的
D.石墨烯弹性气凝胶制成的碳海绵可用作处理原油泄漏的吸油材料
2、化学与生产、生活、社会密切相关。
下列有关说法错误的是( )
A.用高纯单质硅制得的光导纤维,可提高信息传输速度
B.碳纤维是一种新型高强度的无机非金属材料
C.研制高性能的耐磨轮胎,可在一定程度上减少PM2.5等细颗粒物的产生
D.开发由二氧化碳制成的全降解塑料,可缓解日益严重的“白色污染”
3、硅及其化合物在材料领域中应用广泛。
下列叙述正确的是( )
A.晶体硅可做光导纤维
B.SiO2可做计算机芯片
C.SiO2可与水反应制备硅胶
D.玻璃、水泥、陶瓷都是硅酸盐产品
4、油炸虾条、薯片等食品,一般包装袋中都有干燥剂。
包装袋中适宜的干燥剂是()
A.碱石灰B.生石灰C.硅胶D.石灰石
5、下列说法正确的是()
A.SiO2溶于水显酸性
B.石灰石是水泥工业和玻璃工业的主要原料之一
C.因为高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2,所以硅酸的酸性比碳酸强
D.SiO2是酸性氧化物,它在常温时不溶于任何酸
6、SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质。
下列说法正确的是( )
A.图中所有反应都不属于氧化还原反应
B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导纤维
C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的,其熔点很高
7、2017年11月21日,长征六号运载火箭将三颗视频卫星成功送入太空轨道,火箭的动力系统采用的是新一代大推力液氧煤油发动机。
下列说法错误的是( )
A.液氧煤油发动机排出的气体无毒无污染
B.煤油是由多种碳氢化合物组成的混合物
C.箭体采用铝合金和碳/环氧复合材料是为了美观
D.卫星上的计算机芯片使用的是高纯单质硅
8、下列关于硅及其化合物的说法不正确的是( )
A.水玻璃可用作木材防火剂
B.硅是制造光导纤维的材料
C.硅是制造太阳能电池的常用材料
D.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
9、光纤通信是一种现代化的通信手段,制造光导纤维的主要原料是()
A.Na2SiO3B.AgC.CaCO3D.SiO2
10、下列反应的离子方程式正确的是( )
A.石英与烧碱溶液共热:
SiO2+2OH﹣
SiO32﹣+H2O
B.在氯化铝溶液中滴加过量的氨水:
Al3++4OH﹣═﹣AlO
+2H2O
C.向氯化铁溶液中加入铁粉:
Fe3++Fe=2Fe2+
D.在氢氟酸中加入石英:
SiO2+4H++4F﹣═SiF4↑+2H2O
11、下列除杂方法正确的是( )
A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去
B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管且加热
C.CO2中含有HCl杂质,可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶
D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤
12、下列有关说法中正确的是( )
A.碳酸、硅酸均是二元弱酸,均能使紫色石蕊变红色
B.硅胶就是硅酸形成的液溶胶
C.SiO2能溶解在NaOH溶液中但不能溶解在氨水中
D.硅、二氧化硅、硅酸对热均很稳定
13、Ⅰ.A是一种常见单质,A、B、C、D之间的转化关系如图,C是一种难溶性物质。
(1)若A是一种金属,则A是________,试写出由A→B的离子方程式____________。
(2)若A是一种_______非金属,则A是________,试写出由B→C的离子方程式_______________________。
Ⅱ.某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数,请你根据下面的提示做出自己的判断。
(1)该微粒是中性微粒,这种微粒的元素符号是____________。
(2)该微粒的还原性很弱,失去1个电子后变为原子,原子的氧化性很强,该单质与水反应的化学方程式_________________________。
(3)该微粒的氧化性很弱,得到1个电子后变为原子,原子的还原性很强,该单质与氧气燃烧所得产物的电子式______________。
(4)该微粒的还原性很弱,失去2个电子后变成原子,其氢化物的结构式______________。
(5)该微粒的符号为X3+,其氢氧化物与强碱反应的离子方程式_________________。
14、①H2SO4、②过氧化钠、③碳酸氢钠、④二氧化硅是常见的物质。
请回答下列问题。
(1)上述四种物质分别加入到紫色石蕊溶液中,溶液变红的是____________(填序号)。
(2)写出H2SO4的电离方程式________________________________。
(3)写出过氧化钠与水反应的化学方程式______________________。
(4)碳酸氢钠可治疗胃酸(0.2%~0.4%的盐酸)过多,反应的离子方程式为__________。
(5)写出二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式_____________。
15、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:
(1)写出流程甲加入盐酸后生成Al3+的离子方程式:
_______________。
(2)写出流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式:
________________。
(3)为了验证滤液B中含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),写出该溶液的一种用途:
_______。
16、现有以下四种物质:
A.SiB.FeCl3C.NaHCO3D.Na2SiO3
请根据题意选择恰当的选项用字母代号填空。
(1)可与KSCN溶液反应,溶液变红的是__________;
(2)常用于焙制糕点,也可用作抗酸药的是___________;
(3)可用于制备硅胶和木材防火剂的是_______________;
(4)可用于制造计算机芯片的是_________________。
17、晶体硅是一种重要的非金属材料。
物质
沸点/℃
SiHCl3
33.0
SiCl4
57.6
HCl
-84
模拟制备纯硅的主要步骤如下:
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+3HCl
SiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。
可能用到的信息如下:
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃;步骤②中粗硅与HCl反应时会生成少量SiCl4。
请回答下列问题:
(1)粗硅与HCl反应完全后,依据上表所示沸点差异提纯SiHCl3,该提纯方法为_____________________________________________。
(2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①依次连接的合理顺序为________(填写字母序号);装置D中g管的作用是________________;装置B中的试剂是________________;装置C中的烧瓶加热的目的是________________。
②装置A中发生反应的化学方程式为____________________________
__________________________________________________________。
③操作时应先打开装置________(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞,理由是_____________________________________________________________。
(3)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质:
将产品用稀盐酸溶解,取上层清液后_______________________________________________。
18、工业上,用二氧化硅与焦炭在高温下反应制Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑,副反应为Si+C
SiC(金刚砂)。
请回答下列问题:
(1)工业上,冶炼粗硅时焦炭的作用是________。
(填序号)
①氧化剂 ②还原剂 ③燃料 ④催化剂
若粗硅中含有较多的碳化硅,主要原因是__________________________________________________________________________。
(2)碳化硅俗名金刚砂,它具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。
若用二氧化硅与焦炭制备金刚砂,产品中混有杂质硅和二氧化硅,主要原因是_______________________________________________________。
(3)某碳化硅样品中混有Si、SiO2。
将20.0g该样品加入到过量的氢氧化钠溶液中,充分反应,收集到2240mL氢气(标准状况),过滤得到11.4gSiC固体,滤液稀释至500mL。
写出有关反应的离子方程式:
________________________________________________________;
稀释后溶液中硅酸钠的物质的量浓度为________。
参考答案
1、【答案】D
【解析】A.有机物是指含碳的化合物,所以二硫化钼不属于有机化合物,故A错误;B.石英玻璃的主要成分为二氧化硅,不是硅酸盐,故B错误;C.金属合金是指一种金属与另一种或几种金属,或非金属经过混合熔化,冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物。
氮化镓是化合物,不属于合金,故C错误;D.石墨烯弹性气凝胶制成的碳海绵,具有吸附性,可用作处理原油泄漏的吸油材料,故D正确;答案:
D。
2、【答案】A
【解析】解:
硅是导电的主要材料,二氧化硅导光的材料,A错误;碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,B正确;耐磨轮胎不会轻易产生橡胶颗粒,可在一定程度上减少PM2.5等细颗粒物的产生,C正确;塑料不能降解,会对环境带来严重危害,而全降解塑料,缓解“白色污染”,D正确;正确选项:
A。
3、【答案】D
【解析】解:
A、硅单质可用来制造太阳能电池,制造光导纤维的主要材料是SiO2,故A错误;B、制造光导纤维的主要材料是SiO2,故B错误;C、SiO2不可能与水反应,制备硅胶通常要用硅酸盐与酸反应,故C错误;D、玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英,水泥的主要原料是黏土、石灰石,陶瓷主要原料是黏土,石英主要成分是二氧化硅、黏土属于硅酸盐,故都属于硅酸盐产品,故D正确;故选D。
4、【答案】C
【解析】解:
食品中常用的干燥剂是生石灰和硅胶,在油炸虾条、薯片等食品中常用的硅胶做干燥剂;答案选C。
5、【答案】B
【解析】解:
A.二氧化硅不溶于水,A错误;B.水泥工业的主要原料是石灰石、黏土和辅助原料,玻璃工业的主要原料是石灰石、纯碱和石英,因此石灰石是水泥工业和玻璃工业的主要原料之一,B正确;C.硅酸的酸性比碳酸弱,C错误;D.二氧化硅是酸性氧化物,它在常温时可溶于氢氟酸中,D错误,答案选B。
6、【答案】C
【解析】图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应,SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应,A错误;光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐,B错误;玻璃没有固定的熔点,D错误。
7、【答案】C
8、【答案】B
【解析】解:
A.硅酸钠的水溶液是水玻璃,硅酸钠不燃烧也不支持燃烧,所以水玻璃可用作木材防火剂,故A正确;B.二氧化硅是制造光导纤维的材料,故B错误;C.硅位于金属和非金属分界线处,是一种半导体材料,所以硅是制造太阳能电池的常用材料,故C正确;D.岩石和矿物中含有硅酸盐、二氧化硅,所以硅是构成一些岩石和矿物的基本元素,故D正确;答案选B。
9、【答案】D
【解析】解:
制造光导纤维的主要原料是二氧化硅,答案选D。
10、【答案】A
【解析】解:
A.石英与烧碱溶液共热生成硅酸钠和水:
SiO2+2OH﹣
SiO32﹣+H2O,A正确;B.在氯化铝溶液中滴加过量的氨水生成氢氧化铝沉淀和氯化铵,B错误;C.向氯化铁溶液中加入铁粉:
2Fe3++Fe=3Fe2+,C错误;D.氢氟酸是弱酸,应该用化学式表示,D错误,答案选A。
11、【答案】B
【解析】A项,SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应;C项,应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,D项,Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。
12、【答案】C
【解析】硅酸难溶于水,不能使指示剂变色,A错误;硅胶是固体,B错误;SiO2可与强碱溶液反应但不与弱碱溶液反应,C正确;硅酸受热易分解,D错误。
13、【答案】Ⅰ.
(1)Al;2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
(2)Si;SiO32-+H2O+CO2=H2SiO3↓+CO32-
Ⅱ.
(1)Ne
(2)2F2+2H2O=4HF+O2
(3)
(4)H-O-H或H-O-O-H
(5)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
【解析】解:
I.从框图可以看出,D是一种氧化物,B是一种钠盐,C是一种难溶性物质,通入CO2能产生沉淀的钠盐主要有偏铝酸盐和硅酸盐,故可初步推断A可能是Si或Al;
(1)若A是一种金属,则A是Al,B为NaAlO2,A→B的离子方程式为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑,故答案为:
Al;2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑;
(2)若A是一种非金属,则A是Si,B为Na2SiO3,C为H2SiO3,B→C的离子方程式为SiO32-+H2O+CO2=H2SiO3↓+CO32-,故答案为:
Si;SiO32-+H2O+CO2=H2SiO3↓+CO32-;
II.
(1)由该单核微粒的结构示意图可知,其原子核外有10个电子,若该微粒是中性微粒,由质子数=核外电子数可知,这种微粒是Ne元素,故答案为:
Ne;
(2)该微粒的还原性很弱,失去1个电子后变为原子,说明该元素的原子含有9个电子,为F元素,F2和水反应生成HF和O2,化学方程式为:
2F2+2H2O=4HF+O2,故答案为:
2F2+2H2O=4HF+O2;
(3)该微粒的氧化性很弱,得到1个电子后变为原子,说明该元素的原子含有11个电子,为Na元素,Na在氧气中燃烧生成Na2O2,Na2O2的电子式为:
,故答案为:
;
(4)该微粒的还原性很弱,失去2个电子后变成原子,说明该元素的原子含有8个电子,为O元素,O元素的氢化物是H2O或H2O2,结构式为:
H-O-H或H-O-O-H,故答案为:
H-O-H或H-O-O-H;
(5)该微粒的符号为X3+,说明是Al3+,Al(OH)3与强碱反应生成偏铝酸盐和水,离子方程式为:
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。
14、【答案】
(1)①
(2)H2SO4=2H++SO42-
(3)2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑
(4)HCO3-+H+═H2O+CO2↑
(5)SiO2+2OH-═SiO32-+H2O
【解析】解:
(1)酸能使紫色石蕊溶液变红色,因此溶液变红的是硫酸。
(2)硫酸是二元强酸,H2SO4的电离方程式为H2SO4=2H++SO42-。
(3)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。
(4)碳酸氢钠可治疗胃酸(0.2%~0.4%的盐酸)过多,与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,反应的离子方程式为HCO3-+H+=H2O+CO2↑。
(5)二氧化硅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。
15、【答案】
(1)2Al+6H+=2Al3++3H2↑
(2)SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
(3)硫氰化钾
(4)NaHCO3;灭火器或制糕点
【解析】解:
由工艺流程甲可知,铝土矿与盐酸反应得固体A和滤液B,则固体A为SiO2,滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等,滤液中加入过量的NaOH,可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁,滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠和NaOH,向滤液D中通入过量二氧化碳,生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠,沉淀F为氢氧化铝,滤液E中含有NaCl、NaHCO3;根据工艺流程乙可知,铝土矿中的Al2O3、SiO2能和氢氧化钠反应,可知固体X为Fe2O3、MgO,滤液Y为硅酸钠、偏铝酸钠,滤液中通入过量二氧化碳,沉淀Z为氢氧化铝、硅酸,滤液K中含有NaHCO3,则
(1)根据以上分析可知流程甲加入盐酸后生成Al3+的离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑。
(2)根据以上分析可知流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。
(3)为了验证滤液B中含Fe3+,可取少量滤液并加入硫氰化钾。
(4)根据以上分析可知滤液E、K中溶质的主要成分是NaHCO3,该碳酸氢钠的用途有作灭火器或制糕点。
16、【答案】
(1)B
(2)C
(3)D
(4)A
【解析】解:
解:
(1)FeCl3可与KSCN溶液络合反应生成血红色物质,故选B;
(2)碳酸氢钠不稳定,受热分解生成碳酸钠和水、二氧化碳,常用于焙制糕点,能够与盐酸反应消耗氢离子,也可用作抗酸药,故选C;
(3)硅酸钠耐高温,不易燃烧,可用于制备硅胶和木材防火剂;故选D;
(4)硅导电性介于导体与绝缘体之间,是良好的半导体材料,可用于制造计算机芯片;
故选:
A.
17、【答案】
(1)蒸馏
(2)①DBCAE 平衡压强(其他合理答案均可) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②SiHCl3+H2
Si+3HCl ③D SiHCl3容易在空气中自燃,实验中要注意先通一段时间H2排尽装置中的空气
(3)先滴加氯水,再滴加硫氰化钾溶液,溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液,出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色,合理答案均可)
【解析】
(1)根据沸点差异可知提纯SiHCl3的方法为蒸馏。
(2)①根据SiHCl3能与H2O强烈反应,故制得的H2要先干燥,再与SiHCl3反应,仪器的连接顺序为DBCAE;装置D中g管的作用是平衡压强,使分液漏斗中液体能顺利滴下;装置B中的试剂为浓硫酸,用于干燥氢气;装置C中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化。
②装置A中SiHCl3、H2发生置换反应,制得纯硅。
③因为SiHCl3容易在空气中自燃,故操作时应先打开装置D中分液漏斗的旋塞,使生成的H2排尽装置中的空气。
(3)用盐酸溶解后,可以检验上层清液中是否含有Fe2+来证明产品硅中是否含微量铁单质。
18、【答案】
(1)②③ 焦炭投料较多
(2)焦炭投料较少
(3)Si+2OH-+H2O===SiO32-+2H2↑、SiO2+2OH-===SiO32-+H2O 0.34mol·L-1
【解析】
(1)在粗硅冶炼中,焦炭作还原剂和燃料,焦炭燃烧提供能量。
若焦炭投料较多,部分碳与硅反应生成碳化硅。
(2)如果制备碳化硅,投入焦炭量较少,二氧化硅、硅会残留在产品中。
(3)n(H2)=
=0.1mol,由Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑知,样品中硅单质的物质的量为0.05mol,质量为0.05mol×28g·mol-1=1.4g,所以样品中二氧化硅的质量为20.0g-1.4g-11.4g=7.2g,物质的量为7.2g÷60g·mol-1=0.12mol,生成的硅酸钠的物质的量为0.05mol+0.12mol=0.17mol,溶液体积为0.5L,故硅酸钠溶液的物质的量浓度为0.34mol·L-1。
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