4.1无机非金属材料的主角-硅[来源:中教网] 一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分) 1．下列说法正确的是(　　)[来源:Z&xx&k.Com] A．光导纤维的主要成分是硅 B．常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃 C．制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英 D．实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液 解析：A项，光导纤维的主要成分是二氧化硅，不正确；C项，制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，不正确；D项，保存氢氧化钠溶液不能用
带玻璃塞的试剂瓶，因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶，时间长了会打不开瓶塞，不正确。 答案：B 2．绿泥石的组成可表示为Al4Si4Ox(OH)y，其中x、y分别为(　　) A．10　8　　　　　　　　 B．7　10 C．8　10　　 D．9　7 解析：据化学式中各元素化合价的代数和为0可知：(＋3)×4＋(＋4)×4＋(－2)·x＋(－2＋1)·y＝0，则有2x＋y＝28。将各选项中x、y的值代入验证，只有A项符合。 答案：A 3．下列离子方程式书写不正确的是(　　) A．SiO2与烧碱溶液作用：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．向烧碱溶液中通入足量CO2：CO2＋OH－===HCO C．晶体硅与烧碱溶液作用：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ D．CaCO3溶于稀硝酸中：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O 解析：SiO2与CO2均具有酸性氧化物的通性，均能与碱作用生成盐和水，A正确；CO2过量时生成碳酸氢盐，B正确；单质硅能与NaOH溶液作用生成Na2SiO3同时放出H2，C正确；D项中CaCO3难溶于水，应写化学式，D错误。 答案：D[来源:中#教#网z#z#s#tep] 4．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高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A．①②　　 B．②③ C．①④　　 D．③④ 解析：硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素。水晶的主要成分为SiO2，②错误。制作光导纤维的原料是石英，而不是高纯硅，③错误。 答案：C 5．某氧化物X难溶于水，能与烧碱反应，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中能生成一种白色的胶状沉淀，则X是(　　) A．SiO2　　 B．Al2O3 C．MgO　　 D．P2O15 解析：SiO2、Al2O3难溶于水且与烧碱反应生成的Na2SiO3、NaAlO2易溶于水，少量Na2SiO3与盐酸反应生成H2SiO3白色胶状沉淀，而少量NaAlO2与盐酸反应生成的Al(OH)3能溶于过量盐酸中，故选A。 答案：A 6．下列变化中不能通过一步反应实现的是(　　) A．Na2SiO3→H2SiO3　　 B．SiO2→SiF4 C．SiO2→H2SiO3　　 D．SiO2→CaSiO3
7．下列说法正确的是(　　) A．将SO2通入Ba(NO3)2溶液中能生成BaSO4沉淀 B．在SiO2＋3CSiC＋2CO↑的反应中，SiO2是氧化剂[来源:中§教§网z§z§s§tep] C．生铁在潮湿的空气中主要发生析氢腐蚀 D．某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体，说明钾盐是K2CO3 解析：SO2通入水中生成H2SO3，H2SO3能被NO氧化成SO，既而生成BaSO4沉淀；分析B项中的化合价，只有C元素价态发生变化，Si元素价态不变，B项错误；Fe在潮湿环境中主要发生吸氧腐蚀，C项错误；KHCO3也能发生该变化，D项错误。 答案：A 8．能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是(　　) A．CO2是气体，SiO2是固体 B．高温下能发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ C．CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水 D．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成 解析：酸性强弱与这种酸的氧化物所处的状态及化学活动性无关，所以A、B都不正确；C是它们的物理性质，只有D项是较强酸制弱酸能够证明。 答案：D 9．某短周期非金属元素的原子核外最外
层电子数是次外层电子数的一半，该元素(　　) A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定 解析：短周期最外层电子数是次外层电子数一半的元素是Li和Si，非金属元素是Si，光导纤维的主要成分为SiO2，其最高价氧化物SiO2能与HF溶液反应，B、C两项错误；Si的非金属性小于C，氢化物的稳定性CH4>SiH4，所以只有A项正确。 答案：A 10．某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物，跟足量的稀盐酸反应，消耗H＋和生成CO2的物质的量之比为6∶5，则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是(　　) A．1∶1　　 B．1∶2[来源:中国教育出版网zzstep.com] C．1∶3　　 D．1∶4 解析：设二价金属碳酸盐的化学式为MCO3，其物质的量为x mol，二价金属酸式碳酸盐的化学式为M(HCO3)2，其物质的量为y mol，则有以下等式：(2x＋2y)∶(x＋2y)＝6∶5，可得x∶y＝1∶2。 答案：B 二、非选择题(本题共4个小题，共50分) 11．(12分)(2012·重庆高考)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。 (1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是________，Q是________，R的电子式为________。[来源:学科网] (2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CO2的实验操作名
称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为________。 (3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L，生成氢气的离子方程式为________，硅酸盐的物质的量浓度为________。 (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 ②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同　③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱　④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。 解析：(1)由性质知Q是氧元素，R是CO2。 (3)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 　 28　　　　　　　　　1　　　 　2 　 1.4 g　　　　　　0.05 mol　　 0.1 mol 　SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 　60　　　　　　 　1 (20.0－11.4－1.4)g 0.12 mol[来源:学科网ZXXK] 即c(Na2SiO3)＝＝0.17 mol·L－1。 (4)
①中Cl2
和水的反应即Cl2＋H2O===HCl＋HClO不是置换反应。[来源:中教网] ②水晶是原子晶体，干冰是分子晶体，故熔化时克服粒子间作用力的类型不相同。[来源:学科网ZXXK] ③Na2SiO3与SO3的反应实质是Na2SiO3和H2SO4反应生成H2SiO3，即H2SO4酸性强，则S的非金属性强。 ④钠在空气中燃烧生成Na2O2 即
，阴、阳离
子数目比为1∶2，Li在空气中燃烧生成Li2O，即
，阴、阳离子数目之比为1∶2。 答案：(1)第二周期ⅣA族　
氧(或O)　
(2)过滤　水(或乙醇) (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑　0.17 mol·L－1 (4)③④ 12．(12分)(2013·湖南师大附中模拟)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：________SiO2＋________C＋________N2________Si3N4＋________CO。 根据题意完成下列各题： (1)配平上述化学反应方程式。 (2)为了保证石英和焦炭尽可能多的转化，氮气要适当过量。某次反应用了20 mol氮气，反应生成了5 mol一氧化碳，则反应中转移电子数为________NA，此时混合气体的平均相对分子质量是________。 (3)分析反应可推测碳、氮气的氧化性：C________N2(填“＞”“＜”“＝”)。 (4)
氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉(Al2O3)，热稳定
性好，化学性质稳定。以下用途正确的是________。 A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等热工设备 B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体 C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机 D．氮化硅陶瓷的开发，将受到资源的限制，发展前途暗淡 解析：(2)
→ 1 mol转移2 mol e－，故生成5 mol CO共转移10 mol e－，此时体系中的气体是CO和剩余的N2，其相对分子质量都是28，故平均相对分子质量是28。 (3)在该反应中，碳为还原剂，N2为氧化剂，故氧化性N2＞C。 答案：(1)3　6　2　1　6　(2)10　28[来源:中&教&网z&z&s&tep][来源:学科网] (3)＜　(4)AC 13．(12分)往100 mL的NaOH溶液中通入CO2充分反应后，在减压和较低温度下，小心地将溶液蒸干，得到白色固体M。通入CO2的体积(标准状况)与M的质量的关系如图所示。 试回答下列问题： (1)A点时，白色固体M的化学式为______
，通入的CO2的体积为______mL(标准状况下，下同)。 (2)C点时，白色固体M的化学式为______，通入的CO2的体积为________mL。 (3)B点时M的组成成分为____________________(用化学式表示)，通入的CO2的体积为________mL。 (4)该NaOH溶液的物质的量浓度为________。
14．(14分)单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450 ℃～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：

相关信息如下： ①四氯化硅遇水极易水解 ②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物 ③有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5  沸点/℃ －57.7 12.
8 － 315 －  熔点/℃ －70.0 －107.2 － － －  升华温度/℃ － － 180 300 162  请回答下列问题： (1)装置A中g管的作用是__________________________________________________ __________________________________________________； 装置C中的试剂是________。 (2)甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。 方案 优点 缺点  甲    乙    (3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：__________________________________________________
__________________________________________________。 (4)SiCl4与H2反应的化学方程式为_______________________________________ __________________________________________________。
答案：(1)平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下　浓硫酸 (2) 方案 优点 缺点  甲 ①收集产品的导管粗，不会堵塞导管②冷凝产品，减少产品损失 ①空气中的水蒸
气进入产品收集装置，使四氯化硅水解 ②尾气没有处理，污染环境  乙 ①有尾气处理装置，注重环保②避免空气中的水蒸
气进入装置 ①产品易堵塞导管 ②没有冷凝装置，产品易损失   (3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j (4)SiCl4＋2H2Si＋4HCl

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