课后提升训练 十七无机非金属材料的主角硅(30分钟50分)一、选择题(本题包括6小题，每小题5分，共30分)1.如图所示，用胶头滴管向用石蜡围成的“化学”凹槽内注入某溶液，即可在玻璃上刻蚀出“化学”的字样，则该溶液是()A.盐酸 B.氢氟酸C.烧碱 D.饱和食盐水【解析】选B。氢氟酸可与二氧化硅反应：SiO2+4HFSiF4+2H2O，运用这个反应，在玻璃上进行刻蚀可制成毛玻璃和雕花玻璃等。【补偿训练】下列关于硅的说法中，不正确的是()A.硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体B.单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应【解析】选C。硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅原子与碳原子最外层电子数相同，晶体结构相似，但硅晶体比金刚石的硬度小，熔点低；硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。2.将足量CO2气体通入Na2SiO3溶液中，然后加热蒸干所得溶液，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是()A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2【解析】选A。将足量CO2气体通入Na2SiO3溶液中，发生反应2CO2+Na2SiO3+2H2OH2SiO3+2NaHCO3。加热蒸干、高温灼烧时发生反应H2SiO3H2O+SiO2，2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O，SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2。各物质间存在如下关系：H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2，2NaHCO3Na2CO3SiO2。由上述关系可知，最后所得的固体物质是Na2SiO3。【补偿训练】CO2通入下列各溶液中，不可能产生固体的是()A.CaCl2溶液B.石灰水C.饱和Na2CO3溶液D.Na2SiO3溶液【解析】选A。A项，CO2通入CaCl2溶液中，CO2与CaCl2不发生反应。B项，酸性氧化物能与碱发生反应，故有反应Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O发生。C项，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，发生反应NaCO3+CO2+H2O2NaHCO3，因为在相同温度下，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，故会析出NaHCO3固体。D项，因为H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以CO2通入Na2SiO3溶液中会发生反应生成白色胶状沉淀H2SiO3，该反应为Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3。3.(2017太原高一检测)下列说法正确的是()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】选B。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SiO2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。4.近年来科学家才得知大多数古瓷中所用颜料为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为+2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A.可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B.性质稳定，不易脱色C.易溶于强酸和强碱D.x等于6【解析】选C。BaCuSi2Ox中Ba为+2价，Cu为+2价，Si为+4价，O为-2价，由化合价规则：(+2)+(+2)+2(+4)+(-2)x=0，得x=6，则用氧化物形式表示硅酸铜钡为BaOCuO2SiO2，A、D项正确；由题干信息可知硅酸铜钡性质稳定，不易脱色，故B项正确，C项错误。【补偿训练】昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()A.CaOMgOSiO2H2OB.2CaO5MgO8SiO2H2OC.2CaOMgOSiO22H2OD.5CaO2MgO8SiO2H2O【解析】选B。根据昆仑玉的化学式，将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式，再调整各氧化物前的计量数并使其原子组成与昆仑玉的化学式一致，可得昆仑玉用氧化物的形式表示为2CaO5MgO8SiO2H2O。5.有下列四个变化：Na2CO3Na2SiO3，SiO2H2SiO3，Na2SiO3Na2CO3，Ca(NO3)2CaSiO3，其中不能通过一步反应实现的是()A.B.C.D.只有【解析】选D。Na2CO3可以和SiO2在高温下反应得到Na2SiO3；SiO2是不溶于水的酸性氧化物，不能和水反应生成H2SiO3；向Na2SiO3溶液中通入适量的CO2可得到Na2CO3；Ca(NO3)2溶液和Na2SiO3溶液反应可得到CaSiO3。【补偿训练】下列变化中不能一步实现的是()A.H2SiO3SiO2B.SiO2H2SiO3C.SiSiO2D.SiO2Si【解析】选B。H2SiO3不稳定，加热分解可生成SiO2；Si加热时可与O2反应生成SiO2；高温下SiO2可与C反应生成Si，A、C、D项正确；SiO2不溶于水，也不能直接与水反应生成H2SiO3。6.(2017揭阳高一检测)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不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸B.在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2C.SiO2熔点比CO2高D.CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶【解析】选D。SiO2与CO2的结构不同，SiO2的熔点高，硬度大，既不溶于水也不能与水直接反应生成H2SiO3，但不能证明H2CO3酸性比H2SiO3强，A、C错；反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2是在高温下进行，因为CO2为气体，脱离反应体系而使反应得以进行，但不能证明H2CO3与H2SiO3的酸性强弱；CO2通入Na2SiO3溶液生成H2SiO3，符合强酸制弱酸规律，符合题意。【补偿训练】下列说法中不正确的是()A.因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐B.CO2通入硅酸钠溶液可以得到硅酸胶状沉淀C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D.氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸【解析】选A。酸酐是含氧酸脱去一分子或几分子水后剩余的部分，与其水溶性无关，SiO2是H2SiO3的酸酐，故A项错误；B项发生的反应是Na2SiO3+CO2(少量)+H2OH2SiO3+Na2CO3；D项发生的反应是SiO2+4HFSiF4+2H2O。二、非选择题(本题包括2小题，共20分)7.(8分)欲除去下表中固体物质中的杂质(括号内物质为杂质)，请选择下面提供的试剂和操作，并将序号填在表内。供选试剂：A.盐酸；B.烧碱溶液；C.氧气；D.水；E.CO2；F.不用其他试剂。供选操作：加热；加热熔融；过滤；蒸发结晶。含杂质的物质所加试剂主要操作(1)SiO2(NaHCO3)(2)SiO2(CaCO3)(3)SiO2(Si)(4)NaCl(SiO2)【解析】(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶解，然后过滤。(2)除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解，然后再过滤。(3)除去SiO2中的Si可用加热法，Si+O2SiO2。(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水，所以除去NaCl中的SiO2可先溶解过滤，然后蒸发结晶。答案：(1)D(2)A (3)C(4)D【补偿训练】氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料，属于新型功能性陶瓷产品，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1 300时反应获得。(1)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：_。(2)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及氯化氢，反应的化学方程式为_。(3)沸石是一种含结晶水的、具有多孔结构的铝硅酸盐，化学式为Na2Al2Si3O10(H2O)2，若以氧化物形式可表示为_。【解析】(1)根据题目信息可知，Si3N4与氢氟酸反应，因Si3N4中硅元素化合价为+4价，氮元素化合价为-3价，故其生成物应为SiF4和NH3。(2)根据质量守恒，SiCl4与N2、H2在高温下反应时，除生成Si3N4外，另一种生成物为HCl。(3)以氧化物形式表示硅酸盐组成时，应注意氧化物的书写顺序：金属氧化物SiO2H2O，当有多种金属氧化物时则按金属活动性顺序排列，同时要注意原子守恒。答案：(1)Si3N4+12HF3SiF4+4NH3(2)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl(3)Na2OAl2O33SiO22H2O8.(12分)(能力挑战题)含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)在元素周期表中，A位于_族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为_，A与B在原子的电子层结构上的相同点是_。(2)易与C发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是_。(3)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。分别写出生成D和F的化学反应方程式：_。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是_。A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚D.铁坩埚(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的