高一化学人教版必修1练习：4_1_2 硅酸盐和硅含解析

高一化学人教版必修1练习：4_1_2 硅酸盐和硅含解析

第2课时　硅酸盐和硅 课后训练案 巩固提升 A组 ‎1.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.陶瓷餐具 B.石英钟表 C.计算机芯片 D.光导纤维 解析:硅是半导体材料,可用于制造计算机芯片;石英钟表、光导纤维都以SiO2作原料制成。‎ 答案:C ‎2.镁橄榄石(2MgO·SiO2)中的阴离子是(　　)‎ A.SiO‎3‎‎2-‎ B.SiO‎4‎‎4-‎ ‎ C.SiO‎5‎‎4-‎ D.SiO‎6‎‎4-‎ 解析:2MgO·SiO2表示成盐的形式为Mg2SiO4。因此阴离子为SiO‎4‎‎4-‎。‎ 答案:B ‎3.歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐,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BaO·CuO·2SiO2‎ B.性质稳定,不易褪色 C.易溶解于强酸和强碱 D.x等于6‎ 解析:根据化合物中元素化合价代数和等于零的原则,2+2+2×4=2x,所以x=6;BaCuSi2O6可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2;硅酸铜钡属于硅酸盐,不溶于强酸,由于古瓷中所用颜料能长时间保留原来颜色,所以硅酸铜钡的性质稳定,不易褪色。‎ 答案:C ‎4.下列对晶体硅的叙述中正确的是(　　)‎ 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,它性质稳定,不与碱液反应 D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电 答案:A ‎5.有关硅元素的下列叙述中正确的是(　　)‎ A.单质硅性质稳定,常温时硅不与强碱溶液反应 B.硅与任何酸都不反应 C.硅是构成矿物岩石的主要原料,其化合态几乎全部是硅石和硅酸盐 D.硅的性质很稳定,能以游离态存在于自然界 答案:C ‎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 解析:Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl;H2SiO3SiO2+H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。‎ 答案:C ‎7.2015年11月16日,国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单,“天河二号”以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度,连续第六次成为全球最快的超级计算机。制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　)‎ A.水晶项链是硅酸盐制品 B.硅单质广泛用于光纤通信 C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品 D.硅酸钠可用于制备木材防火剂 解析:水晶和光导纤维的主要成分都是SiO2,故A、B项不合题意;盐酸与SiO2不反应,利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,故C不正确。‎ 答案:D ‎8.下列说法不正确的是(　　)‎ A.陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成的 B.高纯单质硅可以制成光电池,将光能直接转换为电能 C.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 D.向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2,然后蒸发结晶,最后灼烧,得到Na2CO3、SiO2‎ 解析:向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2时发生反应Na2SiO3+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3,蒸发结晶可得H2SiO3、NaHCO3,灼烧时二者分解生成SiO2、Na2CO3,进而发生反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,故灼烧后得Na2SiO3,D项错误。‎ 答案:D ‎9.导学号98980066A、B、C、D、E五种含硅元素的物质,相互转化关系如图所示:‎ ‎(1)推断A~E的化学式:A　　　　,B　　　　,C,D　　　　,E　　　　。 ‎ ‎(2)写出①BA的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②AC的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解析:B在空气中燃烧生成D,B可能为Si,B和D都能与NaOH溶液反应生成A,则A为Na2SiO3,A和盐酸反应生成C,C为H2SiO3,H2SiO3受热分解又生成SiO2,证明B为Si,E为CaSiO3。‎ 答案:(1)Na2SiO3　Si　H2SiO3　SiO2　CaSiO3‎ ‎(2)①Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑‎ ‎②SiO‎3‎‎2-‎+2H+H2SiO3(胶体)‎ ‎10.根据要求回答下列问题。‎ ‎(1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式。‎ 钾云母的化学式为K2H4Al6Si6O24,其简单氧化物形式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 普通玻璃的化学式为Na2CaSi6O14,其简单氧化物形式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 石棉的化学式为CaMg3Si4O12,其简单氧化物形式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)长石的化学式为KAlSi3Ox,x=　　　　。 ‎ ‎(3)设计实验检验硅酸盐具有防火性。‎ ‎①取两块滤纸,分别浸入蒸馏水和饱和硅酸钠溶液中,使之充分吸湿,浸透,取出稍沥干(不再滴液体)后,同时分别在酒精灯外焰点燃,实验现象:放入蒸馏水吸湿的滤纸在酒精灯火焰上首先变干,然后又　　　　;而放入饱和硅酸钠溶液中的滤纸在酒精灯火焰上仅是　　　　,并不　　　　。 ‎ ‎②实验结论:硅酸钠的水溶液可以用作木材或滤纸的　　　　　　。 ‎ ‎③浸过硅酸钠溶液的织物不容易燃烧的原因是 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎　。 ‎ 解析:(1)改写氧化物时,元素种类不变,原子个数不变,元素化合价不变。(2)根据元素化合价代数和等于零,确定氧原子个数。钾、铝、硅的化合价分别为+1价、+3价、+4价,得:1+3+3×4=2x,x=8。(3)硅酸钠耐高温。‎ 答案:(1)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O　Na2O·CaO·6SiO2　CaO·3MgO·4SiO2‎ ‎(2)8‎ ‎(3)①燃烧　变干　燃烧　②防火剂　③硅酸钠具有耐高温性,浸泡过硅酸钠溶液的织物在高温时,蒸发水,硅酸钠附着在织物表面,阻止了空气中氧气与织物接触,故不能燃烧 B组 ‎1.下面关于硅的叙述中,正确的是(　　)‎ A.硅的非金属性比碳的强,只有在高温下才能与氢气发生化合反应 B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在 D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料 解析:硅的非金属性比碳的弱,A项错;硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,排名前四位的元素是O、Si、Al、Fe,所以B项错;硅在自然界中是以化合态存在的,所以C项也错。‎ 答案:D ‎2.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.硅的含量居第二位,在地球上有丰富的单质硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅 B.硅相对于氢气便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是有开发价值的燃料 C.存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞 D.硅是一种良好的半导体材料,所以是制造光导纤维的基本原料 答案:B ‎3.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为:‎ ‎①SiO2+2CSi+2CO↑‎ ‎②Si+2Cl2SiCl4‎ ‎③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl 下列对上述三个反应的叙述中,错误的是(　　)‎ A.①③为置换反应 B.②为化合反应 C.①②③均为氧化还原反应 D.三个反应的反应物中硅元素均被还原 解析:反应①③中硅元素被还原,反应②中硅元素被氧化,D错误。‎ 答案:D ‎4.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式:‎ ‎①镁橄榄石(Mg2SiO4):　　　　　　　　　　; ‎ ‎②高岭石[Al2Si2O5(OH)4]:　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式,请继续改写以下物质:‎ HNO3:　　　　　　　　;HCOOH:　　　　　　　　; ‎ KAl(SO4)2·12H2O:　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 通过以上改写可知,HNO3对应的酸性氧化物为　　　　,HCOOH在浓硫酸的作用下可制　　　　气体(浓硫酸可以将某些物质中的H和O元素按照2∶1的比例脱去)。 ‎ ‎(3)已知在一定条件下,Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以看作是FeCl2·2FeCl3。类似地,碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8,则它可以看作是　　　　　　　　。 ‎ 解析:(1)将硅酸盐改写成氧化物时,根据改写规律,判断出各元素的化合价,找出各种形式的氧化物,并依据金属活动性,依次为金属氧化物→SiO2→H2O。‎ ‎(2)类比将硅酸盐改写成氧化物的形式,HNO3中氮元素为+5价,相应的氧化物为N2O5,所以需要将化学式中各原子个数都扩大2倍,可以得到如下氧化物的形式:N2O5·H2O。酸酐是酸脱水后的产物,所以HNO3的酸酐为N2O5。HCOOH可以写成CO·H2O的形式,在浓硫酸作用下脱水形成CO。‎ KAl(SO4)2·12H2O中K为+1价,相应的氧化物为K2O,Al为+3价,相应的氧化物为Al2O3,S为+6价,相应的氧化物为SO3,因为化学式中Al和K都只有1个,所以需要先将化学式中所有的原子个数都扩大2倍,然后再改写成氧化物的形式:K2O·Al2O3·4SO3·24H2O。‎ ‎(3)碘单质具有弱氧化性,只能将Fe氧化成+2价的铁,即Fe3I8中铁元素全部以FeI2形式存在,其余的碘则以碘单质的形式存在,即3FeI2·I2。‎ 答案:(1)①2MgO·SiO2　②Al2O3·2SiO2·2H2O ‎(2)N2O5·H2O　CO·H2O　K2O·Al2O3·4SO3·24H2O　N2O5　CO ‎(3)3FeI2·I2‎ ‎5.导学号98980067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→SiO2→H2O,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)Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O ‎6.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究,他们以课本为基础,查阅资料得到以下可供参考的信息:‎ ‎①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si;‎ ‎②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物;‎ ‎③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4;‎ ‎④Si和SiO2均不能与稀硫酸反应;‎ ‎⑤SiH4在空气中自燃。‎ 他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应;再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤、洗涤、干燥、最后称量……在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题:‎ ‎(1)该小组“实验室制Si”的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)写出②的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)该过程中产率比预期低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)你估计“在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是什么?请用必要的文字和化学方程式予以说明。 ‎ ‎ ‎ ‎　。 ‎ 解析:还原性弱的碳能制还原性强的硅是由于反应为高温下的气相反应,其化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑,镁和SiO2按8∶5的质量比反应,产物中有MgO,根据质量守恒推知另一种产物为Mg2Si,所以总反应为SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。同时在此过程中一部分硅转化生成了Mg2Si,所以产率比预期的低。向其中加入稀硫酸时,产生的气体为SiH4,其在空气中能够自燃,即SiH4+2O2SiO2+2H2O。‎ 答案:(1)2C+SiO2Si+2CO↑‎ ‎(2)SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si ‎(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁 ‎(4)SiH4能自燃,而有爆鸣声和火花就是由SiH4的自燃引起的,SiH4+2O2SiO2+2H2O ‎