2018届一轮复习苏教版含硅矿物与信息材料学案(1) 17页

考点一　硅酸盐矿物与硅酸盐产品 ‎1．硅酸 ‎[思考]　如何通过实验证明硅酸的酸性比碳酸的弱？‎ 提示：向硅酸钠溶液中通入CO2气体，若溶液变浑浊，说明H2CO3的酸性强于H2SiO3。‎ ‎2．硅酸盐 ‎(1)硅酸钠 ‎①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。‎ ‎②与酸性较硅酸强的酸反应：‎ a．与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。‎ b．与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。‎ ‎③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。‎ ‎(2)硅酸盐组成的表示方法 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。‎ ‎[注意]　(1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。‎ ‎(2)硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。硅胶(mSiO2·nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。‎ ‎3．无机非金属材料 ‎(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。‎ ‎①常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石英、石灰石 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔窑 陶瓷窑 ‎②玻璃生产中的两个重要反应：‎ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；‎ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎(2)新型无机非金属材料 ‎①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。‎ ‎②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。‎ ‎③压电陶瓷：具有压电效应。‎ ‎[注意]　(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。‎ ‎(2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞而使用橡胶塞。‎ ‎1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2016·四川高考)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化(√)‎ ‎(2)(2016·四川高考)pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH、SiO(×)‎ ‎(3)(2016·江苏高考)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(×)‎ ‎(4)(2015·山东高考)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2的离子方程式：SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO(×)‎ ‎(5)(2015·重庆高考)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应(×)‎ ‎2．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是(　　)‎ 选项 俗名 主要成分(化学式)‎ 用途 A 石英 SiO2‎ 集成电路 B 纯碱 Na2CO3‎ 制备玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3‎ 制备硅胶 D 铁红 Fe2O3‎ 用作油漆和涂料 解析：选A　石英主要用于生产玻璃和光导纤维等，晶体硅才用于制作集成电路。‎ ‎3．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2属于两性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞 C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示的转化都是氧化还原反应 解析：选C　SiO2是酸性氧化物，A错误；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。‎ ‎4．(2017·洛阳模拟)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。‎ ‎(1)三硅酸镁的氧化物形式为_________________________________________。‎ ‎(2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是_______。‎ a．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固体 b．Al2O3、MgO和SiO2都是金属氧化物 c．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点 解析：(1)Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为2MgO·3SiO2·nH2O。‎ ‎(2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。‎ 答案：(1)2MgO·3SiO2·nH2O　(2)c 硅酸盐改写成氧化物形式的方法 ‎(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。‎ ‎(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。‎ ‎(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。‎ 考点二　硅、二氧化硅与信息材料 ‎1．硅的性质 ‎(1)硅元素的存在 硅在自然界中全部以化合态的形式存在，主要存在于硅酸盐及岩石中。‎ ‎(2)硅的物理性质 硅晶体的熔点高，硬度大。‎ ‎(3)硅的化学性质 ‎①与氢氟酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；‎ ‎②与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；‎ ‎③与O2反应：Si＋O2△,SiO2。‎ ‎2．硅的工业制法 ‎(1)制取粗硅 工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑。‎ ‎(2)粗硅提纯 ‎①将粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅：Si＋2Cl2高温,SiCl4。‎ ‎②四氯化硅经提纯后，再用氢气还原得到高纯度的硅 SiCl4＋2H2高温,Si＋4HCl。‎ ‎3．硅的用途 作半导体材料，如硅太阳能电池。‎ ‎4．二氧化硅与二氧化碳的比较 ‎(1)物理性质 ‎①熔、沸点：SiO2的熔、沸点比CO2的熔、沸点高。‎ ‎②溶解性：CO2可溶于水，SiO2不溶于水。‎ ‎(2)化学性质 物质 二氧化硅 二氧化碳 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3‎ 与酸反应 只与氢氟酸反应：‎ SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱(NaOH) 溶液反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)‎ CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3‎ 与盐反应 如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑‎ 如与Ca(ClO)2反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 与碱性氧化物反应 如与CaO反应：SiO2＋CaO CaSiO3‎ 如与Na2O反应：CO2＋Na2O=== Na2CO3‎ ‎ (3)主要用途 CO2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。‎ SiO2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。‎ ‎[基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)单质硅常用作半导体材料和光导纤维(×)‎ ‎(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在(√)‎ ‎(3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应(×)‎ ‎(4)SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器(×)‎ ‎(5)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化(×)‎ ‎(6)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化(√)‎ ‎2．SiO2与Na2CO3发生反应：SiO2＋Na2CO3高温,Na2SiO3＋CO2↑，能说明H2SiO3的酸性比碳酸强吗？‎ 提示：不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应的向右进行，与其氧化物对应酸的强弱无关；而强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应。‎ 题点(一)　硅及其化合物的性质 ‎1．下列说法错误的是(　　)‎ A．(2015·安徽高考)SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 B．(2015·江苏高考)下列转化能一步实现：粗硅SiCl4Si C．(2014·江苏高考)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料 D．(2013·广东高考)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅 解析：选AC　既能和酸反应生成盐和水又能和碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物，SiO2与氢氟酸反应不生成盐和水，故SiO2不是两性氧化物，A项错误。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，所以用作半导体材料，与其熔点、硬度无关，故C项错误。‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO2,2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性 B．盛放NaOH溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶 C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2‎ D．由Na2CO3＋SiO2,Na2SiO3＋CO2↑可知，硅酸的酸性强于碳酸 解析：选C　选项A、D的反应在高温下均生成了气体，使平衡正移，致使反应能顺利进行，但不能说明C、Si的还原性强弱，也不能说明H2SiO3与H2CO3酸性的强弱，故错误；NaOH能与玻璃成分中的SiO2反应生成Na2SiO3而使瓶塞粘在一起。由SiO2制取H2SiO3的过程为：‎ SiO2Na2SiO3H2SiO3。‎ ‎3．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)‎ A．2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2SiCl4‎ D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl 解析：选B　工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。‎ 硅及其化合物的特性 ‎1．硅单质的特性 ‎(1)Si的还原性强于C，但C却在高温下还原出Si：SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑。‎ ‎(2)非金属单质与碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。‎ ‎(3)非金属单质一般不能与非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。‎ ‎(4)非金属单质大多为绝缘体，但Si为半导体。‎ ‎2．含硅化合物的特性 物质 一般规律 含硅化合物的特性 SiO2‎ 酸性氧化物一般与水反应生成相应酸 SiO2不溶于水，不与水反应 酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O H2SiO3‎ ‎“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律，H2CO3酸性强于H2SiO3‎ Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓‎ 以下反应不能说明酸性的强弱 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑‎ CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑‎ 无机酸一般易溶于水 硅酸难溶于水 题点(二)　硅单质及其化合物的转化关系 ‎4．下列变化中，不能一步实现的是(　　)‎ A．Na2SiO3―→H2SiO3‎ B．H2SiO3―→SiO2‎ C．SiO2―→H2SiO3‎ D．SiO2―→Na2SiO3‎ 解析：选C　Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。‎ ‎5．(2016·南宁联考)已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。‎ ‎(1)写出B、C两物质的名称：B________，C________。‎ ‎(2)写出D→B的化学方程式：____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)写出B→C的离子方程式：_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：灰黑色有金属光泽的固体单质A能与O2反应，能与NaOH溶液反应，且A由氧化物D与碳高温下制得，故A为Si，依据各物质间的转化关系进而推知B为Na2SiO3，C为H2SiO3，D为SiO2。‎ 答案：(1)硅酸钠　硅酸 ‎(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ‎(3)SiO＋H2O＋CO2===CO＋H2SiO3↓‎ 含硅化合物间的重要转化关系 ‎①SiO2 ＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ‎②Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓‎ ‎(或SiO＋2H＋===H2SiO3↓)‎ ‎③H2SiO3H2O＋SiO2‎ 上述转化关系是含硅化合物推断题的重要突破口。‎ ‎[课堂巩固练]‎ ‎1．4G网络让手机“飞”起来了。手机芯片的核心是硅板，其成分是(　　)‎ A．SiO2　　　　　　　　　 　B．Si C．H2SiO3 D．Na2SiO3‎ 解析：选B　手机芯片的核心是硅板，其成分是Si单质，故选项B正确。‎ ‎2．(2017·湖北八校联考)如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是(　　)‎ A．CO2是形成酸雨的主要物质 B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物 C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH>0，高温有利于该反应自发进行 D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 解析：选C　硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项错误；CO2不属于大气污染物，B项错误；CO2(g)＋C(s)2CO(g)为熵增的吸热反应，当ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项正确；实验室不能用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，包裹在大理石的表面，会阻止大理石与稀硫酸接触，使反应停止，D项错误。‎ ‎3．高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：‎ SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑‎ B．步骤①②③中生成或消耗1 mol Si，转移2 mol电子 C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，可通过蒸馏提纯SiHCl3‎ 解析：选D　A项，高温下SiO2与C反应生成Si和CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，错误；B项，步骤①中生成1 mol Si，转移4 mol电子，步骤②中生成1 mol SiHCl3，消耗1 mol Si，转移2 mol电子，步骤③中生成1 mol Si，转移2 mol电子，错误；C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，错误；D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法分离，正确。‎ ‎4．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。‎ ‎(1)下列物质不属于硅酸盐的是________。‎ A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 ‎(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为______________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。‎ ‎(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。‎ 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)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。‎ 解析：(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2、Al2O3和Na2CO3在高温下反应分别生成Na2SiO3、NaAlO2和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。‎ 答案：(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2‎ ‎5．在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质。‎ 据此填写：‎ ‎(1)B的化学式是________，目前在现代通讯方面B已被用作__________主要原料。‎ ‎(2)B和a溶液反应的离子方程式是___________________________________________。‎ ‎(3)A和a溶液反应的离子方程式是_________________________________________。‎ ‎(4)C和过量盐酸反应的离子方程式是______________________________________。‎ 解析：A是一种固体单质，且常作半导体材料，则A是Si，所以B为SiO2，由图中转化关系可知E为H2SiO3，a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，由于F是最轻的气体单质，则F为H2，Si与NaOH溶液反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑，SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。‎ 答案：(1)SiO2　光导纤维 ‎(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ‎(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑‎ ‎(4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓‎ ‎[课下提能练]‎ 一、单项选择题 ‎1．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角，下面几种物质中含有硅单质的是(　　)‎ 解析：选C　A．玛瑙的主要成分是二氧化硅，错误；B.光导纤维的主要成分是二氧化硅，错误；C.太阳能电池板的主要成分是硅单质，正确；D.水晶的主要成分是二氧化硅，错误。‎ ‎2．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)‎ 选项 材料 主要化学成分 A 刚玉、金刚石 三氧化二铝 B 大理石、石灰石 碳酸钙 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐 D 沙子、石英 二氧化硅 解析：选A　金刚石的化学成分是碳，A项错误。‎ ‎3．据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是(　　)‎ A．它耐高温抗氧化 B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆 C．它没有固定的熔点 D．它是一种新型无机非金属材料 解析：选B　由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种材料能增加韧性，故质地不会较脆，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，由碳化硅、高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。‎ ‎4．下列有关硅的叙述中，正确的是(　　)‎ A．工业上通常以SiO2为原料，用氧化剂与其反应制备单质硅 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：选D　A项，工业上制单质Si的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，C为还原剂，错误；B项，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，错误；C项，硅在自然界中都以化合态存在，错误。‎ ‎5．下列说法中正确的是(　　)‎ A．单质氧化物酸或碱盐，硅单质可以按上述关系进行转化 B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系 C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中 D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为Al2O3·SiO2·H2O 解析：选C　A项，Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物酸或碱”不能实现，错误；B项， b→c，c→a均不能通过一步反应实现，错误；C项，二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，正确；D项，硅酸盐可以用盐的形式或氧化物的形式，[Al2Si2O5(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，错误。‎ ‎6．青石棉(crocidolite)是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2‎ ‎。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)‎ A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体 C．青石棉的化学组成可表示为 Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 解析：选B　硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3 mol电子，而还原产物只有NO，故能使1 mol HNO3被还原。‎ ‎7．(2017·九江模拟)蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．沉淀X的成分是SiO2‎ B．将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤，可得到红色颜料Fe2O3‎ C．在溶液Y中加入过量的NaOH溶液，过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2‎ D．溶液Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋‎ 解析：选B　向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和H＋的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入过量NaOH溶液，将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B错误。‎ 二、不定项选择题 ‎8．下列转化关系中，不能通过一步反应实现的是(　　)‎ A．SiO2→Na2SiO3　　　 　B．C→CO C．SiO2→H2SiO3 D．CuO→Cu(OH)2‎ 解析：选CD　A中SiO2可与NaOH反应生成Na2SiO3；B中C与CO2反应可生成CO；C中SiO2不能与水反应，所以不能由SiO2一步制得H2SiO3；D中氧化铜不能与水反应生成氢氧化铜。‎ ‎9．(2016·南京模拟)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图所示)。下列说法正确的是(　　)‎ ‎　A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 C．硅胶吸水后不能重复使用 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应 解析：选B　二氧化硅与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，生成了盐和水，SiO2能与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，没有盐的生成，所以二氧化硅不是两性氧化物，故A错误；Na2CO3溶液呈碱性，二氧化硅能与碱反应生成具有黏合性的硅酸钠，使玻璃塞无法打开，故B正确；硅胶吸附水分后，可通过热脱附方式将水分除去重复使用，故C错误；图中二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠、碳酸钠的反应，硅酸钠与盐酸的反应，硅酸的分解，硅酸的生成，元素的化合价都没有发生变化，是非氧化还原反应，故D错误。‎ ‎10．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B．操作A与操作B完全相同 C．该流程中硅元素的化合价发生改变 D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析：选A　A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，错误。‎ 三、非选择题 ‎11．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。‎ ‎(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成的Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：‎ ‎①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。‎ ‎②假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。‎ 解析：(1)根据原子守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。‎ ‎(2)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑；‎ ‎②由题中条件可知，‎ Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2‎ ‎1 mol 　3 mol　　　 　　1 mol 　 1 mol SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ‎1 mol 　 1 mol　　　 　 　　　　3 mol 由以上数据，循环生产中只能产生3 mol HCl，但HCl的利用率为90%，因此需要增加mol HCl，循环生产中只产生1 mol H2，但H2的利用率为93.75%，因此需要增加mol H2，因此，补充投入HCl和H2的物质的量之比是∶≈5∶1。‎ 答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl ‎(2)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑‎ ‎②5∶1‎ ‎12．某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下：‎ ‎(1)“硅胶”常用作________，也可以用作________的载体。A的结构式为________。‎ ‎(2)制备粗硅的方程式为_________________________________________________。‎ ‎(3)操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为____________________________________。‎ ‎(4)操作Ⅲ，需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是________________________。‎ ‎(5)溶液G用E酸化的方程式为___________________________________。‎ 解析：(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为O===C===O。‎ ‎(2)工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅，用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。‎ ‎(3)操作Ⅰ为过滤，操作Ⅱ为蒸发结晶。‎ ‎(4)MgCl2·6H2O加热脱水制得MgCl2，要在氯化氢气流中进行，氯化氢氛围是防止镁离子水解。‎ ‎(5)Na2SiO3与HCl反应，生成NaCl和H2SiO3。‎ 答案：(1)干燥剂　催化剂　O===C===O ‎(2)SiO2＋2CSi＋2CO ‎(3)过滤　蒸发结晶或蒸发浓缩、冷却结晶 ‎(4)防止镁离子水解 ‎(5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓‎ ‎13．某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。‎ ‎ 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。‎ ‎(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)装置B的作用是______________________________________________________。‎ ‎(3)装置C、D中所盛试剂分别为____________________、________________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)该装置的缺点是__________________________________________________。‎ ‎(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为________。‎ ‎(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验前要通入足够长时间的N2将装置中的空气排尽。(2)根据装置图可知，B装置作安全瓶，防止倒吸。(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成CO也可能生成CO2，所以C装置用来检验CO2，D装置用来检验CO，所以C、D装置中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有CO2又有CO。由于两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4C2CO2＋2CO＋3Si。(4)CO有毒，不能排放到空气中，而该装置缺少尾气吸收装置吸收未反应的CO。(5)18 g SiO2物质的量＝＝0.3 mol,8.4 g焦炭物质的量＝＝0.7 mol，充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，其物质的量＝＝0.6 mol，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则有：‎ SiO2　　＋　　2C　　===　　2CO　＋　Si ‎ 0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 mol Si　　＋　　C　 　===　　SiC ‎ 1 1 1‎ ‎ 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 故Si和SiC的物质的量之比为0.2 mol∶0.1 mol＝2∶1。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，将CO2气体通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，溶液变浑浊，说明酸性H2CO3>H2SiO3。‎ 答案：(1)将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰 ‎ (2)作安全瓶，防止倒吸 ‎(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2＋2CO＋3Si　(4)缺少尾气吸收装置 ‎(5)2∶1　(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸