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- 2021-07-09 发布
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课时作业23 二氧化硅与信息材料
时间:45分钟 满分:100分
一、选择题(每小题4分,共48分)
1.下列说法正确的是( D )
A.我国自主研发的“龙芯1号”CPU芯片与光导纤维是同种材料
B.需要通过化学反应才能从海水中获得食盐和淡水
C.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
D.粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应
解析:晶体硅可用来制芯片,二氧化硅可用来制光导纤维,A项错误;海水蒸发可获得食盐,海水蒸馏可获得淡水,不需要通过化学变化,B项错误;水晶的主要成分是二氧化硅,不是硅酸盐,C项错误;粗硅与氯气在高温条件下生成四氯化硅的反应、四氯化硅与氢气在高温条件下生成单晶硅的反应均是氧化还原反应,D项正确。
2.在一定条件下,下列物质不能和二氧化硅反应的是( C )
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙 ⑧氮气
A.③⑤⑦⑧ B.⑤⑦⑧
C.⑤⑧ D.⑤
解析:根据二氧化硅的化学性质,二氧化硅不与水反应,也不与除氢氟酸外的酸反应,它可与碱性氧化物和强碱反应,高温时可以被炭还原成单质硅。
3.(双选)下列离子方程式书写不正确的是( AD )
A.往NaOH溶液中通入少量CO2:CO2+OH-===HCO
B.H2SiO3与NaOH溶液混合:2OH-+H2SiO3===2H2O+SiO
C.石英砂与烧碱溶液反应制取水玻璃:SiO2+2OH-===SiO+H2O
D.往水玻璃中通入二氧化碳:Na2SiO3+H2O+CO2===H2SiO3↓+2Na++CO
解析:往NaOH溶液中通入少量CO2,生成正盐Na2CO3,CO2过量时才生成NaHCO3,所以A不正确;由于H2SiO3为弱酸,且不可溶,故应写化学式,B正确;石英的主要成分是SiO2,它与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水,所以C也正确;碳酸比硅酸的酸性强,所以往水玻璃中通入CO2可制得硅酸,Na2SiO3和Na2CO3均溶于水,应写成离子形式,并且可以消去Na+,所以D不正确。应写为:SiO+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO。
4.下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是( C )
A.硅在自然界中既有游离态又有化合态
B.高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2,说明硅酸的酸性强于碳酸
8
C.因为玻璃中含有SiO2,所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装NaOH溶液
D.SiO2能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应,所以SiO2是两性氧化物
解析:硅在自然界中只以化合态存在,A错误;碳酸的酸性强于硅酸,B错误;玻璃中含有SiO2,SiO2能与NaOH溶液反应生成黏性很强的硅酸钠溶液,所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装NaOH溶液,C正确;SiO2是酸性氧化物,D错误。
5.下列说法中,不正确的是( B )
A.SiO2和CO2都是酸性氧化物,均可与NaOH溶液反应
B.水晶项链、石英钟都是硅酸盐制品
C.SiO2和CO2在一定条件下,均可与CaO发生反应
D.SiO2不溶于水,而CO2可与水反应,生成H2CO3
解析:水晶项链、石英钟的主要成分都是SiO2,不是硅酸盐制品。
6.假设SiO2晶体中Si原子被Al原子取代,不足的价数由K原子补充。当有25%的硅原子被铝原子取代时,可形成正长石,则正长石的化学组成为( C )
A.KAlSiO4 B.KAlSi2O6
C.KAlSi3O8 D.KAlSi4O10
解析:假设有4个SiO2,则1个Si原子被Al原子取代,被取代的Si的化合价与1个Al和1个K在化合物中的化合价之和相等,所以正长石的化学组成中K、Al、Si原子个数之比为113,即化学式为KAlSi3O8。
7.诺贝尔物理学奖曾授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅,下列关于二氧化硅的说法正确的是( D )
A.二氧化硅是酸性氧化物,因此能与水反应生成硅酸
B.因SiO2不溶于水,故SiO2不是H2SiO3的酸酐
C.二氧化硅制成的光导纤维,由于导电能力强而被用于制造光缆
D.二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
解析:二氧化硅是酸性氧化物,与水不反应,A错误;虽然SiO2不溶于水,不能与水反应生成H2SiO3,但SiO2仍可看作是H2SiO3失去一分子H2O而形成,且SiO2与H2SiO3中硅元素价态相同,故SiO2是H2SiO3的酸酐,B错误;二氧化硅不能导电,C错误;二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应,但能与碳酸钠固体在高温时发生反应生成硅酸钠和CO2,D正确。
8.由下列实验事实得出的结论正确的是( C )
A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3,可知SiO2不是H2SiO3的酸酐
B.由SiO2+2CSi+2CO↑,可知碳的非金属性大于硅
C.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀,可知酸性H2CO3>H2SiO3
8
D.SiO2可与NaOH溶液反应,也可与氢氟酸反应,可知SiO2为两性氧化物
解析:酸酐是指含氧酸失去水生成的酸性氧化物,且酸酐与对应的酸中的非金属元素化合价相同,所以SiO2是H2SiO3的酸酐,A项错误;反应SiO2+2CSi+2CO↑不能说明碳的非金属性比硅强,该反应能发生是因为生成CO气体,它的放出促进了反应进行,B项错误;CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3胶体,符合强酸制弱酸的规律,证明酸性:H2CO3>H2SiO3,C项正确;D项中SiO2除HF外不能与其他的酸反应,SiO2为酸性氧化物,不具有两性,D项错误。
9.下列说法正确的是( A )
A.将二氧化碳通入水玻璃中可以得到硅酸
B.二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,说明酸性:硅酸>碳酸
C.高温时二氧化硅与碳反应能生成硅和CO2
D.二氧化硅是酸性氧化物,所以它不溶于任何酸
解析:碳酸的酸性比硅酸的强,A正确,B错误;高温时二氧化硅与碳反应生成CO而不是CO2,C错误;二氧化硅是酸性氧化物,但它可溶于氢氟酸,D错误。
10.将过量的CO2分别通入:①CaCl2溶液 ②浓Na2SiO3溶液 ③Ca(OH)2溶液 ④饱和Na2CO3溶液,最终溶液中有白色沉淀析出的是( B )
A.①②③④ B.②④
C.①②③ D.②③
解析:根据酸与盐反应的规律,CO2通入CaCl2溶液不反应,无明显现象;过量的CO2通入浓Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;CO2通入Ca(OH)2溶液至过量会发生如下反应:Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀;过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中:Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3,生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而有结晶析出。
11. 下列说法正确的是( C )
A.SiO2高温时与Na2CO3反应产生CO2,将CO2通入Na2SiO3溶液中可生成H2SiO3,说明H2SiO3的酸性有时比H2CO3强,而有时比H2CO3弱
B.SiO2既能与NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应,所以SiO2是两性氧化物
C.氢氟酸不应装在玻璃瓶中
D.NaOH溶液、Na2SiO3溶液应装在带玻璃塞的磨口玻璃瓶中
解析:A项强酸制弱酸适用于常温水溶液里的复分解反应,不适应于高温非水体系的反应;SiO2与HF酸产生SiF4气体,SiF4不是盐,因此SiO2不是两性氧化物,另外,SiO2除氢氟酸之外与其他强酸(H2SO4、HNO3等)均不反应。D项NaOH溶液、Na2SiO3溶液可盛放在玻璃瓶中,但不能用玻璃塞,应用橡皮塞。
8
12.由二氧化硅制备高纯硅的流程如图所示,下列判断错误的是( D )
A.①②③均属于氧化还原反应
B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种坚硬难溶的固体
D.SiHCl3的摩尔质量为135.5 g
解析:A项,反应①为SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,反应②为Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,反应③为SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl,三个反应中均有元素化合价发生变化,故三个反应均为氧化还原反应,A项正确。B项,由三个反应的方程式可知,H2和HCl既是反应物又是生成物,可循环利用,B项正确。C项,SiO2硬度大,熔点高,C项正确。D项,摩尔质量的单位为g·mol-1,D项错误。
二、非选择题(共52分)
13.(10分)硅石和石英的主要成分都是SiO2,前者是结构疏松的SiO2,后者是结构致密的SiO2,二者成分相同,结构不同,化学性质相同,物理性质有差别,具有不同的用途。由石英制取硅胶,有以下三个步骤,试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的,写出离子方程式)。
(1)用NaOH溶液溶解石英2OH-+SiO2===SiO+H2O。
(2)过滤,向滤液中加入盐酸,至沉淀不再产生:
SiO+2H+===H2SiO3↓。
(3)微热,浓缩硅酸溶液,加热蒸干溶液,并使固体完全分解:
H2SiO3H2O↑+SiO2,写出硅胶的一种用途:干燥剂(或催化剂载体)。
解析:(1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2,SiO2与碱反应生成盐和水,2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O。
(2)过滤,除去石英中的杂质,得滤液为Na2SiO3(aq),硅酸钠是弱酸盐,与盐酸发生复分解反应:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。
(3)微热,H2SiO3(aq)浓缩,聚合为胶体,加热硅酸溶胶脱水,生成多孔硅胶:H2SiO3H2O↑+SiO2。
8
14.(10分)如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)?将所选答案的编号填入表中相应的空格内。(如果不需补加试剂,则对应答案栏可空着)
可供选择的试剂:A.盐酸 B.NaOH溶液 C.O2
D.H2O E.CO2
可供选择的操作:①分液 ②加热 ③高温灼烧 ④过滤 ⑤结晶
解析:(1)因为SiO2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸,而CaCO3溶于盐酸,其反应的化学方程式为:CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑,所以,该小题的答案为:A;④。
(2)根据SiO2能溶于NaOH溶液,即SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,而CaCO3不能,所以,该小题的答案为:B;④。
(3)因为NaCl溶于水,而SiO2不溶于水,所以该小题的答案为:D;④⑤。
(4)因为SiO2不溶于盐酸,而Fe2O3溶于盐酸,即Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O,所以该小题的答案为:A;④。
(5)因为H2SiO3受热分解生成SiO2,即H2SiO3SiO2+H2O,所以该小题的答案为:不加试剂;③。
(6)因为SiO2不溶于水,而Na2SO4溶于水,所以该小题的答案为:D;④。
15.(10分)如图是常见物质之间的转化,其中A是芯片的主要成分,其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。
8
(1)试推测A:Si、C:Na2SiO3、F:H2SiO3(写化学式)。
(2)试写出以下的化学方程式,是离子反应的写出离子方程式:
B→ASiO2+2CSi+2CO↑;
C+E→FSiO+CO2+H2O===CO+H2SiO3↓。
(3)在B+碳→A+D的反应中,碳的作用是还原剂,当生成1 mol A时,转移电子的物质的量为4_mol。
解析:(1)A是芯片的主要成分,其对应的单质的结构与金刚石相似,A为Si,由转化关系可知B为SiO2,D为CO,G为SiCl4;SiO2与氢氧化钠溶液反应,可得硅酸钠,所以C为Na2SiO3;而E是由CO得到,从反应的过程看,应为CO2,所以F为硅酸。
(2)在这两个反应中第二个为离子反应,所以要写成离子方程式的形式。
(3)在SiO2+2CSi+2CO↑反应中,碳是还原剂,而且当有1 mol Si生成时,转移电子数为4 mol。
16.(11分)硅藻土是由无定形SiO2组成的,含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质,通常呈浅黄色或浅灰色,质软多孔。工业上可按如图所示流程,用硅藻土制备纳米级二氧化硅。
8
请回答下列问题:
(1)煅烧硅藻土的目的是除去硅藻土中的有机物杂质。
(2)在加热条件下加入烧碱溶液时,发生反应的化学方程式为
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O。
(3)加入过量硫酸后,生成沉淀的离子方程式为
SiO+2H+===H2SiO3↓。
(4)若用纳米级二氧化硅制成水溶液,则该溶液所具有的性质与下列图片有关的是AC(填字母)。
解析:(1)硅藻土中含有有机物等杂质,有机物易燃烧,可以通过煅烧除去。(2)SiO2、Al2O3均能与烧碱(NaOH)反应,而Fe2O3不能与烧碱反应。(3)Na2SiO3、NaAlO2分别与硫酸反应生成H2SiO3、Al(OH)3,但Al(OH)3会溶于过量的硫酸。(4)这种纳米级二氧化硅制成的水溶液实际为胶体。A图为树林中的丁达尔现象,B图、C图分别为一束光通过溶液和胶体时的现象。
17.(11分)某学习兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O)制备新型的净水剂。实验流程如下:
8
其中滤液C就是欲制备的净水剂。
试完成下列问题:
(1)写出混合物A、B,滤液C、沉淀D的主要成分:
A偏铝酸钠和硅酸钠的混合物;B硅酸和氯化铝的混合物;C氯化铝;D硅酸。
(2)写出高岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。
(3)该实验中,熔融高岭土、纯碱的混合物可以选用的坩埚有D。
A.玻璃坩埚 B.瓷坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
解析:加热高岭土与纯碱的混合物,发生的反应为Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,因此根据转化关系可知,A为偏铝酸钠和硅酸钠的混合物,B为硅酸和氯化铝的混合物,C为氯化铝,D为硅酸。因上述反应过程中二氧化硅、氧化铝均能与碳酸钠反应,所以熔融高岭土和纯碱的混合物时只能选用铁坩埚。
8
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