第四章非金屬及其化合物專題九無機非金屬材料的主角——硅考綱報告考綱要求：了解硅在自然界中的含量及存在形式；通過對二氧化碳與二氧化硅的比較學習；掌握二氧化硅的性質；掌握硅酸的性質及制法；掌握主要硅酸鹽的化學性質；知道一些無機非金屬材料及其制法A卷基礎過關檢測一、選擇題（每小題5分，共60分）1．唐三彩、秦兵馬俑制品的主要材料在成分上屬于（）A．氧化鋁 B．二氧化硅 C．硅酸鹽 D．合金【答案】C【詳解】唐三彩、秦兵馬俑制品由粘土經高溫灼燒而成，屬于硅酸鹽產品。故選C。2．將過量的二氧化碳通入下列溶液中，最終呈現渾濁現象的是（）A．氯化鈣溶液 B．硅酸鈉溶液C．澄清的石灰水 D．硝酸鋇溶液【答案】B【詳解】A.碳酸比鹽酸的酸性弱，與氯化鈣不反應，A不符合題意；B.碳酸比硅酸酸性強，可生成硅酸沉淀，B符合題意；C.二氧化碳通入澄清石灰水中，先生成碳酸鈣沉淀，過量二氧化碳可溶解碳酸鈣為碳酸氫鈣，C不符合題意；D.碳酸比硝酸酸性弱，與硝酸鋇不反應，D不符合題意。故選B。3．下列說法不正確的是()A．水泥是建筑工業的基礎材料，可用黏土、石灰石等原料來制得B．二氧化硅常溫下可與NaOH溶液反應C．硅酸鈉溶液中通入足量的CO2氣體后，溶液中不會出現沉淀D．利用晶體硅制作的太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能【答案】C【詳解】A.生產水泥用到的原料是石灰石、粘土等，故A正確，不符合題意；B.二氧化硅是酸性氧化物，能與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉和水，故B正確，不符合題意；C.強酸制弱酸，鹽酸的酸性強于硅酸，所以向硅酸鈉溶液中滴加稀鹽酸，生成溶于水的硅酸，所以溶液中會出現沉淀，故C錯誤，符合題意；D.硅是半導體，能把太陽能轉化成電能，故D正確，不符合題意；故選：C。4．關于硅的下列敘述中，錯誤的是（）A．在自然界中，硅既能以游離態形式存在，又能以化合態形式存在B．單質硅是良好的半導體材料C．常溫下，硅可以與氟氣、強堿溶液起反應D．晶體硅和金剛石具有類似的空間結構【答案】A【詳解】A.在自然界中，硅只化合態形式存在，故A錯誤；B.單質硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，故B正確；C.常溫下，硅的化學性質不活潑，但硅可以與氟氣、強堿溶液起反應，故C正確；D.硅和碳是同一主族元素，均以sp3方式雜化，形成四面體結構，晶體硅和金剛石具有類似的空間結構，故D正確；故選A。5．北京2008年奧運會金牌背面鑲嵌著取自中國古代龍紋玉璧造型的玉璧，環形玉璧由白玉制成，白玉的環形成分可簡單看作是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，將其改寫成氧化物的形式為()A．5CaO·2MgO·8SiO2·H2OB．2CaO·5MgO·8SiO2·2H2OC．2CaO·5MgO·8SiO2·H2OD．2CaO·8MgO·5SiO2·H2O【答案】C【詳解】硅酸鹽改寫成氧化物形式時：活潑的金屬氧化物寫在前面，再寫SiO2，含有氫元素的H2O最后寫，Ca2Mg5Si8O22(OH)2可表示為：2CaO?5MgO?8SiO2?H2O，故答案為C。6．常溫下，下列不發生反應的一組物質是()①Si與NaOH溶液②Si與鹽酸③Si與HF酸④SiO2與Na2SiO3⑤SiO2與NaOH溶液⑥SiO2與濃HNO3A．①②④B．③④⑤C．②⑤⑥D．②④⑥【答案】D【詳解】①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，所以能反應，故錯誤；

②硅與鹽酸不反應，故正確；

③Si+4HF=SiF4+2H2，所以能反應，故錯誤；

④SiO2與Na2SiO3二者不反應，故正確；

⑤SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，常溫下二者能反應，故錯誤；

⑥二氧化硅與濃硝酸不反應，故正確；

故選：D。7．下列說法正確的是()A．可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液B．硅酸鈉溶液應保存在帶玻璃塞的試劑瓶中C．向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2氣體，出現白色沉淀，說明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強D．水玻璃可用于生產黏合劑和防火劑【答案】D【詳解】A、氫氧化鈉溶液與玻璃中的二氧化硅反應生成硅酸鈉，硅酸鈉是一種黏合劑，能將玻璃塞和玻璃瓶黏在一起，選項A錯誤；B、硅酸鈉是一種黏合劑，能將玻璃塞和玻璃瓶黏在一起，選項B錯誤；C、向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2氣體，發生反應Na2SiO3＋H2O＋CO2=H2SiO3↓＋Na2CO3，證明碳酸的酸性強于硅酸，選項C錯誤；D、硅酸鈉是一種黏合劑，水玻璃可用于生產黏合劑和防火劑，選項D正確。答案選D。8．制造太陽能電池需要高純度的硅，工業上制取高純度硅常用以下反應實現：①Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)②SiHCl3(g)＋H2(g)Si(s)＋3HCl(g)對以上兩個反應的下列敘述錯誤的是（）A．兩個反應都是置換反應B．反應①所需粗硅可通過反應：SiO2＋2CSi＋2CO↑來制備C．兩個反應都是氧化還原反應D．反應①消耗1molSi轉移4mol電子【答案】D【詳解】A．反應都符合一種單質和一種化合物反應生成另一種單質和化合物，為置換反應，故A正確；B．二氧化硅與碳高溫下反應生成粗硅，然后利用反應①②提純硅，故B正確；C．兩個反應都存在Si和H元素化合價的變化，為氧化還原反應，故C正確；D．Si由0價升高到+2價，消耗1molSi轉移2mol電子故D錯誤；故答案選：D。9．下列有關碳和硅的氧化物的說法中正確的是()A．二氧化硅的水溶液顯酸性，所以二氧化硅是酸性氧化物B．二氧化碳通入硅酸鈉溶液可得到硅酸，說明碳酸的酸性比硅酸強C．高溫時二氧化硅與純堿反應放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸強D．二氧化硅是酸性氧化物，因此它不能溶于任何酸【答案】B【詳解】A、二氧化硅不溶于水，不與水反應，故A錯誤；B、強酸制弱酸，二氧化碳通入硅酸鈉溶液可得到硅酸，說明碳酸的酸性比硅酸的酸性強，故B正確；C、高溫下，二氧化硅能和碳酸鈉反應，不能說明碳酸酸性小于硅酸，是難揮發酸酐制備易揮發性酸酐，要根據常溫下，強酸制取弱酸判斷，故C錯誤；D、二氧化硅是酸性氧化物與堿反應生成鹽和水，二氧化硅能溶于氫氟酸中，故D錯誤；故答案選B。10．華裔科學家高錕因“在光學通信領域中光在光導纖維中傳輸”的研究方面所取得的開創性成就獲得了諾貝爾物理學獎。光導纖維的主要成分是()A．SiB．SiO2C．Na2SiO3D．SiCl4【答案】B【詳解】光導纖維的主要成分是SiO2；硅常用于制造電腦芯片和太陽能電池板；硅酸鈉可用作木材防腐、防火；四氯化硅可用于制備高純硅。答案選B。11．下列敘述中，正確的是()A．自然界中存在大量單質硅B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C．常溫下硅性質活潑,能與氯氣、強酸反應D．自然界中的硅都是以二氧化硅的形式存在【答案】B【詳解】A.硅是親氧元素，自然界中不存在單質硅，硅全部以化合態存在，A錯誤；B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅，B正確；C.常溫下硅的性質不活潑，與氯氣、強酸不反應，C錯誤；D.自然界中的硅主要是以硅酸鹽以及二氧化硅的形式存在的，D錯誤。答案選B。12．下列關于硅酸的說法正確的是()A．硅酸是一種不溶于水的含氧酸 B．硅酸不溶于水，是一種非電解質C．硅酸的酸性比碳酸強 D．硅酸可由二氧化硅與水反應制得【答案】A【詳解】A.硅酸是一種不溶于水的含氧酸，A正確；B.硅酸不溶于水，是一種電解質，B錯誤；C.硅酸的酸性比碳酸弱，C錯誤；D.二氧化硅與水不反應，不能制備硅酸，D錯誤；答案選A。二、非選擇題（共40分）13．（11分）硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。（1）下列物質不屬于硅酸鹽的是______。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與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為_____，工藝師常用_____(填物質名稱)來雕刻玻璃。（3）用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作______。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是_____。A．普通玻璃坩堝B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝D．鐵坩堝（4）工業上常利用反應2C＋SiO2Si＋2CO↑制備硅單質，該反應中所含元素化合價升高的物質是_____(填化學式，下同)，氧化劑是_____?！敬鸢浮緿SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O氫氟酸防火劑DCSiO2【分析】(1)根據常見的硅酸鹽材料結合生石灰是氧化鈣的俗名分析判斷；(2)二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水；氫氟酸能夠與二氧化硅反應生成四氟化硅和水；(3)水玻璃是礦物膠，不燃燒；二氧化硅、氧化鋁能夠與堿反應；(4)依據化學方程式判斷元素化合價變化，化合價降低的反應物為氧化劑?！驹斀狻?1)陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都含有硅酸鹽，屬于硅酸鹽產品，生石灰是氧化鈣的俗名，屬于氧化物，不屬于硅酸鹽，故選D；(2)二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，化學方程式：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；氫氟酸能夠與二氧化硅反應生成四氟化硅和水，能夠腐蝕玻璃，可用來雕刻玻璃，故答案為SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；氫氟酸；(3)水玻璃是礦物膠，不燃燒，可以做阻燃劑，用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作防火劑；普通玻璃坩堝、石英玻璃坩堝都含有二氧化硅，能夠與堿反應，氧化鋁坩堝的主要成分為氧化鋁，氧化鋁與堿能夠發生反應，Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時的坩堝可選用鐵坩堝，故答案為防火劑；D；(4)2C+SiO2Si+2CO↑，反應中碳元素化合價升高，二氧化硅中硅元素化合價降低，作氧化劑，故答案為C；SiO2。14．（12分）(1)將下列硅酸鹽改寫成氧化物的形式(改寫時注意金屬氧化物在前，非金屬氧化物在后，低價在前，高價在后，H2O一般寫在最后)。①鎂橄欖石(Mg2SiO4)：_______________________。②高嶺土［Al2(Si2O5)(OH)4］：__________________。(2)許多含氧酸及其鹽類均可以類似地改寫為氧化物的形式，請繼續改寫下列物質：①HNO3____________；②HCOOH___________。(3)已知在一定條件下，Fe在Cl2中燃燒可以生成Fe3Cl8，它可以改寫為________(化學式)，生成該物質的條件可能是_________。【答案】2MgO?SiO2Al2O3?2SiO2?2H2ON2O5CO?H2OFeCl2·2FeCl3氯氣不足量【分析】（1）硅酸鹽改寫成氧化物的形式的時候，注意書寫格式金屬氧化物在前，非金屬氧化物在后，同時要保證原子總數和化合價不變，遇到變價金屬元素的時候，低價態的氧化物寫在高價態氧化物的前面，氧化物與氧化物之間用“?”隔開，改寫時還應該注意中心元素的化合價不變，同時不能出現分數，不夠時可在前面加計量數；鎂橄欖石(Mg2SiO4)：2MgO?SiO2、高嶺土［Al2(Si2O5)(OH)4］：Al2O3?2SiO2?2H2O、HNO3應寫為N2O5、Fe3Cl8可以寫成FeCl2·2FeCl3。【詳解】（1）把硅酸鹽寫成二氧化硅和其它氧化物形式時，金屬氧化物在前，非金屬氧化物在后，同時要保證原子總數和化合價不變：①鎂橄欖石(Mg2SiO4)：2MgO?SiO2；②高嶺土［Al2(Si2O5)(OH)4］：Al2O3?2SiO2?2H2O；（2）改寫時注意中心元素的化合價不變，同時不能出現分數，不夠時可在前面加計量數；①HNO3應寫為N2O5；②HCOOH應寫為CO?H2O；（3）Fe在Cl2中燃燒可以生成Fe3Cl8，在這個產物中鐵元素有+2價、+3價，所以Fe3Cl8可以寫成FeCl2·2FeCl3，生成該物質的條件可能是氯氣不足量?！军c睛】硅酸鹽改寫成氧化物的形式的時候，注意書寫格式金屬氧化物在前，非金屬氧化物在后，同時要保證原子總數和化合價不變，遇到變價金屬元素的時候，低價態的氧化物寫在高價態氧化物的前面，氧化物與氧化物之間用“?”隔開。15．（8分）（1）請寫出高溫時鐵和水蒸氣反應的化學方程式：_______________。（2）寫出碳酸氫鈉溶液中滴入氫氧化鈉溶液的離子方程式：___________。（3）裝氫氧化鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，請用離子方程式表示原因：______。（4）寫出鎂條在足量的二氧化碳中燃燒的化學方程式：_______________?！敬鸢浮?Fe+4H2OFe3O4+4H2HCO3-+OH-=CO32-+H2O2OH-+SiO2=H2O+SiO32-2Mg+CO22MgO+C【詳解】(1)高溫時鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣的化學方程式為3Fe+4H2OFe3O4+4H2；(2)碳酸氫鈉溶液中滴入氫氧化鈉溶液生成碳酸鈉和水，發生反應的離子方程式為HCO3-+OH-=CO32-+H2O；(3)氫氧化鈉與玻璃塞中的