化学必修1第一节 无机非金属材料的主角--硅第2课时同步测试题

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一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．下列说法错误的是( )
A．硅是制造太阳能电池的常用材料
B．二氧化硅是制造光导纤维的材料
C．常温下硅性质活泼，可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应
D．水玻璃可用作木材防火剂
解析：常温下硅的化学性质不活泼．
答案：C
2．下列不属于硅酸盐产品的是( )
A．陶瓷 B．水泥
C．玻璃 D．光导纤维
解析：陶瓷、水泥、玻璃都是传统的硅酸盐产品，光导纤维的主要成分是SiO2.
答案：D
3．下列关于碳和硅的比较，正确的是( )
A．它们的最高价氧化物都能与水反应生成对应的酸
B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界存在形式都是既有游离态也有化合态
解析：SiO2不溶于水也不与水反应，A不正确；在地壳中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C不正确；自然界中有游离态的碳(金刚石)，但是没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，D不正确．
答案：B
4．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是( )
A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
解析：Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，通常用作耐火材料．硅酸的酸性比碳酸弱，所以硅酸钠溶液在空气中容易变质生成硅酸，在空气中发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，故D不正确．
答案：D
5．有科学家认为：硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”，下列有关硅可能成为新型能源的叙述中不正确的是( )
A．自然界中存在大量硅单质
B．自然界中的硅易开采，且可再生
C．硅燃料便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是优质燃料
D．硅燃料燃烧放出的热量多，其燃烧产物对环境的污染容易有效地控制
解析：Si元素在自然界中含量丰富，但由于硅具有亲氧性，自然界中无硅单质．
答案：A
6．我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]等，下列说法或分析不正确的是( )
A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿
B．斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2
C．橄榄石中铁为＋2价
D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱
解析：铁的活动性是不会改变的，只是月球上没有氧气，故在月球上存在游离态铁．D错误．
答案：D
7．下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸
D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸
解析：A项，晶体硅属于非金属单质；B项，硅具有亲氧性，自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在；C项，SiO2不与水反应；D项，SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3.
答案：D
8．《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，不易脱色
C．易溶解于强酸和强碱
D．x等于6
解析：硅酸铜钡属于硅酸盐，不易溶于强碱，根据正负化合价代数和为0，可求得x＝6.
答案：C
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
9．(11分)X、Y、Z、W有如下图所示的转化关系：
(1)推断各物质的名称：
X________，Y________，Z________，W________.
(2)写出化学方程式：
W→X_____________________________________________________________________.
(3)写出离子方程式：
Y→Z_____________________________________________________________________.
W→Y_____________________________________________________________________.
解析：由X和W的转化条件分析，X是硅，W是二氧化硅，且这两种物质都能与NaOH溶液反应，生成硅酸钠(Na2SiO3)，SiO2又可以由硅酸加热分解制得，所以推断正确．
答案：(1)硅 硅酸钠 硅酸 二氧化硅
(2)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
(3)SiOeq \\al(2－,3)＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋COeq \\al(2－,3)
SiO2＋2OH－===SiOeq \\al(2－,3)＋H2O
10．(11分)几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：
(1)写出图示反应的几种物质的化学式：
A__________，B__________，C__________，
D____________，E____________.
(2)写出下列反应的化学方程式：
①B―→A：________________________________________________________________；
②B―→E：________________________________________________________________.
(3)写出下列溶液中反应的离子方程式：
①A―→D_________________________________________________________________；
②D―→C__________________________________________________________________.
解析：本题的突破点在于A和B，含硅的物质与碳在加强热的条件下反应的只有SiO2，其反应为SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，故A为Si，B为SiO2，则由硅的化合物之间关系可推知：C为H2SiO3，D为Na2SiO3，E为CaSiO3.
答案：(1)Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 CaSiO3
(2)①SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
②CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑
(3)①Si＋2OH－＋H2O===SiOeq \\al(2－,3)＋2H2↑
②SiOeq \\al(2－,3)＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋COeq \\al(2－,3)
11．(10分)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，从20世纪中叶开始，硅成了信息技术中的关键材料，工业上用焦炭在电炉中(高温)还原二氧化硅制得含少量杂质的粗硅，同时生成一氧化碳气体．碳化硅(SiC)具有金刚石的结构，硬度大可用作砂纸、砂轮的磨料，工业上使用焦炭与二氧化硅在高温下反应制得碳化硅，同时生成一氧化碳气体．回答下列问题：
(1)写出制取粗硅的化学反应方程式：____________________________，在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________．
(2)写出制取碳化硅的化学反应方程式：____________________________，在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________．
(3)在制取粗硅和碳化硅的工业生产中，从环境保护和废弃资源再利用的角度来看，可采取的比较理想的附加措施是____________________________________．
解析：利用化合价的升降法判断氧化剂和还原剂，注意在SiC中Si显＋4价，C显－4价，所以在制取粗硅的反应中，氧化剂是SiO2，还原剂是C，而在制取SiC的反应中，氧化剂和还原剂都是碳．两个反应中都生成CO，它既是大气污染物，又是优质燃料，还可以用作其他的工业原料，应该对CO作回收利用．
答案：(1)SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑ 1∶2
(2)SiO2＋3Ceq \(=====,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑ 1∶2
(3)收集反应生成的CO用作燃料或工业原料
12．(8分)矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程．例如长石(KAlSi3O8)风化生成黏土[Al2(Si2O5)(OH)4]，此时反应的离子方程式为：
2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K＋＋2HCOeq \\al(－,3)＋4H2SiO3＋Al2(Si2O5)(OH)4
(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式：
①KAlSi3O8：______________________________________________________________；
②Al2(Si2O5)(OH)4：_________________________________________________________.
(2)上述反应能够发生的原因是_______________________________________________．
解析：(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，需注意各种原子个数比符合原来的组成，并在某种(或几种)氧化物前加合适的化学计量数．
①K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)分析反应前后物质的种类，可知属于酸与盐发生的复分解反应，由于H2CO3酸性强于H2SiO3，发生了“较强的酸制较弱的酸”的反应．
答案：(1)①K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强，由较强的酸可制得较弱的酸
13．(12分)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)B元素是最外层电子数与A相同，但相对原子质量比A小的元素，则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.
①写出生成D和E的化学反应方程式：________________________________________
________________________________________________________________________.
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是________．
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体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________．
解析：(1)A元素的单质可作半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，C为SiO2，D为Na2SiO3.比硅相对原子质量小，且最外层电子数也为4的为碳元素．
(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸．
(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3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Na2CO3.
(4)若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应方程式只有一个，即CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑.若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑.总之，CaCO3的多少决定了CO2的量，可通过以下关系式列式求解：
CaCO3 ～ CO2
100 g 22.4 L
m(CaCO3) 11.2 L
m(CaCO3)＝50 g
混合物中CaCO3的质量分数：eq \f(50 g,100 g)×100%＝50%.
答案：(1) 最外层均有4个电子，最内层均有2个电子 (2)氢氟酸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(3)①SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑ ②D
(4)50%