第2课时 硅酸盐和硅
课后篇巩固提升
基础巩固
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 C.计算机芯片 答案C 2.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 3.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 4.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后过滤
解析硅单质是半导体材料,可以导电,但Si属于非金属元素,A项错误;硅的化学性质不活泼,但硅属于亲氧元素,在自然界中都是以化合态存在,不能以游离态存在,广泛存在于矿物和岩石中,B项错误;酸性氧化物不一定都与水反应生成相应的酸,SiO2不溶于水,不能够与水反应生成相应的酸,C项错误;盐酸和碳酸钙反应生成可溶性的氯化钙,二氧化硅和盐酸不反应,然后采用过滤的方法除去氯化钙,能除去杂质,D项正确。 答案D B.石英钟表 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。
5.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 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+2HCl答案C 7.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+2H2O
H2SiO3↓+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+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,故灼烧后得Na2SiO3,D项错误。 答案D
8.A、B、C、D、E五种含硅元素的物质,相互转化关系如图所示:
H2SiO3↓+2NaCl;H2SiO3
SiO2+H2O;SiO2+2NaOH
Na2SiO3+H2O。
(1)推断A~E的化学式:A ,B ,C(2)写出①B②A
,D ,E 。
A的化学方程式: 。
C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+H2O②Si +2H+
-
Na2SiO3+2H2↑
H2SiO3↓
9.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
能力提升
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.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是
( )
A.SiHCl3摩尔质量为135.5 g B.H2和HCl均可循环利用 C.SiO2是一种坚硬难熔的固体 D.①②③均属于氧化还原反应
解析SiHCl3摩尔质量为135.5 g·mol-1,A项错误;由生产高纯硅的流程示意图可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以可重复利用的物质是H2和HCl,B项正确;SiO2硬度大、熔点高,C项正确;反应①为SiO2+2C
Si+2CO↑,反应②Si(粗)+3HCl
SiHCl3+H2,反应③SiHCl3+H2
Si(纯硅)+3HCl,
均属于氧化还原反应,D项正确。 答案A 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
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