第1节 无机非金属材料的主角——硅
一、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。玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。
2．下列关于碳、硅的叙述正确的是( )
A．碳、硅都是ⅣA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在 B．二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似
C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐 D．高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料
解析：选C。自然界中含有单质碳(如金刚石、石墨)，A错误；二氧化碳、二氧化硅的物理性质(如熔、沸点)差别很大，B错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D错误。
3．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 A B C D 俗名 石英 纯碱 水玻璃 铁红 主要成分(化学式) SiO2 Na2CO3 Na2SiO3 Fe2O3 用途 集成电路板 制备玻璃 制备硅胶 用作油漆和涂料 解析：选A。石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。
4．下列离子方程式的书写正确的是( )
A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋CO3＋H2SiO3↓ B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca＋2HCO3 C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋4F===SiF4↑＋2H2↑ D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH===SiO3＋H2O
解析：选D。A项，Na2SiO3是强电解质，应拆分成Na、SiO3，且应生成HCO3；B项，正确写法是CO2＋OH===HCO3；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H和F。
－
－
＋
－
＋
2－
－
－
2－
＋
－
2＋
－
＋
2－
1
5．下列叙述正确的是( )
A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐 B．硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂 C．制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同 D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应
解析：选B。红宝石的主要成分为Al2O3，珍珠的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C选项错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D选项错误。
6．寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是( )
A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触
B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物 C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质 D．久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质
解析：选C。根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A正确；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中不会溶解变质，C错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D正确。
7．下列除杂方法正确的是( )
A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管并加热 C．CO2中含有HCl杂质，可以通入盛有Na2CO3溶液的洗气瓶
D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤除去
解析：选B。A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通入盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入了NaHCO3杂质。
8．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
2
D．反应器中发生的反应为氧化还原反应
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，硅元素的化合价也是＋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，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。
9．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：
△
容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)=====SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反高温
应为②SiHCl3＋H2=====Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是( )
A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3 C．反应①和②中HCl均作氧化剂 D．反应①和②互为可逆反应
解析：选A。该工艺流程中HCl和H2可循环使用；分离Si与SiHCl3可用过滤的方法；反应②中HCl是生成物，是氧化产物；反应①、②不在同一条件下进行，不是可逆反应。
10．浓度相同的NaOH溶液各100 mL倒入A、B、C三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的CO2，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断不正确的是( )
－1
A．原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L
B．B烧杯中通入的CO2体积为448 mL(标准状况) C．通入CO2后，A烧杯中的溶质为Na2CO3和NaHCO3
D．通入CO2后，C烧杯中溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1 解析：选B。CO2通入NaOH溶液，可能发生反应2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生CO2气体，且最终完全反应消耗的盐酸均为100 mL生成NaCl，由原子守恒得n(Na)＝n(Cl)，即n(NaOH)＝n(HCl)，故c(NaOH)
＋
－
－1
3
n(NaOH)0.2 mol·L－1×0.1 L－1＝＝＝0.2 mol·L，A正确；B烧杯中从开始加入盐酸到开V(NaOH)0.1 L
始产生气体与从开始产生气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入CO2后生成的溶液为0.2 mol·L×0.1 LNa2CO3溶液，据2NaOH～CO2可知n(CO2)＝＝0.01 mol，标准状况下V(CO2)
2＝224 mL，B错误；A烧杯中未产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质为Na2CO3和NaHCO3，C正确；C烧杯中通入CO2未产生气体消耗的盐酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故溶液溶质为Na2CO3和NaOH，n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝(100－75)×10×0.2 mol＝5×10 mol，故n(NaOH)＝(50－0)×10×0.2 mol＝1×10 mol，即n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1，D正确。
二、非选择题
11．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 C．水泥
B．玻璃 D．生石灰
－3
－3
－2
－3
－1
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠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 C．氧化铝坩埚
B．石英玻璃坩埚 D．铁坩埚
高温
(4)工业上常用2C＋SiO2=====Si＋2CO↑制备粗硅，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(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)含有SiO2的坩埚可与Na2CO3反应，Al2O3也可与Na2CO3反应。
答案：(1)D (2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO2 12．分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol/L的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：
(1)在A情况下，溶质是________________(填化学式)，其物质的量之比为__________。
4
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