第1节 无机非金属材料的主角——硅
一、单选题
1.下列说法不正确的是（ ）
A. “西气东输”就是将新疆等地的天然气通过管道输到长江三角洲 B. 乙烯和苯是来自石油和煤的两种有机物，它们都能发生加成反应 C. 糖类、油脂和蛋白质是基本营养物质，它们都是天然高分子化合物 D. 乙烯和氯乙烯都可以通过聚合反应得到高分子材料
2.硅及其化合物在材料领域中应用广泛，下列叙述中不正确的是（ ） A. 硅单质可用来制造太阳能电池 B. 装碱性溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞 C. 二氧化硅是制造光导纤维的材料
D. 自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅 3.下列说法中，正确的是（ ）
A. 硅胶的主要成分是硅酸钠 B. 明矾和氯化铁都可作净水剂 C. 发酵粉的主要成分是碳酸钠 D. 光导纤维的主要材料是晶体硅 4.化学与社会、生活密切相关，下列说法正确的是（ ）
A. 加碘食盐中添加的是碘化钾 B. 味觉上具有酸味的食物就是酸性食物
C. Fe3O4俗称铁红，常做红色油漆和涂料 D. 晶体硅具有半导体性质，可用于生产计算机芯片 5.下列反应能证明H2SiO3是一种弱酸的是（ ） A. SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O B. H2SiO3
SiO2+H2O
C. Na2SiO3+CO2+H2O═H2SiO3+Na2CO3 D. SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑
6.太阳能电池又称为“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片．该半导体薄片的主要成分
是（ ）
A. 铁 B. 硫 C. 硅 D. 铜 7.通入过量的二氧化碳，有沉淀生成且最后沉淀不溶解的溶液是（ ）
A. 硅酸钠溶液 B. 澄清石灰水 C. 氯化钙溶液 D. 碳酸氢钙溶液 8.诺贝尔物理学奖授予英国的两位科学家，以表彰他们在石墨烯材料领域的卓越研究。科学家预测，该材料有可能代替晶体硅在电子工业的地位，从而引发电子工业的新革命。目前晶体硅在电子工业中的作用是（ ）
A. 制光导纤维 B. 制半导体 C. 制耐高温材料 D. 制硅橡胶
9.将足量CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量（n）和通入CO2体积（V）的关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
10.“试玉要烧三日满，辨材须待七年期”是唐代诗人白居易的名句，下列有关“玉”的说法正确的是（ ） A. 玉是石灰石 B. 玉的硬度比河砂大 C. 玉的熔点较高 D. 玉是金刚砂 11.X、Y、Z三种物质均含某种元素，箭头表示物质间的转化一步就能实现，则X不可能是（ ）
A. SiO2 B. CO2 C. Na D. HNO3
二、填空题
12.硅、氮、硫的化合物与人类生活和生产有着密切的联系．请回答下列问题： （1）光导纤维被称为信息高速公路的骨架，其主要成分是________
（2）氮的化合物有很多，其中极易溶于水且常用作制冷剂的物质是________
（3）加热时，浓硫酸可与碳发生反应：C+2H2SO4（浓）=CO2↑+2SO2↑+2H2O．在该反应中，浓H2SO4表现出________（填“吸水”、“脱水”或“氧化”）性．
13.关注生活中的材料及环境质量，对提高我们的生活品质十分有益．
（1）水泥遇水变硬的独特性质叫 ________，（填“水硬性”或“溶解性”）．光导纤维的化学成分是 ________（填“硅”或“二氧化硅”）．
（2）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米 ________的颗粒物 ________，也称为可入颗粒物．该指标的数值越高，说明空气越 ________（填“清新”或“污浊”）；引发酸雨的有害气体主要是 ________，酸雨对建筑、金属及土壤的破坏力惊人，必须加以防治．
14.（1）课本上叙述：“碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的．而铅的+2价化合物是稳定的．”据此判断：锡的+2价化合物（如SnCl2）应具有较强的（填“氧化”或“还原”．下同） ________性，铅的+4价化合物应具有较强的 ________性．PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成Cl2 ， 该反应的化学方程式为 ________．
（2）我国古代炼丹中经常使用到红丹，俗称铅丹．在一定条件下铅丹（用X表示）与硝酸能发生如下反X+4HNO3═PbO2+2Pb应：（NO3）铅丹的化学式是 ________ ，此铅丹中铅的化合价是 ________．由2+2H2O．此反应可推测PbO是（填“酸”或“碱”） ________性氧化物．
（3）砷酸钠在酸性条件下跟碘化钾溶液反应生成亚砷酸钠（Na3AsO3）、碘单质和水的离子反应方程式是 ________，上述反应中电子转移数目是 ________
15.材料是人类生存和发展的物质基础，合理使用材料可以改善我们的生活．
①居室装修所使的人造板材会释放出一种挥发性物质，长期接触会引起过敏性皮炎，免疫功能异常，该挥发性物质是________ ．
②玻璃是重要的硅酸盐产品，生产玻璃时，石灰石与石英反应的化学方程式为 ________
16.某合作学习小组讨论辨析以下说法中正确的是 ________ ①硅是光导纤维的主要成分 ②CO2气体通入CaCl2溶液中会出现混浊 ③冰和干冰既是纯净物又是化合物 ④某气体能使品红溶液褪色，该气体是SO2 ⑤盐酸和食醋既是化合物又是酸
⑥鉴别MgCl2、AlCl3、FeCl3溶液可用NaOH试剂 ⑦豆浆、雾都是胶体
⑧利用丁达尔效应可以区分溶液和胶体．
三、解答题
17.把26g含有二氧化硅的碳酸钙固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量为17.2g．问原物质中二氧化硅的质量是多少？
四、综合题
18.硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为 ________ ，该能层具有的原子轨道数为 ________ 、电子数为________
（2）硅主要以硅酸盐、________ 等化合物的形式存在于地壳中．
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________ 相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献 ________ 个原子．
（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备．工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4 ， 该反应的化学方程式为 ________
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C﹣C C﹣H C一O Si﹣Si Si﹣H Si一O 226 318 452 ﹣1键能/（kJ?mol） 356 413 336 ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________ ②SiH4的稳定性小于CH4 ， 更易生成氧化物，原因是________
4﹣
（6）在硅酸盐中，SiO4四面体（如图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状
四大类结构型式．图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为 ________ ．Si与O的原子数之比为________
19.硅单质及其化合物应用很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式________。
②整个制备过程必须严格控制无水、无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、 HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式________；H2 还原SiHCl3过程中若混有O2 ， 可能引起的后果是________。 （2）下列有关硅材料的说法正确的是( )。 A. 单质硅化学性质稳定，但可以被强碱溶液腐蚀 B. 盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 C. 普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 D. 光导纤维的主要成分是SiO2
（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入盐酸， 振荡。写出实验现象并给予解释(用化学方程式说明)________。
（4）在人体器官受到损伤时，需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内，这种材料是________(填字母)。
A. 高温结构陶瓷 B. 生物陶瓷 C. 导电陶瓷
答案解析部分
一、单选题 1.【答案】C
【解析】【解答】A、“西气东输”我国距离最长、口径最大的输送天然气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至上海，以解决长江三角洲的能源需求，故A正确；
B、乙烯含有碳碳双键，苯中含有苯环，在一定条件下都能发生加成反应，故B正确； C、单糖、双糖、油脂不属于高分子化合物，多糖、蛋白质属于天然高分子化合物，故C错误； D、乙烯和氯乙烯中均含有碳碳双键，均可以发生加聚反应生成高分子聚合物，故D正确； 故选C．
【分析】A、“西气东输”我国距离最长、口径最大的输送天然气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至上海；B、含有碳碳双键、苯环的物质在一定条件下都能发生加成反应； C、单糖、双糖、油脂不属于高分子化合物； D、乙烯和氯乙烯中均含有碳碳双键． 2.【答案】D
【解析】【解答】解：A．Si可作半导体材料，则硅单质可用来制造太阳能电池，故A正确； B．玻璃 塞中二氧化硅与碱反应生成具有粘合性的硅酸钠，则装碱性溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，故B正确；C．二氧化硅具有对光良好的全反射作用，则二氧化硅是制造光导纤维的材料，故C正确； D．Si为亲氧元素，则自然界硅元素的贮量丰富，主要以化合态存在，故D错误； 故选D．
【分析】A．Si可作半导体材料；
B．玻璃塞中二氧化硅与碱反应生成具有粘合性的硅酸钠； C．二氧化硅具有对光良好的全反射作用； D．Si为亲氧元素． 3.【答案】B
【解析】【解答】A．硅胶具有吸水性，可以作干燥剂，主要成分为SiO2?nH2O，故A错误； B．明矾中含有铝离子，铝离子、铁离子能发生水解生成胶体，胶体具有吸附性而净水，故B正确； C．碳酸氢钠不稳定，在加热条件下易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，所以制糕点所用的发酵粉的主要成分碳酸氢钠，故C错误；
D．光导纤维的材料是二氧化硅，硅芯片和硅太阳能电池的主要材料是硅，故D错误； 故选B．
【分析】A．硅胶是一种高活性吸附材料，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得，主要成分是SiO2?nH2O； B．铝离子、铁离子能发生水解生成胶体；
C．碳酸氢钠不稳定，易分解生成二氧化碳，制糕点所用的发酵粉的主要成分碳酸氢钠； D．光导纤维的材料是二氧化硅； 4.【答案】D
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