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含硅矿物与信息材料一、选择题1．地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物，不具有的性质是()A．在一定条件下可与NaOH溶液反应B．与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质C．熔点很高D．是酸性氧化物，与水反应生成相应的酸解析：地壳中含量在第一、二位的两元素分别为O和Si，形成的化合物显然为SiO2，其为酸性氧化物，但不与水反应生成相应的酸。答案：D2．要将SiO2固体中Al2O3杂质除去，可用的试剂是()A．浓氨水B．NaOH溶液C．盐酸D．CO2和水解析：氧化铝为两性氧化物，二氧化硅是酸性氧化物。可加入盐酸，二氧化硅与盐酸不反应，氧化铝与盐酸反应生成氯化铝而除去。答案：C3．下列物质的保存正确的是()A．氢氟酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶内B．氯水保存在棕色玻璃瓶中C．NaOH溶液存在配有磨口玻璃塞的试剂瓶中D．Na保存在水中解析：玻璃中含有SiO2，可与HF反应生成SiF4，可与NaOH反应生成Na2SiO3，Na2SiO3有黏性，使瓶塞与瓶口粘在一起；钠应保存在煤油中。故B项正确。答案：B4．下列物质中，通入CO2不能析出固体的是()A．Na2SiO3溶液B．NaClO溶液C．饱和Na2CO3溶液D．Ca(OH)2溶液解析：Na2SiO3溶液中通入CO2会发生反应生成白色沉淀H2SiO3；B项中NaClO溶液与CO2反应不生成沉淀；C项中饱和Na2CO3溶液通入CO2会生成NaHCO3，而NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，因此会有固体析出；D项Ca(OH)2溶液通入CO2会生成CaCO3沉淀。答案：B5．汉代器物上的颜料“汉紫”的成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：BaCuSi2Ox，Cu为＋2价)，下列有关“汉紫”的说法不正确的是()A．用盐的形式表示：BaSiO3·CuSiO3B．用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色解析：“汉紫”能稳定存在说明其性质稳定，不易褪色，不易与酸、碱反应。“汉紫”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示复杂的硅酸盐的组成，具体方法为①遵循各元素种类和原子个数比不变的原则，分别写成氧化物的形式；②氧化物一般按活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、最后为水的顺序排列；③氧化物之间用圆点隔开，各氧化物前面的系数均为整数。因此A、B、D均正确。答案：C6．金刚砂(SiC)是一种无机非金属材料，可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑，下列有关说法正确的是()A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂是CB．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2C．该反应中转移的电子数为12D．该反应中的还原产物是SiC，氧化产物是CO解析：反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4，所以SiO2既不是氧化剂，也不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，二者的物质的量之比为2∶1；根据反应方程式知，反应中转移的电子数为4。答案：D7．下列离子方程式不正确的是()A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OB．往烧碱溶液中通入少量CO2：CO2＋2OH－===CO2－3＋H2OC．向小苏打溶液中加入过量澄清石灰水：2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO2－3D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO2－3===H2SiO3↓解析：向小苏打溶液中加入过量澄清石灰水，发生反应的离子方程式为HCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，加入少量澄清石灰水，发生反应的离子方程式为2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋2H2O＋CO2－3，C项错误。答案：C8．某溶液中可能含有K＋、SO2－3、CO2－3、HCO－3、SiO2－3，向该溶液中加入稀盐酸，产生白色浑浊和无色无味的气体。下列说法正确的是()A．无法判断该溶液中是否含有K＋B．该溶液中一定含有K＋、SiO2－3，可能含有HCO－3C．该溶液中无SO2－3，一定含有CO2－3D．该溶液中可能含有K＋和CO2－3解析：向该溶液中加入稀盐酸，产生白色浑浊和无色无味的气体，说明该溶液中一定含有SiO2－3，可能含有CO2－3或HCO－3，一定不含SO2－3。由溶液呈电中性可知，该溶液中一定含有K＋。答案：B9．下列关于硅及其化合物的叙述，不正确的是()①硅是地壳中含量最多的非金属元素②晶体硅是良好的半导体材料③二氧化硅是制造光导纤维的重要原料④SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的A．①②B．①③C．③④D．①④解析：地壳中含量最多的非金属元素为氧，①错。SiO2只是晶体二氧化硅的表示式，表示晶体中硅原子与氧原子个数比为1∶2，并不存在单个的SiO2分子。答案：D10．下列关于硅的说法不正确的是()A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定、常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热和高温下可与O2、Cl2等非金属发生反应。答案：C11．有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是()A．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B．自然界的含硅化合物易开采C．硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制D．自然界中存在大量单质硅解析：自然界存在有大量的硅元素，但都是以岩石矿物等存在的化合态的硅，不存在游离态的单质硅，因此B项是正确的，D项是错误的。由于硅单质在常温常压下是固体，因此相对气体和液体燃料，它便于运输和储存，也相对安全，单质硅燃烧时放出大量的热，生成的产物二氧化硅是一种固态物质，对环境污染很小，故A、C项均是正确的。答案：D12．有一粗铝，含铁和硅两种杂质，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是()A．物质的量之比为1∶1B．物质的量之比为1∶2C．质量之比为4∶1D．质量之比为2∶1解析：一定量的Al与酸反应或与碱溶液反应放出的H2量相等，据题意可知粗铝中的Fe与酸反应放出的H2和硅与碱溶液反应放出的H2量相等，据反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑可知，Fe与Si的物质的量之比为2∶1时产生的H2量相等，而当Fe与Si的物质的量之比为2∶1时，其质量之比为4∶1。答案：C二、非选择题13.为确定HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必另选其他酸性物质)。请回答下列问题：(1)锥形瓶A中盛装某可溶性正盐溶液，分液漏斗内所盛试剂应为__________。(2)装置B中所盛试剂是________________，其作用是________________。(3)装置C中所盛试剂是__________，C中反应的离子方程式是______________________________________________________________。(4)由此得到的结论是酸性：______________________________。解析：根据强酸制弱酸的原理分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，锥形瓶A中盛放可溶性碳酸盐溶液，根据CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑可知HCl的酸性强于H2CO3的，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3)，由此判断酸性：H2CO3H2SiO3。但需注意的是锥形瓶A中反应生成的CO2中会有HCl杂质，因为HCl能与Na2SiO3溶液反应，会干扰CO2与Na2SiO3溶液的反应，故气体通入Na2SiO3溶液前需除去CO2中的HCl气体，故可选用饱和NaHCO3溶液。答案：(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液(其他合理答案也可)吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液(其他合理答案也可)SiO2－3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO2－3(或SiO2－3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3)(4)HClH2CO3H2SiO314．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)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是_______________________________________________________________。(2)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F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(3)化合物C与石灰石的混合物共100g，二者充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，100g混合物中石灰石的质量分数是________。解析：(1)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(2)SiO2与Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，Al2O3与Na2CO3在高温下反应生成NaAlO2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。(3)若SiO2恰好或过量，与CaCO3反应的方程式只有一个，即CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑。若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：CaCO3～CO2100g22.4Lm(CaCO3)11.2Lm(CaCO3)＝50g。混合物中CaCO3的质量分数：50g100g×100%＝50%。答案：(1)氢氟酸(HF)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(2)①SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓②D(3)50%15．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空：(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。(2)B的化学式为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是______________________________________________________________。(3)C的化学式(分子式)为________，D的化学式(分子式)为________。解析：由“A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，其晶体结构与金刚石相似”推知A为Si，根据B――→加碳高温Si＋2CO↑(3)CaSiO3Na2SiO3