第12講 含硅礦物與信息材料1．碳中和是指直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排、碳捕集與封存等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。下列有關(guān)說法正確的是(　　)A．CO2是導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨的主要?dú)怏wB．煤的液化、汽化主要是為了減少CO2的排放C．CO2催化加氫合成低碳烯烴屬于化合反應(yīng)D．CO2分子間有間隔，故可將其壓縮液化后封存解析：A.二氧化硫是導(dǎo)致酸雨的氣體，而不是二氧化碳，故A錯(cuò)誤；B.煤的液化、汽化是不能減少CO2的排放的，如煤氣化的生成物即煤氣主要成分是一氧化碳，CO燃燒依然生成二氧化碳，且生成二氧化碳分子數(shù)目相同，故B錯(cuò)誤；C.CO2催化加氫合成低碳烯烴的同時(shí)還有H2O生成，不屬于化合反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D.二氧化碳分子之間有間隔，在受壓時(shí)間隔變小，故可將其壓縮液化后封存，故D正確。答案：D2．(2021·福建省福州月考)硅酸(H2SiO3)是一種難溶于水的弱酸，從溶液中析出時(shí)常形成凝膠狀沉淀。實(shí)驗(yàn)室常用Na2SiO3溶液制備硅酸。某小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：編號(hào)ⅠⅡ實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a中產(chǎn)生凝膠狀沉淀b中凝膠狀沉淀溶解，c中無明顯變化下列結(jié)論不正確的是(　　)A．Na2SiO3溶液一定顯堿性B．由Ⅰ不能說明酸性：H2CO3>H2SiO3C．由Ⅱ可知，同濃度時(shí)Na2CO3溶液的堿性強(qiáng)于NaHCO3溶液的D.向Na2SiO3溶液中通入過量CO2，發(fā)生反應(yīng)：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓解析：A.Na2SiO3溶液是強(qiáng)堿弱酸鹽，因?yàn)樗獬蕢A性，A正確；B.因?yàn)辂}酸有揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl可以與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸，所以不能說明酸性：H2CO3>H2SiO3，B正確；C.由實(shí)驗(yàn)Ⅱ可知，等濃度的碳酸鈉與碳酸氫鈉相比，碳酸鈉可以與硅酸反應(yīng)，碳酸氫鈉不可以，說明同濃度時(shí)Na2CO3溶液的堿性強(qiáng)于NaHCO3溶液的，C正確；D.通入過量CO2，應(yīng)該生成HCO，D錯(cuò)誤。答案：D3．下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是(　　)①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?/span>A．②③　　　　　　　　   B．①③C．①④          D．④解析：①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10中Fe的化合價(jià)是＋3價(jià)，所以用氧化物的形式表示為Na2O·Fe2O3·3SiO2，錯(cuò)誤；②水晶的主要成分是二氧化硅，不屬于硅酸鹽制品，錯(cuò)誤；③用于制作光導(dǎo)纖維的材料是二氧化硅，不是硅單質(zhì)，錯(cuò)誤；④單質(zhì)硅是將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?/span>，正確。答案：D4．下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是(　　)A．硬度：SiO2<CO2B．溶解性：SiO2>CO2C．熔點(diǎn)：SiO2<CO2(干冰)D．酸性：H2CO3>H2SiO3答案：D5．半導(dǎo)體工業(yè)中有一句行話：“從沙灘到用戶”，即由SiO2制Si。制取過程中不涉及的化學(xué)反應(yīng)是(　　)A．SiO2＋2CSi＋2CO↑B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2SiCl4D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl解析：沙子的主要成分二氧化硅與碳在高溫下反應(yīng)生成硅和一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C＋SiO2Si＋2CO↑，故A不符合題意；制取過程中不涉及該化學(xué)反應(yīng)，故B符合題意；硅與氯氣在加熱條件下反應(yīng)生成四氯化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si＋2Cl2SiCl4，故C不符合題意；氫氣與四氯化硅在高溫下反應(yīng)生成硅和氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4＋2H2Si＋4HCl，故D不符合題意。答案：B6．下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述不正確的是(　　)A．都是共價(jià)化合物B．SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸D．都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)解析：SiO2不溶于水且與水不反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C7．下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過一步反應(yīng)完成的是(　　)A．SiO2―→Si         B．H2SiO3―→SiO2C．SiO2―→H2SiO3       D．Si―→Na2SiO3解析：SiO2＋2CSi＋2CO↑；H2SiO3SiO2＋H2O；SiO2不能與水反應(yīng)生成H2SiO3，也無法與其他物質(zhì)通過一步反應(yīng)生成H2SiO3；Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。答案：C8．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是(　　)A．Na2SiO3          B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2         D．SiO2解析：將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加熱蒸干，高溫灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項(xiàng)。答案：A9．(雙選)山西博物院是太原地標(biāo)性建筑之一，下列相關(guān)說法正確的是(　　)A．展柜使用的鋼化玻璃，其主要成分只有SiO2B．墻體使用的磚瓦、水泥是硅酸鹽制品C．陳列的元青花瓷的原料有高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示為Al2O3·SiO2·H2OD．展示的青銅器上有一層綠色物質(zhì)可能是堿式碳酸銅，此綠色物質(zhì)溶于鹽酸解析：鋼化玻璃與普通玻璃的成分相同(只是制造的工藝不同)，主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，A項(xiàng)錯(cuò)誤；磚瓦和水泥都是硅酸鹽制品，B項(xiàng)正確；高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]應(yīng)該表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅綠是堿式碳酸銅，該物質(zhì)可以與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅而溶解，D項(xiàng)正確。答案：BD10．(雙選)高純晶硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”。它可以按下列方法制備，下列說法正確的是(　　)SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)A.步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑B．灼燒熔融的Na2CO3固體，可用石英坩堝C．二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng)D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6 ℃)，通過蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3解析：A項(xiàng)，高溫下二氧化硅與C反應(yīng)生成CO和Si，即步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正確；B項(xiàng)，石英的主要成分是二氧化硅，高溫下Na2CO3和二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，硅能與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和氫氣，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，沸點(diǎn)相差30 ℃以上的兩種液體可以采用蒸餾的方法分離，D正確。答案：AD11．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O答案：B12．某學(xué)習(xí)小組擬探究CO2和鋅粒反應(yīng)是否生成CO，已知CO能與銀氨溶液反應(yīng)產(chǎn)生黑色固體。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：下列敘述不正確的是(　　)A．裝置e的作用是防倒吸B．如圖所示裝置的活塞K處于關(guān)閉狀態(tài)C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先關(guān)閉活塞K，再熄滅酒精燈D．b、c、f中的試劑依次為飽和碳酸鈉溶液、濃硫酸、銀氨溶液答案：C13．(1)將下列左欄中的物質(zhì)與右欄中對(duì)應(yīng)的性質(zhì)、用途用線連起來：(2)填寫下列材料主要化學(xué)成分的化學(xué)式。①剛玉：____________。②大理石、石灰石：____________。③普通玻璃：____________。④石英、水晶：____________。答案：(1)①—c　②—a?、邸猠　④—b?、荨猟(2)①Al2O3?、贑aCO3?、跱a2SiO3、CaSiO3、SiO2?、躍iO214．光纖通信是光導(dǎo)纖維傳送信號(hào)的一種通信手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅(一種無機(jī)涂層)的工藝流程如下：回答下列問題：(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為______________________________________________，氧化劑為________(填化學(xué)式)。(2)經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下： 組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5450.4050.046 20.000 30.001 930.001 57沸點(diǎn)/℃57.631.88.2－8512.575.5圖中“操作X”的名稱為________。(3)反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為________；反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________。答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　SiO2(2)精餾(或蒸餾)(3)制取鹽酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl15．(2021·河北唐山聯(lián)考)X是一種新型無機(jī)非金屬材料，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關(guān)生產(chǎn)過程如下：為了確定C的組成，某同學(xué)進(jìn)行了以下的探究過程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可用于制造光導(dǎo)纖維。按要求回答下列問題：(1)C的化學(xué)式為________；X的化學(xué)式為________。(2)寫出下列方程式反應(yīng)①的化學(xué)方程式________________________________________________；反應(yīng)⑦的離子方程式：______________________________________________。解析：本題可從I入手推斷，I可用于制造光導(dǎo)纖維，故其為二氧化硅，F為硅酸，H為硅酸鈉。E為HCl，C為四氯化硅，X為Si3N4。反應(yīng)①為Si與Cl2反應(yīng)生成SiCl4，反應(yīng)⑦為硅酸鈉與過量的二氧化碳反應(yīng)生成硅酸和碳酸氫鈉。答案：(1)SiCl4　Si3N4(2)Si＋2Cl2SiCl4　SiO＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO16．二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點(diǎn)為8.2 ℃。在銅催化作用下，HCl與硅在250～260 ℃反應(yīng)可以制得SiH2Cl2。(1)D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)按照氣體從左到右的方向，制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序?yàn)閍→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。(3)反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外，還會(huì)生成H2和________、________等。(4)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反應(yīng)生成SiCl4，然后再與HCl在250～260 ℃反應(yīng)，可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反，結(jié)果會(huì)____________________________________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。答案：(1)Si＋2HClSiH2Cl2(2)d　e　f　g　b　c　d(3)SiCl4　SiHCl3(4)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)17．未來的交通工具將采用新一代無機(jī)非金屬材料制成的無水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。這類材料中研究較多的是化合物G。(1)化合物G的相對(duì)分子質(zhì)量為140，G中硅元素的質(zhì)量分數(shù)為60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含兩種元素)與NH3反應(yīng)而生成，同時(shí)產(chǎn)生HCl氣體。請(qǐng)推斷：①化合物G的化學(xué)式為_______________________________________________。②1 mol NH3和0.75 mol E 恰好完全反應(yīng)生成G和HCl，則化合物E的分子式為___________________________________________________________________。(2)粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水作用，所得產(chǎn)物中都有一種酸性氧化物，它是工業(yè)上生產(chǎn)玻璃的主要原料。與氧氣反應(yīng)所得的產(chǎn)物還有一種單質(zhì)，與水反應(yīng)生成的另一種產(chǎn)物是該種單質(zhì)元素的氫化物。請(qǐng)寫出化合物G與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)為了使化合物G能成為新一代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)材料，現(xiàn)采用常壓下在G中添加氧化鋁，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成一種高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，它的商品名叫“賽倫”，化學(xué)通式可表達(dá)為Si6－xAlxOxY8－x。在接近于1 700 ℃時(shí)x的極限值約為4.0，在1 400 ℃時(shí)x為2.0，以保持整個(gè)化合物呈電中性。試問：賽倫中Y元素的化合價(jià)為________。解析：(1)G中Si的原子數(shù)為＝3，另一種元素不可能是氫，而是氮，氮的原子數(shù)為＝4，故G的化學(xué)式為Si3N4。E分子中只有一個(gè)硅原子，故其分子式為SiCl4。(2)由題意知Si3N4與H2O反應(yīng)生成SiO2和NH3。(3)Si為＋4價(jià)，Al為＋3價(jià)，O為－2價(jià)，當(dāng)x＝4時(shí)代入得Y的化合價(jià)a：2×4＋4×3＋(－2)×4＋a×4＝0，a＝－3。答案：(1)①Si3N4　②SiCl4(2)Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑(3)－3價(jià)  

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