1、学年第一学期人教版化学必修一第四章第1节无机非金属材料的主角硅同步训练2020年人教版化学必修一第四章第1节无机非金属材料的主角硅同步训练一、单选题12019 年 12 月 27 日晚，长征五号运载火箭“胖五”在海南文昌航天发射场成功将实践二十号卫星送入预定轨道。下列有关说法正确的是（ ）A胖五”利用液氧和煤油为燃料，煤油为纯净物B火箭燃料燃烧时将化学能转化为热能C火箭箭体采用铝合金是为了美观耐用D卫星计算机芯片使用高纯度的二氧化硅2下列关于IVA元素形成的物质的叙述中，正确的是（ ）A金刚石和石墨互为同位素 B石墨可用做绝缘材料C二氧化硅可用于制造光导纤维 D硅酸的酸性强于碳酸3在无机非金属
2、材料中，硅一直扮演着主要的角色。下列物质中主要成分是Si的是()A水晶 B玛瑙 C石英 D计算机芯片4如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中发生的主要化学反应为（ ）A BC D5有关硅元素的下列叙述中正确的是（）A硅、碳与氢氟酸都不反应B硅是构成矿物岩石的主要原料，其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐C硅与碳性质都很稳定，都能以游离态存在于自然界D晶体硅、石墨都可作半导体材料6下列关于硅酸的叙述，错误的是()A硅酸是一种很弱的酸B硅酸可由二氧化硅与水反应制得C硅酸不稳定,加热脱水会生成二氧化硅D硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得7下列物质：氢氟酸；浓H2SO4；烧碱溶液；Na2CO
3、3固体；氧化钙；浓HNO3。其中在一定条件下能与SiO2反应的有()A B C D全部8下列说法不正确的是（ ）AFe2O3 可用作红色颜料 B合金材料中可能含有非金属元素CSiO2 可用作半导体 D硅胶能吸水常用作干燥剂9我国科学家已成功合成了一种碳纤维（3nm长的管状纳米管），这种碳纤维具有强度高、刚度（抵抗变形的能力）高、密度小（只有钢的）、熔点高、化学性质稳定的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是（ ）A它是制造飞机的理想材料B它的主要组成元素是碳C它的抗腐蚀能力强D碳纤维复合材料不易导电10硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述不正确的是 ( )选项物质用途
4、原理A晶体硅电脑芯片熔点高、硬度大B二氧化硅光导纤维透明无色固体C硅酸钠玻璃粘合剂浓度高时是一种粘稠液体D硅胶吸水剂具有疏松多孔的结构AA BB CC DD11下列说法正确的是( )ASiO2既可以和NaOH溶液反应，也可以和HF溶液反应，所以SiO2是两性氧化物B向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C石英是良好的半导体材料，可以制成光电池D陶瓷的烧制不涉及化学变化12硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水的弱酸，从溶液中析出时常形成凝胶状沉淀。实验室常用 Na2SiO3 溶液制备硅酸。某小组同学进行了如下实验：编号实验现象a 中产生凝胶状沉淀b 中凝胶状沉淀溶解，c 中无明显变化下列
5、结论不正确的是（ ）ANa2SiO3 溶液一定显碱性B由 不 能 说 明 酸 性 H2CO3H2SiO3C由可知，同浓度时 Na2CO3 溶液的碱性强于 NaHCO3 溶液D向 Na2SiO3 溶液中通入过量 CO2，发生反应：SiO32+CO2+H2O=CO32+H2SiO313诺贝尔物理学奖曾授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德博伊尔和乔治史密斯。光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是（ ）A二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸B用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24L气体(标准状况)时，得到2.8g硅C6g的二氧化硅中含有0.2mol的
6、共价键D二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应14将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的质量（m)和通入CO2体积（V）的关系正确的是 A B C D二、填空题15有下列物质过氧化钠、氧化铝、硅、二氧化硅。请根据它们的用途填空：(填序号)（1）可用来制计算机芯片的是_。（2）可用于呼吸面具中作为氧气来源的是_。（3）能作光导纤维的是_。（4）能作耐火材料的是_。16白炭黑（SiO2H2O）广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石主要成分为Mg6（Si4O10）(OH)8来制取，其主要工艺流程如下：（1）蛇纹石用氧化物形式可表示为_。（2）碱浸
7、时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法有_；_（任举两种）。（3）过滤1得到的滤液的主要成分是_。（4）沉淀时加入氯化钠溶液的作用可能是_。（5）洗涤时，如何证明产品已洗涤干净？_。17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_ ，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
8、。工业上采用Mg2Si和NH4CI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: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_SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是 _。(6)在硅酸盐中，SiO44+四面体(如下图(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 _ 化学式为_.18运用所学知识，回答下列问题。（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应
9、的化学方程式为_，工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。（2）向硫酸铜溶液中逐滴加入KI溶液至恰好反应完全，观察到产生白色沉淀CuI，蓝色溶液变为棕色。该反应的离子方程式为_；取一定量上述反应后的上层棕色清液于一支试管中，加入一定量的苯，振荡，此时观察到的现象是_。（3）电子工业常用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，工程师欲从制造印刷电路板的工业废水中回收铜，并获得FeCl3溶液，设计如下方案：滤渣的成分为_。（填化学式）加过量B发生反应的离子方程式为_。通入C发生反应的化学方程式为_。参考答案1B【解析】A. 煤油为多种烷烃和环烷烃的混合物，故A错误；B. 火箭中燃料的燃烧
10、是将化学能转化为热能，再转化为机械能，故B正确；C. 铝合金的密度较小，硬度较大，火箭箭体采用铝合金的主要目的是减轻火箭的质量，故C错误；D. 卫星计算机芯片使用高纯度的硅，不是二氧化硅，故D错误。故选：B。2C【解析】A. 金刚石和石墨为碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；B. 石墨可以导电，故B错误；C. 二氧化硅用于制造光导纤维，C正确；D. 非金属性CSi，所以碳酸酸性比硅酸强，故D错误；故答案为C。3D【解析】水晶、石英、玛瑙的主要成分为二氧化硅，硅芯片为硅的单质，所以主要成分不是SiO2的物质是硅芯片,所以D选项是正确的；故答案选D。4D【解析】氢氟酸可用于在玻璃上雕刻
11、各种精美图案，雕刻过程中发生的反应为：4HF+SiO2=SiF4+2H2O，故D正确；故选D。5B【解析】A硅和氢氟酸反应生成四氟化硅，故A错误；B硅是亲氧元素，在自然界中以化合态存在，是组成硅石和碳酸盐的主要元素，故B正确；C硅在自然界中只能以化合物形式存在，故C错误；D石墨是一种导体，故D错误；故答案为B。6B【解析】A.硅酸的酸性比碳酸弱，硅酸是一种很弱的酸，A正确；B.二氧化硅不溶于水，不能和水反应生成硅酸，B错误；C.硅酸不稳定，加热分解生成二氧化硅和水，C正确；D.根据强酸制取弱酸的反应原理，盐酸的酸性比硅酸强，可溶性硅酸盐与盐酸反应能制得硅酸，D正确；答案选B。7C【解析】氢氟酸
12、与二氧化硅反应生成四氟化硅和水；烧碱溶液与二氧化硅反应生成硅酸钠和水；Na2CO3固体在高温下与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳；氧化钙在高温下与二氧化硅反应生成硅酸钙；浓H2SO4、浓HNO3与SiO2不反应，答案选C。点睛：H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以在溶液中能发生复分解反应：Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3，但高温下Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2也能发生，但不能据此说明硅酸的酸性强于碳酸，因为该反应不是在溶液中进行的，利用的难挥发性物质制备易挥发性物质。8C【解析】A. Fe2O3是红色粉末，俗称铁红，可用作红色颜料，故A正确； B. 合金材料中可能
13、含有非金属元素，如钢是铁碳合金，故B正确；C.晶体硅是半导体材料，SiO2 可制取光导纤维，故C错误； D. 硅胶能具有吸水性，常用作干燥剂，故D正确；选C。9D【解析】A这种碳纤维的强度高、刚度高、密度小、熔点高、化学稳定性好，是制造飞机的理想材料，说法正确，故A不选；B它的主要组成元素是碳，说法正确，故B不选；C这种碳纤维的化学性质稳定，抗腐蚀能力强，说法正确，故C不选；D碳纤维复合材料其主要元素是碳，但由于合成的是纳米级材料，碳原子最外层有4个电子，也可以类似于石墨结构，存在着自由电子，易导电，说法错误，故D选；故选D。10A【解析】A硅是良好的半导体材料，可以用作电脑芯片，和熔点高、硬
14、度大没有关系，故A错误；B光导纤维的材料是二氧化硅，故B正确；C硅酸钠浓度高时是一种粘稠液体，常用作玻璃粘合剂，故C正确；D硅胶具有疏松多孔的结构，具有较强的吸附性，故D正确；故选A。11B【解析】ASiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成盐和水，而与HF反应生成物不是盐，为其特性，故A错误；B向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸反应生成硅酸，硅酸是白色胶状物，故B正确；C晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，石英是二氧化硅，不导电，故C错误；D烧制陶瓷的主要原料是粘土，烧制陶瓷的过程中有新物质生成，属于化学变化，故D错误；答案选B。12D【解析】A. Na2SiO3
15、是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，故A正确；B.反应中盐酸与石灰石反应生成氯化钙、二氧化碳和水，盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢会干扰二氧化碳与硅酸钠的反应，不能确定碳酸的酸性强于硅酸，故B正确；C. b中凝胶状沉淀溶解，c中无明显变化，说明同浓度的Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液，故C正确；D. Na2SiO3 溶液与过量 CO2反应生成硅酸白色胶状沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为SiO32+CO2+2H2O=2HCO3+H2SiO3，故D错误；故选D。【点睛】反应中盐酸与石灰石反应生成氯化钙、二氧化碳和水，盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢会干扰二氧化碳与硅酸钠的反应是解答关键
16、和易错点。13D【解析】A二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；BSiO2+2CSi+2CO，可知当生成标准状况下2.24L气体即0.1mol气体时，得到0.05mol即1.4gSi，故B错误；C6gSiO2为0.1mol，含有0.4mol硅氧键，故C错误；D碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，高温时，能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故D正确；答案选D。14A【解析】向KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中通入CO2， CO2先和Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀，当Ca(OH)2消耗完时，继续通入CO2，CO2和KOH反应生成K2CO3，当
17、KOH完全反应后，继续通入CO2，CO2和K2CO3反应生成KHCO3，后CO2和CaCO3、H2O反应生成可溶性的Ca(HCO3)2，故选A。15 。【解析】过氧化钠能与水或二氧化碳反应生成氧气，可提供氧；氧化铝的熔点高，可作耐火材料；硅是半导体，可以应用于芯片、太阳能电池；二氧化硅对光具有良好的全反射作用，能作光导纤维。故答案为；。166MgO4SiO24H2O； 适当提高温度，适当延长浸取时间， 采用连续搅拌的形式，适当提高氢氧化钠溶液的浓度； 硅酸钠； 防止生成硅酸胶体； 取少量最后一次洗涤液，滴加12滴硝酸银溶液，若没有白色沉淀生成，证明已经洗涤干净。 【解析】（1）硅酸盐由盐的书写
18、形式改写为氧化物的形式，改写的一般方法为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水，蛇纹石主要成分为Mg6（Si4O10）(OH)8写成氧化物的形式：6MgO4SiO24H2O，正确答案：6MgO4SiO24H2O；（2）碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，可以适当提高温度，加快反应速率，提高浸取率；可以适当延长浸取时间，提高浸取率；可以采用连续搅拌的形式，增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率；适当提高氢氧化钠溶液的浓度，加快反应速率，提高浸取率，所以正确答案：适当提高温度，适当延长浸取时间，采用连续搅拌的形式，适当提高氢氧化钠溶液的浓度；（3）蛇纹石的主要成分为：6MgO4SiO24H2O，能
19、够与氢氧化钠溶液反应的是SiO2，生成Na2SiO3，所以过滤1得到的滤液的主要成分是硅酸钠，还含有少量的没有反应的氢氧化钠，正确答案：硅酸钠；（4）硅酸钠和盐酸反应生成硅酸和氯化钠，加入氯化钠的作用是防止生成硅酸胶体，正确答案为：防止生成硅酸胶体；（5）硅酸钠和盐酸反应生成硅酸和氯化钠，可以检验是否存在氯离子来检验是否洗涤干净，具体方法是：取少量最后一次洗涤液，滴加12滴硝酸银溶液，若没有白色沉淀生成，证明已经洗涤干净，正确答案为：取少量最后一次洗涤液，滴加12滴硝酸银溶液，若没有白色沉淀生成，证明已经洗涤干净。17M 9 4 二氧化硅 共价键 3 Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4
20、+ 4NH3+ 2MgCl2 CC键和CH键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成 CH键的键能大于CO键，CH键比CO键稳定。而SiH键的键能却远小于SiO键，所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键。 sp3 13 SiO3 n2n-(或SiO32-) 【解析】【分析】(1)Si原子核外电子数为14，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p2，据此解答；(2)硅在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在；(3)硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合，在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体
21、硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6=3个；(4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2；(5)键能越小，化学键越不稳定；键能越小，化学键越不稳定，反应倾向于形成稳定性更强方向进行；(6)硅酸盐中的SiO44-为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子。【详解】(1)硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层，该能层有s、p、d三个能级，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，所以共有
22、9个原子轨道，硅原子的M能层有4个电子（3s23p2）； (2)硅元素在自然界中主要以化合态（二氧化硅和硅酸盐）形式存在；(3)硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体，硅原子之间以共价键结合在金刚石晶体的晶胞中，每个面心有一个碳原子（晶体硅类似结构），则面心位置贡献的原子为 6=3个； (4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2，方程式为：Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2； (5)烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能，所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂，导致长链硅烷难以生成； 键能越大、物质就
23、越稳定，C-H键的键能大于C-O键，故C-H键比C-O键稳定，而Si-H键的键能远小于Si-O键，所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键；(6)硅酸盐中的硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；故答案为：sp3根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-。18SiO22NaOHNa2SiO3+ H2O 氢氟酸 4I2Cu2+ 2CuII2 溶液分层，上层溶液为紫红色 Fe、Cu Fe2H+Fe2+H2 Cl22FeCl2FeCl3 【解析】试题分析：（1）二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，方程式为SiO22NaOHNa2SiO3+ H2O ；二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，所以通常用氢氟酸雕刻玻璃。（2）硫酸铜和碘化钾反应生成白色的碘化亚铁铜沉淀，铜元素化合价降低，则碘元素化合价升高，生成碘单质，离子方程式为：4I2Cu2+ 2CuII2；碘溶于苯，苯不溶于水，在上层， 溶液分层，上层溶液为紫红色 。（3）氯化亚铁和氯化铜的溶液中回收铜需呀加入过量的铁，所以滤渣有Fe、Cu；滤渣中加入过量的盐酸，铁溶解生成氯化亚铁，铜不溶解，离子方程式为Fe2H+Fe2+H2；氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁，方程式为Cl22FeCl2FeCl3考点：二氧化硅的性质，铁及其化合物的性质
