2018-2019学年高中化学 第四章 非金属及其化合物 第一节 第1课时《二氧化硅和硅酸》基础提升练习 新人教版必修1.doc

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第1课时　二氧化硅和硅酸 【基础篇】 题组一　二氧化硅的性质与用途 1.关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是(　　) A.化学性质不活泼 B.可溶于水且显酸性 C.熔沸点较低，物理性质与CO2相似 D.是酸性氧化物，不溶于任何酸 答案　A 解析　该化合物为SiO2，SiO2不溶于水、熔沸点很高，与氢氟酸反应。 2.除去SiO2中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解　②加水煮沸　③过滤　④加稀盐酸　⑤加稀H2SO4，正确的操作顺序是(　　) A.①③ B.④③ C.⑤③ D.②③ 答案　B 解析　加稀盐酸与CaO、CaCO3反应生成CaCl2溶液，然后过滤得到SiO2固体。注意不能选用稀H2SO4，因CaSO4微溶，不易分离出SiO2。 3.下列关于SiO2的说法，正确的是(　　) A.SiO2是制造光导纤维的重要材料 B.SiO2溶于水生成硅酸 C.SiO2对应水化物的酸性比碳酸强 D.SiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应 答案　A 解析　SiO2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；SiO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。 4.下列试剂能用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是(　　) A.Na2SiO3溶液 B.KMnO4溶液 C.氢氟酸 D.NaOH溶液 答案　B 解析　玻璃中含有SiO2与NaOH溶液长时间作用会生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液有粘性，可将玻璃塞与玻璃瓶粘在一起打不开，A、D错误；氢氟酸可腐蚀玻璃，一般用塑料瓶盛装，C错误。 5.指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E 选项中选择正确答案填入括号内。 (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(　　) (2)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(　　) (3)SiO2＋2CSi＋2CO↑(　　) (4)SiO2＋3CSiC＋2CO↑(　　) (5)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(　　) A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B.氧化性 C.酸性氧化物的通性 D.将挥发性的酸酐从其盐中置换出来 E.未参与氧化还原反应 答案　(1)C　(2)D　(3)B　(4)E　(5)A 解析　(1)中SiO2表现的是酸性氧化物的性质。(2)中是SiO2得电子，显氧化性。(4)中得失电子的是C，SiO2未参与得失电子。(5)是雕刻玻璃的反应。 6.生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是(　　) A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液 答案　B 解析　生石灰能溶于水生成氢氧化钙与二氧化硅反应生成硅酸钙沉淀，碳酸钙不溶于水，所以有不溶于水的物质出现，不能说明杂质是否含有碳酸钙和二氧化硅，A错误；碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，二氧化硅不溶于盐酸，生石灰溶于盐酸生成氯化钙和水，所以有气体产生说明有碳酸钙，有不溶物，说明有二氧化硅，B正确；碳酸钙和硫酸反应生成硫酸钙，微溶于水，二氧化硅不溶于硫酸，所以有不溶于水的物质出现，不能确定是碳酸钙还是二氧化硅，C错误；碳酸钙不溶于氢氧化钠，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠，生石灰溶于水，所以不能确定是否含有二氧化硅，D错误。 题组二　硅酸的性质与用途 7.下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是(　　) A.两者均为弱酸 B.两者均可使紫色石蕊试液变红色 C.CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸 D.两者受热时均可以分解 答案　B 解析　硅酸不能使紫色石蕊试液变红，B错误。因为H2CO3酸性强于H2SiO3，故可以用H2CO3制备H2SiO3：CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓。 8.在存放照相机、显微镜、食品和药品的包装盒中常发现一些袋装透明的胶状颗粒，该颗粒的主要作用是干燥，其成分是(　　) A.活性炭 B.氯化钠 C.硅胶 D.小苏打 答案　C 解析　以上四种物质中只有硅胶是干燥剂。 9.下列关于硅酸的说法正确的是(　　) A.硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得 B.可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋ H2SiO3↓制取硅酸 C.因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应 D.干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠 答案　B 解析　SiO2难溶于水，因此不能与水化合反应直接制得硅酸，A错误；由于酸性HCl>H2SiO3，所以可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋ H2SiO3↓制取硅酸，B正确；尽管硅酸难溶于水，但是它仍能与NaOH溶液反应产生硅酸钠和水，C错误；干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸，D错误。 10.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(　　) A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4 C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D.步骤 Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行 答案　D 解析　X为硅酸钠溶液，可用作木材防火剂，A正确；步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4，B正确；碳酸的酸性比硅酸强，故步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替，C正确；步骤 Ⅲ为硅酸固体的灼烧，若在实验室完成，一般在坩埚中进行，D错误。 【提升篇】 11.(1)普通玻璃又称为钠玻璃，试写出生产普通玻璃过程中发生反应的一个化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验室用于盛放碱性试剂的试剂瓶不用磨口玻璃塞的原因是： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 (3)有一种特殊玻璃为钾玻璃，其热膨胀系数较小，较难熔化，较难受化学药品的侵蚀，可用于制作一般的化学仪器。现以石英砂、苛性钾、熟石灰为原料，熔制钾玻璃，质量比为75∶28∶37(假定这些原料不含杂质)，试用氧化物的形式表示该钾玻璃的组成__________。 (4)下列叙述正确的是_______________________________________(填序号)。 ①SO2、NO、NO2都是形成酸雨的因素，都能和水反应生成酸 ②NH3、H2S均不能用浓硫酸干燥 ③水晶的主要成分是SiO2 ④SiO2与CO2都属于酸性氧化物，都不能与酸反应 ⑤实验室可用NaOH溶液处理Cl2和SO2废气 ⑥NO只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而NO2只能用排空气法收集，不能用排水集气法 答案　(1)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑或　CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ (2)2OH－＋SiO2===SiO＋H2O　(3)K2O2CaO5SiO　(4)②③⑤⑥ 解析　(1)工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石。碳酸钠与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳，该反应的化学方程式为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(2)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和强碱反应SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，离子反应为2OH－＋SiO2===SiO＋H2O，硅酸钠是一种具有粘性的物质，导致瓶塞与瓶口粘在一起，所以盛放碱液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞；二氧化硅能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，氢氟酸应保存在塑料瓶中。(3)由石英砂、苛性钾、熟石灰质量比为75∶28∶37，根据元素原子守恒，n(KOH)∶n[Ca(OH)2]∶n(SiO2)＝n(K2O)∶n(CaO)∶n(SiO2)＝＝∶∶＝1∶2∶5，用氧化物表示玻璃的组成为活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水的顺序，则玻璃为K2O2CaO5SiO2。(4)①NO不能与水反应，错误；②浓硫酸不能干燥碱性气体和还原性的气体，如NH3、H2S等，正确；③水晶的主要成分是SiO2，正确；④SiO2能与氢氟酸反应，错误；⑤Cl2和SO2废气都能与NaOH溶液反应，实验室可用NaOH溶液来处理，正确；⑥NO能与空气中的氧气反应但不溶于水也不跟水反应，只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而NO2不与氧气反应，能与水反应，只能用排空气法收集，不能用排水集气法，正确；综上，答案选②③⑤⑥。 12.高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为 组分 SiO2 C Na2O K2O Al2O3 Fe2O3 质量分数 59.20 38.80 0.25 0.50 0.64 0.61 通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。 请回答下列问题： (1)根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有________类。 (2)步骤①中涉及SiO2的离子反应方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)滤渣A的成分有________________(填化学式)。 (4)步骤③反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、__________和__________。 答案　(1)3　(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)C、Fe2O3　(4)H2SiO3SiO2＋H2O　(5)坩埚　泥三角 解析　(1)根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物、不成盐氧化物、其他复杂氧化物5类，稻壳灰中二氧化硅属于酸性氧化物，氧化钠、氧化钾属于碱性氧化物，氧化铝属于两性氧化物。(2)步骤①中涉及SiO2与氢氧根离子反应生成硅酸根离子和水，离子方程式是SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。(3)稻壳灰的成分中只有二氧化硅、氧化铝与氢氧化钠反应，氧化钠、氧化钾与水反应，而C与氧化铁均不反应，所以滤渣A的成分是C、Fe2O3。(4)滤液A中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，加入过量稀盐酸，则偏铝酸根离子与过量的稀盐酸反应生成铝离子，而硅酸根离子与过量的稀盐酸反应生成硅酸沉淀，过滤得到硅酸，煅烧生成二氧化硅和水，化学方程式是H2SiO3SiO2＋H2O。(5)煅烧固体时，需要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热，用坩埚钳取下坩埚，所以还需要坩埚和泥三角。 13.为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答： (1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________。 (2)装置B所盛的试剂是__________________________________________， 其作用是___________________________________________________。 (3)装置C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________>________＞________。 答案　(1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液　吸收HCl气体 (3)Na2SiO3溶液　SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO(或SiO＋2CO2＋2H2O===2HCO＋H2SiO3↓) (4)HCl　H2CO3　H2SiO3 解析　根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故选用饱和NaHCO3溶液。 14.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发生化学反应生成D，同时还生成能使澄清石灰水变浑浊的氧化物E；将少量的E 通入D的水溶液中，生成化合物F。 ①分别写出生成D和F的化学反应方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 ②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是 ________________________________________________________________________。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.铁坩埚 (3)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________。 答案　(1)氢氟酸(或HF)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (2)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑　Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓　②AB (3)50% 解析　二氧化硅用作光导纤维，则C是SiO2；二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，故D是硅酸钠。(1)二氧化硅与HF反应，与一般的酸不反应，化学方程式是SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(2)①二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠和二氧化碳气体，E是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式分别是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。②纯碱为碳酸钠，高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能使用含有二氧化硅的坩埚，如石英坩埚、普通玻璃坩埚，应选择铁坩埚，选AB。(3)二氧化硅和碳酸钙高温反应生成硅酸钙和二氧化碳，化学方程式是SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，生成二氧化碳的物质的量是＝0.5 mol，所以碳酸钙的质量是0.5 mol100 gmol－1＝50 g，所以石灰石中碳酸钙的质量分数是100%＝50%。