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1、二氧化硅与信息材料（时间：45分钟满分：100分）一、选择题（本题包括7个小题，每小题7分，共49分）1.我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白.下列对晶体硅的有关叙述正确的是（）A.晶体硅熔、沸点较高，硬度较大B.硅在地壳中含量居第二位，可以以游离态存在于自然界中C.晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵D.晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电2.下列关于二氧化硅的说法中正确的是（）A.二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成B.在二氧化硅晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子C.二氧化硅可用来制作干燥剂D.二氧化硅是
2、酸性氧化物，它不溶于任何酸3 .在一定条件下，下列物质不能和二氧化硅反应的是（）焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸高氯酸氢氧化钾氧化亚铁氮气A.B.C.和D.4 .双选题下列说法正确的是（）A.将NaF浓溶液和浓盐酸混合均匀，要用玻璃棒进行搅拌B.实验室中，化学试剂NaOH盛放在橡胶塞的玻璃瓶中C.将少量NazO加热熔化，可将NazO盛在玻璃试管中加热D.若玻璃瓶口与玻璃塞被NazSiCh粘住了，可用温水浸泡后再轻轻旋动瓶塞启开5 .（2010厦门模拟）有科学家认为：硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”，下列有关硅可能成为新型能源的叙述中不正确的是（）A.自然界存在大量硅单质B.自然界的硅易开采，且可再生
3、C.硅燃料便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是优质燃料D.硅燃料燃烧放出的热量多，其燃烧产物对环境的污染容易有效地控制6.工业上制造金刚砂（SiC）的化学反应为SiO2+3Cq=SiC+2Cot,在这个氧化还原反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比为（）A.1：2B.2：1C.1：1D.3：57 .下列说法正确的是（）A.二氧化硅材料广泛用于光纤通讯8 .工艺师利用盐酸刻蚀石英玻璃制作艺术品C水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D.粗硅制备单晶硅不涉及氯化还原反应二、非选择题（本题包括4小题，共51分）8.（16分）下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内：混合物SiO2(CaCO3
4、)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂除杂方法9.（10分）把河沙（主要成分是SiO*跟镁粉按一定质量比（质量比约大于15：24）混合均匀，装入试管中加热，大约一分钟后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物，待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的硅的气态氢化物.（1）写出河沙与镁粉在加热条件下反应的化学方程式，该反应是（填”放热”或吸热”）反应；（2）生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是（填化学式）；（3）写出产生”爆炸声”的化学方程式10. （14分）晶体硅是一种重要的非金属材料
5、，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCh+H2:SiHQ3与过量H2在IOoo1I（XrC下反应制得纯硅.已知SiHCI3能与HzO强烈反应，在空气中易自燃.请回答下列问题：（1）第步制备粗硅的化学反应方程式为（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCb（沸点33.0C）中含有少量SiCl4（沸点57.6C）和HCI（沸点一84.7）,提纯SiHeb采用的方法为.用SiHQ3与过量H?反应制备纯硅的装置如卜.图所示（热源及夹持装置略去）：一尾气处理装略去装置B中的试剂是.装置C中的烧瓶需要加热，其目的是
6、反应一段时间后，装置D中观察到的现象是,装置D不能采用普通玻璃管的原因是,装置D中发生反应的化学方程式为.为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及.为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是.a.碘水b.氯水c.NaoH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液11. （11分）把69g钠和4.2g硅同时投入足量的水中，充分反应后，测得溶液体积为500mL.计算在标准状况下产生氨气的体积为多少？所得溶液的物质的量浓度是多少？（己知Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2t）详解答案:1 .选A硅在
7、自然界中以化合态存在，工业制硅工艺并不复杂，硅属于非金属，B、C、D选项均错.2 .选BSiCh晶体中不存在单个分子，其结构中每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子，所以硅原子与氧原子的个数比为1：2,化学式写作SiCh,故A错误，B正确；硅酸在一定条件下制得硅胶，硅胶可用作干燥剂，C项错误.SiOz是酸性氧化物，但常温下可与氢氤酸反应，D错误.3 .选D二氧化硅是酸性氧化物，可与碱、碱性氧化物反应，还可与某些盐作用；又是最高价氧化物，具有氧化性，可与某些还原剂反应：SiOz的特性是与氢氟酸反应.4 .选BDNaF和HCI的混合溶液中有HF,它易腐蚀破墙棒.NaoH易与Si
8、O2反应生成Na2SiO3粘住玻璃塞，所以盛放NaOH不用玻璃塞.在高温下，Na2O能与玻璃中的SiO2反应：Na20+si02=Na2si03.干结的NazSiCh可慢慢溶于温水中.综上可知，正确答案为B、D.5 .选A自然界中硅元素都是以化合态形式存在的，没有游离态，A不正确.硅酸盐的含量极其丰富，便于开采，硅的燃烧产物为SiOz,可以再生，对环境污染易控制.6 .选ASiO2+3C=SiC得4e-+2C失22e-Ot,所以氧化剂和还原剂均为C,且氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2.7 .选A盐酸不与二氧化硅反应，应用氢氟酸刻蚀石英玻璃.8 .解析:SiO2(CaCO3)：可利用Si2不
9、溶于盐酸而CaCO3溶于盐酸除去CaCO3;CO2(SO2):可通入饱和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3):通入足量COz气体；SiCh(NaCl):溶于水过滤.答案:混合物SiO2(CaCO3)CO2(SO2)NaHCO3(Na2SiO3)SiO2(NaCl)除杂试剂盐酸饱和NaHCO3溶液通入足量CO2水除杂方法过滤洗气过滤过滤9 .解析：(1)河沙和镁粉的质量比约大于15：24时，因河沙中还含有除SiCh之外的其1524他物质，所以SiO2和Mg的质量比约为15：24,二者的物质的量之比为石：五=1：4,即反应中SiO2和Mg应按1：4的物质的量之比进行，故化学方程式为：S
10、i2+4Mg=2MgO+Mg2Si.因题中“加热一分钟后即发生剧烈反应”，故此反应为放热反应.(2)MgO和稀H2SO4发生反应MgO+H2SO4=MgSO4+H2O,此反应为碱性氧化物和强酸之间的反应，反应程度不剧烈，不可能产生爆炸声.所以应是Mg2Si和硫酸反应的结果，结合题意，根据MgzSi中各元素的化合价，可推测出反应产物为MgSo4和SiHa.答案：SiO2+4MgH=2MgO+Mg2Si放热(2)SiH4(3)SiH4+2O2=SiO2+2H2O10 .解析：由于SiHCl3极易自燃、极易和水反应，因此用一般的化学方法难以提纯，又由于SiHCl3的沸点和所含杂质的沸点相差较大，故可
11、以采用分馅(或蒸馅)的方法.由(3)中实脸装置图可以看出A为制取氢气的装置，B为干燥氢气的装置.由SiHCl3的沸点可知其在常温下为液态，对C装置加热可以使其汽化，以保证它和氢气充分接触并进入D中，在较高温度下反应得到单质硅.由于是对微量铁单质的检脸，三价铁离子遇KSCN溶液变色最为灵敏，所以应把二价铁离子转变为三价铁离子.答案：(l)Si2+2C=Si+2COt(2)分储(或蒸储)浓H2SO4使滴入烧瓶中的SiHCI3汽化有固体物质生成在反应温度下，普通玻璃会软化SiHCl3+H2,O(空OCSi+3HCl排尽装置中的空气和水蒸气bd69。11.解析：Zi(Na)=-一c.=0.3mol23gmol4.2。w(Si)=c1-=0.15mol28gmol由反应2Na+2H2=2NaOH+H2t知0.3mol钠与水反应生成0.3molNaOH0.15molH2.根据Si+2NaOHH2O=Na2SiO32H2知0.15molSi恰好与0.3molNaOH完全反应生成Hz0.3mol,故产生H2总量为(0.15mol+0.3mol)22.4Lmo,=10.08L.最终所得溶液为Na2SiO3溶液，其物质的量为0.15mol,所以其物质的量浓度为0.15 mol0.5 L=0.3 molL-答案：10.08L0.3molL
