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高中化学人教版 (新课标)必修1第一节 无机非金属材料的主角--硅课时训练
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这是一份高中化学人教版 (新课标)必修1第一节 无机非金属材料的主角--硅课时训练，共7页。试卷主要包含了硅被誉为无机非金属材料的主角，镁橄榄石中的阴离子是，下列对晶体硅的叙述中正确的是，有关硅元素的下列叙述中正确的是，下列变化不能一步实现的是，下列说法不正确的是，根据要求回答下列问题等内容，欢迎下载使用。
A组
1.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( )
A.陶瓷餐具B.石英钟表
C.计算机芯片D.光导纤维
解析:硅是半导体材料,可用于制造计算机芯片;石英钟表、光导纤维都以SiO2作原料制成。
答案:C
2.镁橄榄石(2MgO·SiO2)中的阴离子是( )
A.SiO32-B.SiO44-
C.SiO54-D.SiO64-
解析:2MgO·SiO2表示成盐的形式为Mg2SiO4。因此阴离子为SiO44-。
答案:B
3.歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定,不易褪色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
解析:根据化合物中元素化合价代数和等于零的原则,2+2+2×4=2x,所以x=6;BaCuSi2O6可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2;硅酸铜钡属于硅酸盐,不溶于强酸,由于古瓷中所用颜料能长时间保留原来颜色,所以硅酸铜钡的性质稳定,不易褪色。
答案:C
4.下列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.晶体硅和金刚石的物理性质相似
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,它性质稳定,不与碱液反应
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电
答案:A
5.有关硅元素的下列叙述中正确的是( )
A.单质硅性质稳定,常温时硅不与强碱溶液反应
B.硅与任何酸都不反应
C.硅是构成矿物岩石的主要原料,其化合态几乎全部是硅石和硅酸盐
D.硅的性质很稳定,能以游离态存在于自然界
答案:C
6.下列变化不能一步实现的是( )
A.Na2SiO3→H2SiO3
B.H2SiO3→SiO2
C.SiO2→H2SiO3
D.SiO2→Na2SiO3
解析:Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl;H2SiO3SiO2+H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。
答案:C
7.2015年11月16日,国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单,“天河二号”以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度,连续第六次成为全球最快的超级计算机。制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A.水晶项链是硅酸盐制品
B.硅单质广泛用于光纤通信
C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D.硅酸钠可用于制备木材防火剂
解析:水晶和光导纤维的主要成分都是SiO2,故A、B项不合题意;盐酸与SiO2不反应,利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,故C不正确。
答案:D
8.下列说法不正确的是( )
A.陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成的
B.高纯单质硅可以制成光电池,将光能直接转换为电能
C.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的
D.向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2,然后蒸发结晶,最后灼烧,得到Na2CO3、SiO2
解析:向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2时发生反应Na2SiO3+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3,蒸发结晶可得H2SiO3、NaHCO3,灼烧时二者分解生成SiO2、Na2CO3,进而发生反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,故灼烧后得Na2SiO3,D项错误。
答案:D
9.导学号98980066A、B、C、D、E五种含硅元素的物质,相互转化关系如图所示:
(1)推断A~E的化学式:A ,B ,C,D ,E 。
(2)写出①BA的化学方程式: 。
②AC的离子方程式: 。
解析:B在空气中燃烧生成D,B可能为Si,B和D都能与NaOH溶液反应生成A,则A为Na2SiO3,A和盐酸反应生成C,C为H2SiO3,H2SiO3受热分解又生成SiO2,证明B为Si,E为CaSiO3。
答案:(1)Na2SiO3 Si H2SiO3 SiO2 CaSiO3
(2)①Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
②SiO32-+2H+H2SiO3(胶体)
10.根据要求回答下列问题。
(1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式。
钾云母的化学式为K2H4Al6Si6O24,其简单氧化物形式为 。
普通玻璃的化学式为Na2CaSi6O14,其简单氧化物形式为 。
石棉的化学式为CaMg3Si4O12,其简单氧化物形式为 。
(2)长石的化学式为KAlSi3Ox,x= 。
(3)设计实验检验硅酸盐具有防火性。
①取两块滤纸,分别浸入蒸馏水和饱和硅酸钠溶液中,使之充分吸湿,浸透,取出稍沥干(不再滴液体)后,同时分别在酒精灯外焰点燃,实验现象:放入蒸馏水吸湿的滤纸在酒精灯火焰上首先变干,然后又 ;而放入饱和硅酸钠溶液中的滤纸在酒精灯火焰上仅是 ,并不 。
②实验结论:硅酸钠的水溶液可以用作木材或滤纸的 。
③浸过硅酸钠溶液的织物不容易燃烧的原因是
。
解析:(1)改写氧化物时,元素种类不变,原子个数不变,元素化合价不变。(2)根据元素化合价代数和等于零,确定氧原子个数。钾、铝、硅的化合价分别为+1价、+3价、+4价,得:1+3+3×4=2x,x=8。(3)硅酸钠耐高温。
答案:(1)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O Na2O·CaO·6SiO2 CaO·3MgO·4SiO2
(2)8
(3)①燃烧 变干 燃烧 ②防火剂 ③硅酸钠具有耐高温性,浸泡过硅酸钠溶液的织物在高温时,蒸发水,硅酸钠附着在织物表面,阻止了空气中氧气与织物接触,故不能燃烧
B组
1.下面关于硅的叙述中,正确的是( )
A.硅的非金属性比碳的强,只有在高温下才能与氢气发生化合反应
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在
D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料
解析:硅的非金属性比碳的弱,A项错;硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,排名前四位的元素是O、Si、Al、Fe,所以B项错;硅在自然界中是以化合态存在的,所以C项也错。
答案:D
2.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确的是( )
A.硅的含量居第二位,在地球上有丰富的单质硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅
B.硅相对于氢气便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是有开发价值的燃料
C.存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞
D.硅是一种良好的半导体材料,所以是制造光导纤维的基本原料
答案:B
3.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为:
①SiO2+2CSi+2CO↑
②Si+2Cl2SiCl4
③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl
下列对上述三个反应的叙述中,错误的是( )
A.①③为置换反应
B.②为化合反应
C.①②③均为氧化还原反应
D.三个反应的反应物中硅元素均被还原
解析:反应①③中硅元素被还原,反应②中硅元素被氧化,D错误。
答案:D
4.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式:
①镁橄榄石(Mg2SiO4): ;
②高岭石[Al2Si2O5(OH)4]: 。
(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式,请继续改写以下物质:
HNO3: ;HCOOH: ;
KAl(SO4)2·12H2O: 。
通过以上改写可知,HNO3对应的酸性氧化物为 ,HCOOH在浓硫酸的作用下可制 气体(浓硫酸可以将某些物质中的H和O元素按照2∶1的比例脱去)。
(3)已知在一定条件下,Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以看作是FeCl2·2FeCl3。类似地,碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8,则它可以看作是 。
解析:(1)将硅酸盐改写成氧化物时,根据改写规律,判断出各元素的化合价,找出各种形式的氧化物,并依据金属活动性,依次为金属氧化物→SiO2→H2O。
(2)类比将硅酸盐改写成氧化物的形式,HNO3中氮元素为+5价,相应的氧化物为N2O5,所以需要将化学式中各原子个数都扩大2倍,可以得到如下氧化物的形式:N2O5·H2O。酸酐是酸脱水后的产物,所以HNO3的酸酐为N2O5。HCOOH可以写成CO·H2O的形式,在浓硫酸作用下脱水形成CO。
KAl(SO4)2·12H2O中K为+1价,相应的氧化物为K2O,Al为+3价,相应的氧化物为Al2O3,S为+6价,相应的氧化物为SO3,因为化学式中Al和K都只有1个,所以需要先将化学式中所有的原子个数都扩大2倍,然后再改写成氧化物的形式:K2O·Al2O3·4SO3·24H2O。
(3)碘单质具有弱氧化性,只能将Fe氧化成+2价的铁,即Fe3I8中铁元素全部以FeI2形式存在,其余的碘则以碘单质的形式存在,即3FeI2·I2。
答案:(1)①2MgO·SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)N2O5·H2O CO·H2O K2O·Al2O3·4SO3·24H2O N2O5 CO
(3)3FeI2·I2
5.导学号98980067氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,属于新型功能性陶瓷产品,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。
(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式: 。
(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅及氯化氢,反应的化学方程式为 。
(3)沸石是一种含结晶水的、具有多孔结构的铝硅酸盐,化学式为Na2Al2Si3O10(H2O)2,若以氧化物形式可表示为 。
解析:(1)根据题目信息可知,Si3N4与氢氟酸反应,因Si3N4中硅元素化合价为+4价,氮元素化合价为-3价,故其生成物应为SiF4和NH3。
(2)根据质量守恒,SiCl4与N2、H2在高温下反应时,除生成Si3N4外,另一种生成物为HCl。
(3)以氧化物形式表示硅酸盐组成时,应注意氧化物的书写顺序:金属氧化物→SiO2→H2O,当有多种金属氧化物时则按金属活动性顺序排列,同时要注意原子守恒。
答案:(1)Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑
(2)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
(3)Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O
6.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究,他们以课本为基础,查阅资料得到以下可供参考的信息:
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si;
②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物;
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4;
④Si和SiO2均不能与稀硫酸反应;
⑤SiH4在空气中自燃。
他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应;再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤、洗涤、干燥、最后称量……在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题:
(1)该小组“实验室制Si”的化学方程式是 。
(2)写出②的化学方程式: 。
(3)该过程中产率比预期低的原因是 。
(4)你估计“在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是什么?请用必要的文字和化学方程式予以说明。
。
解析:还原性弱的碳能制还原性强的硅是由于反应为高温下的气相反应,其化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑,镁和SiO2按8∶5的质量比反应,产物中有MgO,根据质量守恒推知另一种产物为Mg2Si,所以总反应为SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。同时在此过程中一部分硅转化生成了Mg2Si,所以产率比预期的低。向其中加入稀硫酸时,产生的气体为SiH4,其在空气中能够自燃,即SiH4+2O2SiO2+2H2O。
答案:(1)2C+SiO2Si+2CO↑
(2)SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si
(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁
(4)SiH4能自燃,而有爆鸣声和火花就是由SiH4的自燃引起的,SiH4+2O2SiO2+2H2O
课后训练案
巩固提升
A组
1.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( )
A.陶瓷餐具B.石英钟表
C.计算机芯片D.光导纤维
解析:硅是半导体材料,可用于制造计算机芯片;石英钟表、光导纤维都以SiO2作原料制成。
答案:C
2.镁橄榄石(2MgO·SiO2)中的阴离子是( )
A.SiO32-B.SiO44-
C.SiO54-D.SiO64-
解析:2MgO·SiO2表示成盐的形式为Mg2SiO4。因此阴离子为SiO44-。
答案:B
3.歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定,不易褪色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
解析:根据化合物中元素化合价代数和等于零的原则,2+2+2×4=2x,所以x=6;BaCuSi2O6可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2;硅酸铜钡属于硅酸盐,不溶于强酸,由于古瓷中所用颜料能长时间保留原来颜色,所以硅酸铜钡的性质稳定,不易褪色。
答案:C
4.下列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.晶体硅和金刚石的物理性质相似
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,它性质稳定,不与碱液反应
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电
答案:A
5.有关硅元素的下列叙述中正确的是( )
A.单质硅性质稳定,常温时硅不与强碱溶液反应
B.硅与任何酸都不反应
C.硅是构成矿物岩石的主要原料,其化合态几乎全部是硅石和硅酸盐
D.硅的性质很稳定,能以游离态存在于自然界
答案:C
6.下列变化不能一步实现的是( )
A.Na2SiO3→H2SiO3
B.H2SiO3→SiO2
C.SiO2→H2SiO3
D.SiO2→Na2SiO3
解析:Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl;H2SiO3SiO2+H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。
答案:C
7.2015年11月16日,国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单,“天河二号”以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度,连续第六次成为全球最快的超级计算机。制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A.水晶项链是硅酸盐制品
B.硅单质广泛用于光纤通信
C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D.硅酸钠可用于制备木材防火剂
解析:水晶和光导纤维的主要成分都是SiO2,故A、B项不合题意;盐酸与SiO2不反应,利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,故C不正确。
答案:D
8.下列说法不正确的是( )
A.陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成的
B.高纯单质硅可以制成光电池,将光能直接转换为电能
C.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的
D.向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2,然后蒸发结晶,最后灼烧,得到Na2CO3、SiO2
解析:向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2时发生反应Na2SiO3+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3,蒸发结晶可得H2SiO3、NaHCO3,灼烧时二者分解生成SiO2、Na2CO3,进而发生反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,故灼烧后得Na2SiO3,D项错误。
答案:D
9.导学号98980066A、B、C、D、E五种含硅元素的物质,相互转化关系如图所示:
(1)推断A~E的化学式:A ,B ,C,D ,E 。
(2)写出①BA的化学方程式: 。
②AC的离子方程式: 。
解析:B在空气中燃烧生成D,B可能为Si,B和D都能与NaOH溶液反应生成A,则A为Na2SiO3,A和盐酸反应生成C,C为H2SiO3,H2SiO3受热分解又生成SiO2,证明B为Si,E为CaSiO3。
答案:(1)Na2SiO3 Si H2SiO3 SiO2 CaSiO3
(2)①Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
②SiO32-+2H+H2SiO3(胶体)
10.根据要求回答下列问题。
(1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式。
钾云母的化学式为K2H4Al6Si6O24,其简单氧化物形式为 。
普通玻璃的化学式为Na2CaSi6O14,其简单氧化物形式为 。
石棉的化学式为CaMg3Si4O12,其简单氧化物形式为 。
(2)长石的化学式为KAlSi3Ox,x= 。
(3)设计实验检验硅酸盐具有防火性。
①取两块滤纸,分别浸入蒸馏水和饱和硅酸钠溶液中,使之充分吸湿,浸透,取出稍沥干(不再滴液体)后,同时分别在酒精灯外焰点燃,实验现象:放入蒸馏水吸湿的滤纸在酒精灯火焰上首先变干,然后又 ;而放入饱和硅酸钠溶液中的滤纸在酒精灯火焰上仅是 ,并不 。
②实验结论:硅酸钠的水溶液可以用作木材或滤纸的 。
③浸过硅酸钠溶液的织物不容易燃烧的原因是
。
解析:(1)改写氧化物时,元素种类不变,原子个数不变,元素化合价不变。(2)根据元素化合价代数和等于零,确定氧原子个数。钾、铝、硅的化合价分别为+1价、+3价、+4价,得:1+3+3×4=2x,x=8。(3)硅酸钠耐高温。
答案:(1)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O Na2O·CaO·6SiO2 CaO·3MgO·4SiO2
(2)8
(3)①燃烧 变干 燃烧 ②防火剂 ③硅酸钠具有耐高温性,浸泡过硅酸钠溶液的织物在高温时,蒸发水,硅酸钠附着在织物表面,阻止了空气中氧气与织物接触,故不能燃烧
B组
1.下面关于硅的叙述中,正确的是( )
A.硅的非金属性比碳的强,只有在高温下才能与氢气发生化合反应
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在
D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料
解析:硅的非金属性比碳的弱,A项错;硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,排名前四位的元素是O、Si、Al、Fe,所以B项错;硅在自然界中是以化合态存在的,所以C项也错。
答案:D
2.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确的是( )
A.硅的含量居第二位,在地球上有丰富的单质硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅
B.硅相对于氢气便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是有开发价值的燃料
C.存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞
D.硅是一种良好的半导体材料,所以是制造光导纤维的基本原料
答案:B
3.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为:
①SiO2+2CSi+2CO↑
②Si+2Cl2SiCl4
③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl
下列对上述三个反应的叙述中,错误的是( )
A.①③为置换反应
B.②为化合反应
C.①②③均为氧化还原反应
D.三个反应的反应物中硅元素均被还原
解析:反应①③中硅元素被还原,反应②中硅元素被氧化,D错误。
答案:D
4.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式:
①镁橄榄石(Mg2SiO4): ;
②高岭石[Al2Si2O5(OH)4]: 。
(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式,请继续改写以下物质:
HNO3: ;HCOOH: ;
KAl(SO4)2·12H2O: 。
通过以上改写可知,HNO3对应的酸性氧化物为 ,HCOOH在浓硫酸的作用下可制 气体(浓硫酸可以将某些物质中的H和O元素按照2∶1的比例脱去)。
(3)已知在一定条件下,Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以看作是FeCl2·2FeCl3。类似地,碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8,则它可以看作是 。
解析:(1)将硅酸盐改写成氧化物时,根据改写规律,判断出各元素的化合价,找出各种形式的氧化物,并依据金属活动性,依次为金属氧化物→SiO2→H2O。
(2)类比将硅酸盐改写成氧化物的形式,HNO3中氮元素为+5价,相应的氧化物为N2O5,所以需要将化学式中各原子个数都扩大2倍,可以得到如下氧化物的形式:N2O5·H2O。酸酐是酸脱水后的产物,所以HNO3的酸酐为N2O5。HCOOH可以写成CO·H2O的形式,在浓硫酸作用下脱水形成CO。
KAl(SO4)2·12H2O中K为+1价,相应的氧化物为K2O,Al为+3价,相应的氧化物为Al2O3,S为+6价,相应的氧化物为SO3,因为化学式中Al和K都只有1个,所以需要先将化学式中所有的原子个数都扩大2倍,然后再改写成氧化物的形式:K2O·Al2O3·4SO3·24H2O。
(3)碘单质具有弱氧化性,只能将Fe氧化成+2价的铁,即Fe3I8中铁元素全部以FeI2形式存在,其余的碘则以碘单质的形式存在,即3FeI2·I2。
答案:(1)①2MgO·SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)N2O5·H2O CO·H2O K2O·Al2O3·4SO3·24H2O N2O5 CO
(3)3FeI2·I2
5.导学号98980067氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,属于新型功能性陶瓷产品,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。
(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式: 。
(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅及氯化氢,反应的化学方程式为 。
(3)沸石是一种含结晶水的、具有多孔结构的铝硅酸盐,化学式为Na2Al2Si3O10(H2O)2,若以氧化物形式可表示为 。
解析:(1)根据题目信息可知,Si3N4与氢氟酸反应,因Si3N4中硅元素化合价为+4价,氮元素化合价为-3价,故其生成物应为SiF4和NH3。
(2)根据质量守恒,SiCl4与N2、H2在高温下反应时,除生成Si3N4外,另一种生成物为HCl。
(3)以氧化物形式表示硅酸盐组成时,应注意氧化物的书写顺序:金属氧化物→SiO2→H2O,当有多种金属氧化物时则按金属活动性顺序排列,同时要注意原子守恒。
答案:(1)Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑
(2)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
(3)Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O
6.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究,他们以课本为基础,查阅资料得到以下可供参考的信息:
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si;
②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物;
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4;
④Si和SiO2均不能与稀硫酸反应;
⑤SiH4在空气中自燃。
他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应;再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤、洗涤、干燥、最后称量……在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题:
(1)该小组“实验室制Si”的化学方程式是 。
(2)写出②的化学方程式: 。
(3)该过程中产率比预期低的原因是 。
(4)你估计“在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是什么?请用必要的文字和化学方程式予以说明。
。
解析:还原性弱的碳能制还原性强的硅是由于反应为高温下的气相反应,其化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑,镁和SiO2按8∶5的质量比反应,产物中有MgO,根据质量守恒推知另一种产物为Mg2Si,所以总反应为SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。同时在此过程中一部分硅转化生成了Mg2Si,所以产率比预期的低。向其中加入稀硫酸时,产生的气体为SiH4,其在空气中能够自燃,即SiH4+2O2SiO2+2H2O。
答案:(1)2C+SiO2Si+2CO↑
(2)SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si
(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁
(4)SiH4能自燃,而有爆鸣声和火花就是由SiH4的自燃引起的,SiH4+2O2SiO2+2H2O
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