高中化学苏教版化学家眼中的物质世界 省获奖

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)一、选择题1．地壳中含量位于第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性质是()A．常温下与苛性钠反应 B．常温下与水反应C．常温下与氢氟酸反应 D．高温下与氧化钙反应解析：地壳中含量位于第一、二位的分别是O、Si元素，形成的化合物是SiO2。答案：B2．下列说法不正确的是()A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D．SiO2既与氢氟酸反应，又与氢氧化钠反应，但是SiO2不属于两性氧化物解析：硅是灰黑色有金属光泽的固体，但它属于非金属，是半导体。硅在常温下，可与F2、HF和强碱反应。SiO2可与强碱反应，不与一般的酸反应，只与HF反应，SiO2是酸性氧化物。答案：C3．下列不是水玻璃用途的是()A．肥皂填料 B．木材防火剂C．纸板黏胶剂 D．建筑装饰材料解析：水玻璃是Na2SiO3溶液，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。答案：D4．下列说法错误的是()A．向水玻璃中滴加盐酸的反应：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓B．向水玻璃中通入CO2：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3C．长石(KAlSi3O8)用氧化物表示其组成：K2O·Al2O3·3SiO2D．水玻璃可用作木材防火剂解析：C中应为K2O·Al2O3·6SiO2。答案：C5．下列物品或设备：①水泥路桥，②门窗玻璃，③水晶镜片，④石英钟表，⑤玛瑙手镯，⑥硅太阳能电池，⑦光导纤维，⑧计算机芯片。所用材料为SiO2或要用到SiO2的是()A．①②③④⑤⑦ B．全部C．⑥⑧ D．①②⑦⑧解析：⑥、⑧用到的材料是Si而不是SiO2，其余都用到SiO2。答案：A6．素有“水晶之乡”美称的江苏东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。水晶是较纯净、透明的石英晶体，石英的主要成分是SiO2。下列有关石英的叙述正确的是(双选)()A．石英都是无色透明的晶体，可以做装饰品，也可以制作光学仪器B．石英可以用来生产玻璃C．石英晶体可以制取金刚砂D．石英不可以用来制取高纯硅，可以制光导纤维解析：纯净的SiO2晶体是无色的，而其他的石英晶体具有不同的颜色，如玛瑙。生产玻璃的原料是石英、纯碱与石灰石。金刚砂是SiC，可以用SiO2与过量的C反应制得。石英是光导纤维的材料，可以通过石英与碳得到单质Si，然后再与Cl2反应生成SiCl4，SiCl4与H2反应得到纯净的Si。答案：BC7．远古时期人类就已经开始加工和使用陶瓷，如下图所示是清代民窑陶瓷产品。下列关于陶瓷的说法正确的是()清康熙景德镇窑青花釉里红山水纹花觚A．陶瓷是硅酸盐产品 B．陶瓷是金属产品C．陶瓷中不含金属元素 D．陶瓷属于合金材料解析：陶瓷属于传统硅酸盐产品，硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。所以陶瓷中含有金属元素，但不属于合金材料。答案：A8．高岭土的组成可表示为Al2(Si2Ox)(OH)y，其中x、y的数值分别是()A．7、2 B．5、4C．6、3 D．3、6解析：根据元素化合价代数和为0的原则，3×2＋4×2＝2x＋y，代入即可。或根据氧化物的形式Al2O3·2SiO2·eq\f(y,2)H2O得：3＋2×2＋eq\f(y,2)×1＝x＋y，代入可确定选项。答案：B9．硅酸铜钡是当今用最新科学技术合成的一种物质，然而，科学家惊奇地发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟也是硅酸铜钡。依据以上事实推测下列关于硅酸铜钡的说法错误的是()A．硅酸铜钡属于硅酸盐 B．硅酸铜钡难溶于水C．硅酸铜钡难被氧化 D．硅酸铜钡易溶于水解析：根据名称判断，硅酸铜钡为硅酸盐，符合硅酸盐的通性，不溶于水，稳定不易被氧化，故D错。答案：D10．从石英砂制取硅并获得高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(加热))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl关于上述反应的分析不正确的是()A．①③是置换反应，②是化合反应B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C．①②③任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅解析：选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断；选项B，根据反应①可知焦炭的还原性大于硅，根据反应③可知氢气的还原性大于硅；选项C，在三个反应中，硅元素的化合价从0价变为＋4价或从＋4价变为0价，故每消耗或生成28g硅，转移电子均为4mol；选项D，将反应中得到的易挥发的SiCl4分离出来后，再用氢气还原才可以得到高纯硅，故原操作不正确。答案：D二、非选择题11．(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式(改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后)。①镁橄榄石(Mg2SiO4)：______________。②高岭石[Al2(Si2O5)(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的酸酐为________，HCOOH与浓H2SO4反应可制________气体。(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________。答案：(1)①2MgO·SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)N2O5·H2OCO·H2OK2O·Al2O3·4SO3·24H2ON2O5CO(3)3FeI2·I212．(2023·常州高一检测)氮化硅是一种高温结构陶瓷，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氮在1300℃时反应获得。(1)根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是________________________________________________________________________。①制汽轮机叶片②航空航天耐高温材料③制永久性模具④汽车发动机(2)画出N的原子结构示意图________，写出氮化硅的化学式________________________________________________________________________。(3)高纯度硅与纯氮气反应制得氮化硅，请写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________。解析：从有关信息可知，氮化硅是一种类似二氧化硅结构的晶体，因此具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良性能。由于Si显＋4价，氮元素显－3价，故氮化硅的化学式为Si3N4。答案：(1)①②③④(2)Si3N4(3)3Si＋2N2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N413．为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的装置，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________>________>________。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中的反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。答案：(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)(4)HClH2CO3H2SiO314．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应电弧炉SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1600～1800℃))Si＋2CO↑流化床反应器Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2还原炉SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________；碳化硅又称__________，其晶体结构与________相似。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________________________________________________________________________________________________________________________________________________。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/℃2355－－－③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为__________。(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是____________。解析：(1)反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是铁的合金。(2)生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂。(3)①SiC又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常温下呈液态，会成