2024-2025学年高中化学第四章非金属及其化合物1-1二氧化硅和硅酸课时作业含解析新人教版必修1

PAGEPAGE8二氧化硅和硅酸时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是(B)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解析：硅酸不能够使紫色石蕊试液变红，B错误。2．在肯定条件下，既能与CO2反应，又能与SiO2反应的物质是(D)①NaHCO3溶液②浓硫酸③NaOH溶液④碳A．①②B．①③C．②④D．③④解析：CO2与SiO2都是酸性氧化物，能与碱反应；同时二者中的碳元素和硅元素均处于最高价，具有弱氧化性，肯定条件下能与单质碳反应。3．下列离子方程式书写不正确的是(D)A．往NaOH溶液中通入过量CO2：CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)B．H2SiO3与NaOH溶液混合：2OH－＋H2SiO3=2H2O＋SiOeq\o\al(2－,3)C．石英砂与烧碱溶液反应制取水玻璃：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OD．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2=H2SiO3↓＋2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)解析：往NaOH溶液中通入过量CO2，生成NaHCO3，所以A正确；由于H2SiO3为弱酸，且不行溶，故应写化学式，B正确；石英的主要成分是SiO2，它与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水，所以C也正确；碳酸比硅酸的酸性强，所以往水玻璃中通入CO2可制得硅酸，Na2SiO3和Na2CO3均溶于水，应写成离子形式，并且可以消去Na＋，所以D不正确，应写为：SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)。4．(双选)下列说法正确的是(BD)A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以与碱反应，但不与任何酸反应B．SiO2晶体是由Si和O按12的比例所组成的立体网状结构的晶体C．硅酸的酸性比碳酸的酸性强，且硅酸不溶于水D．CO2与SiO2均具有氧化性，可作氧化剂解析：SiO2可以与氢氟酸反应，反应的化学方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，A项错误；硅酸的酸性比碳酸的酸性弱，且不溶于水，C项错误。5．下列说法中，不正确的是(B)A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．水晶项链、石英钟都是硅酸盐制品C．SiO2和CO2在肯定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3解析：水晶项链、石英钟的主要成分都是SiO2，不是硅酸盐制品。6．下列改变中，不行能通过一步反应实现的是(D)A．Na2SiO3→H2SiO3 B．SiO2→Na2SiO3C．H2SiO3→SiO2 D．SiO2→H2SiO3解析：二氧化硅不能通过一步反应生成硅酸。7．下列说法正确的是(B)A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐B．CO2通入水玻璃(Na2SiO3溶液)可以得到原硅酸C．CO2通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀D．SiO2的俗名叫水晶解析：酸酐是指含氧酸分解失去水分生成的酸性氧化物，其中酸酐和对应含氧酸中的非金属的化合价是相同的。由于H2eq\o(Si,\s\up6(＋4))O3eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(Si,\s\up6(＋4))O2＋H2O，所以SiO2是H2SiO3的酸酐，A错；CO2和Na2SiO3溶液能反应：CO2＋Na2SiO3＋2H2O=Na2CO3＋H4SiO4↓，B正确；CO2和氯化钙溶液不反应，C错；二氧化硅的俗名叫硅石，而不叫水晶，水晶只是二氧化硅的一种晶体形态，D错。故正确答案为B。8．由下列试验事实得出的结论正确的是(C)A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐B．由SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物解析：酸酐是指含氧酸失去水生成的酸性氧化物，且酸酐与对应的酸中的非金属元素化合价相同，所以SiO2是H2SiO3的酸酐，A项错误；反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑不能说明碳的非金属性比硅强，该反应能发生在高温时C的还原性大于Si，B项错误；CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3胶体，符合强酸制弱酸的规律，证明酸性：H2CO3>H2SiO3，C项正确；D项中SiO2除HF外不能与其他的酸反应，SiO2为酸性氧化物，不具有两性，D项错误。9．将过量的CO2分别通入下列溶液中，最终有白色沉淀析出的是(B)①CaCl2溶液②Na2SiO3溶液③NaAlO2溶液④饱和Na2CO3溶液⑤Ca(OH)2溶液A．①②③④⑤ B．②③④C．②④⑤ D．①②④解析：CO2溶于水：CO2＋H2O=H2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸、铝酸(即氢氧化铝)强。依据溶液中酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象(弱酸不能制强酸)；过量CO2通入Na2SiO3、NaAlO2溶液有白色沉淀H2SiO3、Al(OH)3产生；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中，发生的反应为Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，生成的NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小而结晶析出；过量的CO2通入Ca(OH)2溶液中最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀析出，发生的化学反应为Ca(OH)2＋2CO2=Ca(HCO3)2。10．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(C)A．SiO2属于两性氧化物B．酸性：H2SiO3>H2CO3C．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：SiO2不与除HF之外的酸反应，SiO2是酸性氧化物，不属于两性氧化物，A项错误；由Na2SiO3、CO2和H2O反应生成H2SiO3可知，H2CO3酸性强于H2SiO3，B项错误；硅胶吸水后再经加热除水即可以重复运用，C项正确；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应等，D项错误。11.下列说法正确的是(C)A．SiO2高温时与Na2CO3反应产生CO2，将CO2通入Na2SiO3溶液中可生成H2SiO3，说明H2SiO3的酸性有时比H2CO3强，而有时比H2CO3弱B．SiO2既能与NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物C．氢氟酸不应装在玻璃瓶中D．NaOH溶液、Na2SiO3溶液应装在带玻璃塞的磨口玻璃瓶中解析：A项强酸制弱酸适用于常温水溶液里的复分解反应，不适应于高温非水体系的反应；除氢氟酸之外SiO2与其他强酸(H2SO4、HNO3等)均不反应；D项NaOH溶液、Na2SiO3溶液可盛放在玻璃瓶中，但不能用玻璃塞，应用橡皮塞。12．10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是(B)A．KHCO3和MgCO3 B．MgCO3和SiO2C．K2CO3和SiO2 D．无法确定解析：10gCaCO3的物质的量为0.1mol，完全反应时恰好可放出0.1molCO2。若其中含有杂质，则应是一个产生CO2的实力强(等质量的状况产生比CaCO3更多的气体)和另一个产生CO2的实力不如CaCO3或干脆不产生CO2的物质组成的混合物，符合该条件的只有B项。二、非选择题(共52分)13．(10分)某试验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)试验时要通入足够长时间的N2，其缘由是避开空气中的O2、CO2、水蒸气对试验产生干扰。(2)装置B的作用是作平安瓶，防止倒吸。(3)装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两种气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)该装置的缺点是无尾气汲取装置。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反应后收集到标准状况下气体的体积为13.44L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为21。(6)设计试验证明碳酸的酸性比硅酸的强：向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊。解析：(1)碳与二氧化硅的反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中的氧气、二氧化碳、水反应，故试验时要通入足够长时间的N2，来排尽装置中的空气。(2)依据装置图可知，B装置可以作平安瓶，防止倒吸。(3)依据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，且检测到两种气体产物的物质的量相等，依据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，排放到空气中会造成环境污染，故该装置的缺点是没有尾气汲取装置。(5)18gSiO2的物质的量为0.3mol,8.4g焦炭的物质的量为0.7mol，充分反应后收集到标准状况下气体的体积为13.44L，气体的物质的量为0.6mol，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO↑＋Si0．3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋Ceq\o(=,\s\up17(高温))SiC0.1mol0.1mol0.1mol得到Si和SiC的物质的量之比为0.2mol0.1mol＝21。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，可将CO2气体通入硅酸钠溶液，发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性：H2CO3>H2SiO3。14．(10分)如何用所供应的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)？将所选答案的编号填入表中相应的空格内。(假如不需补加试剂，则对应答案栏可空着)可供选择的试剂：A．盐酸B．NaOH溶液C．O2D．H2OE．CO2可供选择的操作：①分液②加热③高温灼烧④过滤⑤结晶解析：(1)因为SiO2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸，而CaCO3溶于盐酸，其反应的化学方程式为：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，所以，该小题的答案为：A；④。(2)依据SiO2能溶于NaOH溶液，即SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，而CaCO3不能，所以，该小题的答案为：B；④。(3)因为NaCl溶于水，而SiO2不溶于水，所以该小题的答案为：D；④⑤。(4)因为SiO2不溶于盐酸，而Fe2O3溶于盐酸，即Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O，所以该小题的答案为：A；④。(5)因为H2SiO3受热分解生成SiO2，即H2SiO3eq\o(=,\s\up17(△))SiO2＋H2O，所以该小题的答案为：不加试剂；③。(6)因为SiO2不溶于水，而Na2SO4溶于水，所以该小题的答案为：D；④。15．(10分)如图是常见物质之间的转化，其中B是光导纤维的主要成分，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相像的。(1)试推想ASi、CNa2SiO3、FH2SiO3(写化学式)。(2)试写出以下的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式：B→ASiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑；C＋E→FSiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓。(3)在B＋碳→A＋D的反应中，碳的作用是还原剂，当生成1molA时，转移电子的物质的量为4_mol。解析：(1)光导纤维的主要成分是SiO2，所以B为SiO2；SiO2在高温下与碳反应得到的是硅与一氧化碳，而其中只有硅可与氯气反应，所以A为硅，D为CO，G为SiCl4；SiO2与氢氧化钠溶液反应，可得硅酸钠，所以C为Na2SiO3；而E是由CO得到，从反应的过程看，应为CO2，所以F为硅酸。(2)在这两个反应中其次个为离子反应，所以要写成离子方程式的形式。(3)在SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑反应中，碳是还原剂，而且当有1molSi生成时，转移电子数为4mol。16．(11分)A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。回答下列问题：(1)写出A、B、C、D的化学式：AHCl，BNa2SiO3，CAgNO3，DKOH。(2)写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓。(3)请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：解析：因都为易溶于水的化合物，故Ag＋肯定与NOeq\o\a