高中化學(xué)蘇教版化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界 省獲獎(jiǎng)

(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)一、選擇題1．地殼中含量位于第一、二位的元素之間形成的化合物不具有的性質(zhì)是()A．常溫下與苛性鈉反應(yīng) B．常溫下與水反應(yīng)C．常溫下與氫氟酸反應(yīng) D．高溫下與氧化鈣反應(yīng)解析：地殼中含量位于第一、二位的分別是O、Si元素，形成的化合物是SiO2。答案：B2．下列說(shuō)法不正確的是()A．硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D．SiO2既與氫氟酸反應(yīng)，又與氫氧化鈉反應(yīng)，但是SiO2不屬于兩性氧化物解析：硅是灰黑色有金屬光澤的固體，但它屬于非金屬，是半導(dǎo)體。硅在常溫下，可與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。SiO2可與強(qiáng)堿反應(yīng)，不與一般的酸反應(yīng)，只與HF反應(yīng)，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．木材防火劑C．紙板黏膠劑 D．建筑裝飾材料解析：水玻璃是Na2SiO3溶液，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。答案：D4．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．向水玻璃中滴加鹽酸的反應(yīng)：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓B．向水玻璃中通入CO2：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3C．長(zhǎng)石(KAlSi3O8)用氧化物表示其組成：K2O·Al2O3·3SiO2D．水玻璃可用作木材防火劑解析：C中應(yīng)為K2O·Al2O3·6SiO2。答案：C5．下列物品或設(shè)備：①水泥路橋，②門(mén)窗玻璃，③水晶鏡片，④石英鐘表，⑤瑪瑙手鐲，⑥硅太陽(yáng)能電池，⑦光導(dǎo)纖維，⑧計(jì)算機(jī)芯片。所用材料為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“水晶之鄉(xiāng)”美稱(chēng)的江蘇東?？h盛產(chǎn)水晶，現(xiàn)存于國(guó)家地質(zhì)博物館的水晶大王就出自東?？h。水晶是較純凈、透明的石英晶體，石英的主要成分是SiO2。下列有關(guān)石英的敘述正確的是(雙選)()A．石英都是無(wú)色透明的晶體，可以做裝飾品，也可以制作光學(xué)儀器B．石英可以用來(lái)生產(chǎn)玻璃C．石英晶體可以制取金剛砂D．石英不可以用來(lái)制取高純硅，可以制光導(dǎo)纖維解析：純凈的SiO2晶體是無(wú)色的，而其他的石英晶體具有不同的顏色，如瑪瑙。生產(chǎn)玻璃的原料是石英、純堿與石灰石。金剛砂是SiC，可以用SiO2與過(guò)量的C反應(yīng)制得。石英是光導(dǎo)纖維的材料，可以通過(guò)石英與碳得到單質(zhì)Si，然后再與Cl2反應(yīng)生成SiCl4，SiCl4與H2反應(yīng)得到純凈的Si。答案：BC7．遠(yuǎn)古時(shí)期人類(lèi)就已經(jīng)開(kāi)始加工和使用陶瓷，如下圖所示是清代民窯陶瓷產(chǎn)品。下列關(guān)于陶瓷的說(shuō)法正確的是()清康熙景德鎮(zhèn)窯青花釉里紅山水紋花觚A．陶瓷是硅酸鹽產(chǎn)品 B．陶瓷是金屬產(chǎn)品C．陶瓷中不含金屬元素 D．陶瓷屬于合金材料解析：陶瓷屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品，硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱(chēng)。所以陶瓷中含有金屬元素，但不屬于合金材料。答案：A8．高嶺土的組成可表示為Al2(Si2Ox)(OH)y，其中x、y的數(shù)值分別是()A．7、2 B．5、4C．6、3 D．3、6解析：根據(jù)元素化合價(jià)代數(shù)和為0的原則，3×2＋4×2＝2x＋y，代入即可?；蚋鶕?jù)氧化物的形式Al2O3·2SiO2·eq\f(y,2)H2O得：3＋2×2＋eq\f(y,2)×1＝x＋y，代入可確定選項(xiàng)。答案：B9．硅酸銅鋇是當(dāng)今用最新科學(xué)技術(shù)合成的一種物質(zhì)，然而，科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，我國(guó)秦朝兵馬俑用的一種顏料竟也是硅酸銅鋇。依據(jù)以上事實(shí)推測(cè)下列關(guān)于硅酸銅鋇的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．硅酸銅鋇屬于硅酸鹽 B．硅酸銅鋇難溶于水C．硅酸銅鋇難被氧化 D．硅酸銅鋇易溶于水解析：根據(jù)名稱(chēng)判斷，硅酸銅鋇為硅酸鹽，符合硅酸鹽的通性，不溶于水，穩(wěn)定不易被氧化，故D錯(cuò)。答案：D10．從石英砂制取硅并獲得高純硅的主要化學(xué)反應(yīng)如下：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(加熱))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純)＋4HCl關(guān)于上述反應(yīng)的分析不正確的是()A．①③是置換反應(yīng)，②是化合反應(yīng)B．高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅C．①②③任一反應(yīng)中，每消耗或生成28g硅，均轉(zhuǎn)移4mol電子D．高溫下將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按一定比例混合可得高純硅解析：選項(xiàng)A，根據(jù)置換反應(yīng)和化合反應(yīng)的概念即可判斷；選項(xiàng)B，根據(jù)反應(yīng)①可知焦炭的還原性大于硅，根據(jù)反應(yīng)③可知?dú)錃獾倪€原性大于硅；選項(xiàng)C，在三個(gè)反應(yīng)中，硅元素的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)或從＋4價(jià)變?yōu)?價(jià)，故每消耗或生成28g硅，轉(zhuǎn)移電子均為4mol；選項(xiàng)D，將反應(yīng)中得到的易揮發(fā)的SiCl4分離出來(lái)后，再用氫氣還原才可以得到高純硅，故原操作不正確。答案：D二、非選擇題11．(1)將下列硅酸鹽改寫(xiě)成氧化物的形式(改寫(xiě)時(shí)注意金屬氧化物在前，非金屬氧化物在后，低價(jià)在前，高價(jià)在后，H2O一般寫(xiě)在最后)。①鎂橄欖石(Mg2SiO4)：______________。②高嶺石[Al2(Si2O5)(OH)4]：_________________________________________________。(2)許多含氧酸及其鹽類(lèi)均可以類(lèi)似地改寫(xiě)為氧化物形式，請(qǐng)繼續(xù)改寫(xiě)以下物質(zhì)：HNO3______________，HCOOH______________，KAl(SO4)2·12H2O________________________________________________________________________。通過(guò)以上改寫(xiě)可知，HNO3的酸酐為_(kāi)_______，HCOOH與濃H2SO4反應(yīng)可制________氣體。(3)已知在一定條件下，F(xiàn)e在Cl2中燃燒可以生成Fe3Cl8，它可以看作是FeCl2·2FeCl3，類(lèi)似地，碘與Fe在一定條件下可得到Fe3I8，則它可以看作是________。答案：(1)①2MgO·SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)N2O5·H2OCO·H2OK2O·Al2O3·4SO3·24H2ON2O5CO(3)3FeI2·I212．(2023·常州高一檢測(cè))氮化硅是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與氮在1300℃時(shí)反應(yīng)獲得。(1)根據(jù)性質(zhì)，推測(cè)氮化硅陶瓷的用途是________________________________________________________________________。①制汽輪機(jī)葉片②航空航天耐高溫材料③制永久性模具④汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)(2)畫(huà)出N的原子結(jié)構(gòu)示意圖________，寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式________________________________________________________________________。(3)高純度硅與純氮?dú)夥磻?yīng)制得氮化硅，請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。解析：從有關(guān)信息可知，氮化硅是一種類(lèi)似二氧化硅結(jié)構(gòu)的晶體，因此具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)良性能。由于Si顯＋4價(jià)，氮元素顯－3價(jià)，故氮化硅的化學(xué)式為Si3N4。答案：(1)①②③④(2)Si3N4(3)3Si＋2N2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N413．為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請(qǐng)據(jù)此回答：(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_(kāi)___________。(2)裝置B所盛的試劑是_______________________________________________，其作用是________________________。(3)裝置C所盛試劑是__________，C中反應(yīng)的離子方程式是______________________________。(4)由此得到的結(jié)論是：酸性________>________>________。解析：根據(jù)強(qiáng)酸＋弱酸鹽→弱酸＋強(qiáng)酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A中盛放Na2CO3，根據(jù)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl強(qiáng)于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應(yīng)為Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判斷酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中的反應(yīng)會(huì)有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl吸收，但不能吸收CO2，故可選用飽和NaHCO3溶液。答案：(1)鹽酸(2)飽和NaHCO3溶液吸收HCl氣體(3)Na2SiO3溶液SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)(4)HClH2CO3H2SiO314．硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開(kāi)發(fā)由來(lái)已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：(1)1810年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時(shí)，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。(3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種技術(shù)路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下：發(fā)生的主要反應(yīng)電弧爐SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1600～1800℃))Si＋2CO↑流化床反應(yīng)器Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2還原爐SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________；碳化硅又稱(chēng)__________，其晶體結(jié)構(gòu)與________相似。②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________________________________________________________________________________________________________________________________________________。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點(diǎn)/℃2355－－－③SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為_(kāi)_________。(4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是____________。解析：(1)反應(yīng)物是二氧化硅、木炭和鐵，所得“金屬”應(yīng)是鐵的合金。(2)生產(chǎn)普通玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂。(3)①SiC又名金剛砂，與金剛石或晶體硅具有相似的結(jié)構(gòu)。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常溫下呈液態(tài)，會(huì)成