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高中化学竞赛题--硅和硅的化合物


中学化学竞赛试题资源库——硅和硅的化合物 中学化学竞赛试题资源库——硅和硅的化合物 ——
A组
1.下列属于纯净物的是 A 蓝宝石 B 钢化玻璃 C 王水 D 氮化硅 2.科索沃战争中,北约部队使用了大量的石墨炸弹,石墨炸弹的主要目标是 A 发电厂 B 医院 C 机械厂 D 化学武器库 3.下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是 ①硅晶体的结构和金刚石相似,都是原子晶体; ②硅是地壳中含量最多的元素; ③单晶硅是良好的半导体材料; ④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料; ⑤二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的; ③二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸。 A ①②③ B ①⑤⑥ C ③④⑤ D ②⑤⑥ 4.生石灰中往往含有 CaCO3 和 SiO2 杂质,若检验是否存在这两种杂质,最适宜的试 剂是 A 氟化氢 B 浓硫酸 C 盐酸 D 苛性钠 5.某氧化物 X 难溶于水,能熔于熔融态的烧碱,生成易溶于水的化合物 Y,将少量 Y 溶液滴入盐酸中,最终能生成一种白色的胶状沉淀,则 X 是 A MgO B Al2O3 C SiO2 D P2O5 6.能与 NaOH 溶液反应的原子晶体是 A 铝 B 金刚石 C 硅 D 二氧化硅 7.地壳中含量第一、第二两种元素之间形成的化合物,不具有的性质是 A 可与碳酸钠反应 B 熔点较高 C 与水作用生成相应的酸 D 与碳在电炉中共热可生成两种元素中的一种单质 8.关于硅的下列叙述中,不正确的是 A 在自然界中,硅既能以游离态形式存在,又能以化合态形式存在 B 在硅晶体中,含有由共价键形成的硅原子环,其中最小的环上有 6 个硅原子 C 常温下,硅可以与氟气、强碱溶液起反应 D 在加热条件下,硅可与氧气、氯气、硝酸等物质反应 9.下列叙述中错误的是: A 石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成份都是 SiO2 B SiO2 是通讯材料光导纤维的主要成份 C 氧化铝陶瓷,氮化硅陶瓷都是主要的高温结构陶瓷 D 含硅 4%(质量分数)的钢,可制变压器铁芯 10.下列关于硅和二氧化硅的叙述不正确的是 A 晶体硅和二氧化硅晶体的结构都类似于金刚石 B 晶体硅和二氧化硅晶体都常用来制造电子部件 C 硅和二氧化硅都不与酸(氢氟酸除外)反应
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D 硅和二氧化硅都广泛存在于自然界中,天然单质硅叫硅石 11.有些科学家提出硅是“21 世纪的能源” ,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳 能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是 A 自然界硅的贮量丰富 B 自然界中存在大量的单质硅 C 高纯度的硅被广泛用于制作计算机芯片 D 硅橡胶可用于制作人造皮肤 12.关于硅及其化合物的叙述中,错误的是 A 单质硅是良好的半导体材料 B 硅酸是挥发性酸 C 硅是构成矿物与岩石的主要元素 D 硅藻土中含有晶体 SiO2,吸附能力强 13 . 颜 色 鲜 艳 的 蛇 纹 石 可 作 为 装 饰 品 , 已 知 蛇 纹 石 的 化 学 式 可 写 作 为 Mgx(Si4O10)(OH)6,其中 x 的值为 A 4 B 5 C 6 D 7 14.原硅酸的分子式为 H4SiO4,其分子结构有 4 个羟基,由若干个原硅酸分子间脱水 形成的物质通常用 xSiO2·yH2O 表示其组成,若有三个原硅酸分子脱水,此过程脱去的水 分子数与 y 的值分别为 A 3、4 B 2、4 C 3、3 D 3、8 15.高岭土的组成可表示为 Al2Si2Ox(OH)y,其中 x、y 的数值分别是 A 7,2 B 5,4 C 6,3 D 3,6 16.我国汉代器物上和秦俑彩绘用的颜料“汉紫” ,直到近年来人们才研究出来其成 分为紫色的硅酸铜钡(铜为+2 价) ,它的化学式为:BaCuSi2Ox,则 x 的值为 A 3 B 4 C 5 D 6 17.石榴石是石榴石族矿物的总称,颜色随成分的不同而变化,其组成可以表示为 A3B2(SiO4)3,式中 A、B 均为金属元素,则 A、B 对应的化合价依次为 A +2,+3 B +3,+2 C +2,+2 D +3,+3 18.美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染, 使吸入石棉纤维者易患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物,某种石棉的化学式可表示为: Ca2MgXSiYO22(OH)2,X、Y 的值分别为 A 8,3 B 5,8 C 3,8 D 5,5 19.2MgO·SiO2 中的酸根阴离子为 - - - - A SiO32 B Si2O64 C SiO44 D Si2O32 20.SiO2 能在高温下,与下列哪些物质反应,并放出气体的是 A CaO 固体 B Na2CO3 粉未 C NaOH 固体 D Al2O3 粉未 21.下列物质的溶液长期暴露在空气中会变质而溶液又会出现白色浑浊的是 A Na2S B Na2SO3 C KI D Na2SiO3 22.下列盐溶液中,加入氯化钡溶液生成白色沉淀,加入稀硝酸振荡,白色沉淀不消 失的是 A Na2SO3 B K2CO3 C Na3PO4 D Na2SiO3 23.下列酸中只存在于溶液里的是 A H3PO4 B H2CO3 C HClO D H2SiO3 24.将足量 CO2 气体通入水玻璃中,然后加热蒸干,再在高温下充分燃烧,最后所得 的固体物质是
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A Na2SiO3 B Na2CO3、Na2SiO3 C Na2CO3、SiO2 D SiO2 25.在下列溶液中加入足量的盐酸与硝酸钡的溶液后,无沉淀产生的是 B K2SiO3 C Na2SO3 D (NH4)3PO4 A (NH4)2CO3 26.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置,足见化学对现 代物质文明的重要作用。例如: (1)光导纤维的主要成分是 ; 。 (2)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 27.原硅酸通过分子间缩水聚合可形成不同的多硅酸(多聚体) ,如:

原硅酸 二聚体 三聚体 。 按上述规律,n 个原硅酸聚合而成的多酸分子的通式是 28.某固体氧化物 A 不溶于水,常温下与纯碱不反应,高温下两者能反应得到一固体 产物 B,B 能溶于水,加入盐酸后生成白色沉淀,盐酸过量,沉淀不溶解,吸限上层清液, + + 经测定阳离子只有 Na 、H 。则可推测固体氧化物是 ,B 与盐酸反应的离子方程 式是 。 29.为确认 CH3COOH、H2CO3 和 H4SiO4 的酸性强弱, 有人设计用如右图装置,一次实验即可达到目的(不必再选 用其它酸性溶液) 。请依据此实验填空: (1)锥形瓶内装某可溶性正盐固体,分液漏斗中所盛 试剂是 。 ;装置 B 所盛试 (2)装置 B 所盛的试剂是 剂的作用是 。 (3)装置 C 中所盛的试剂是 ;出现的现象是 。 30.A、B、C 为三种不溶于水,透明、坚硬的固体。A 在氧气中完全燃烧只得到一种 无色、无臭、密度为氧气密度的 1.375 倍(标准状况)的气体。B 的粉末易溶于热的苛性 钠溶液,向此溶液中加入过量盐酸时,析出一种不溶于水,酸性比碳酸还弱的酸。将 B 与 石灰石,纯碱按一定比例混合高温溶融后得 C。C 在高温下能软化,但无固定的熔点。根 据以上事实回答: (1)A、B、C 的名称:A B C (2)写出有关化学反应的方程式 B 和苛性钠反应: 。 B→C 的主要的反应: 。 31.在下列物质的转化关系中,A 是一种固体 物质,E 是一种白色沉淀,据此填写下列空白: (1)B 的化学式是 ,B 在固态时属于 ______晶体。 (2)B 和 a 溶液反应的离子方程式是 (3)A 和 a 溶液反应的化学方程式是
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32.下列各单质和化合物之间有如下图所示的转化关系,而且各单质和化合物皆由短 周期元素组成,丁难溶于水。

根据上述关系判断: (1)根据上述关系判断:单质 A 只可能是 ,这是因为 。 ,这是因为 。 (2)单质 B 是金属还是非金属 (3)各化合物的化学式为: 甲 、乙 、丙 。 。 (4) 写出 A 与 NaOH 溶液反应的离子方程式 33.下列各单质和化合物之间有下图所示的转化关系,而且各单质和化合物组成的元 素皆为短周期元素。

根据上述关系判断: ,这是因为 。 (1)单质 A 只可能是 (2)单质 B 一定是 (填“金属”或“非金属”,这是因为 ) 。 (3)各化合物的化学式为:甲 、乙 、丙 、丁 。 34.短周期元素 X 和 Y,X 最外层电子数是最内层的 2 倍;Y 是地壳中含量最丰富的 元素。在 X 和 Y 形成的常见晶体 W 中,每个 X 原子与 4 个 Y 原子相连,每个 Y 原子与 2 个 X 原子相连。回答下列有关问题: (1)X 元素的名称是 ;Y 元素位于周期表中第 周期,第 族。 (2)X 单质与浓的烧碱溶液反应的离子方程式是 (3)W 的晶体类型是 (4)写出一个 W 作反应物且化学工业上经常用到的化学方程式 (5)X 的含氧酸的钠盐溶液在实验室如何保存? 35.2003 年 1 月 16 日,美国“哥伦比亚”号航天飞机发射升空,2 月 1 日在返回地 面前 16 分钟时与地面控制中心失去联系,后在德克萨斯州中北部地区上空解体坠毁,机 上 7 名宇航员全部遇难,这一事件引起世界人民的广泛关注。事后调查表明这一事可能与 “哥伦比亚”号上的隔热板脱落有关。已知航天飞机中用于抗高温的隔热板是由二氧化硅
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制成的。 请回答下列问题: (1)下列有关二氧化硅晶体的叙述正确的是 A 属原子晶体 B 属分子晶体 C 属离子晶体 D 导热性差 E 化学性质稳定 F 是良好的电的良导体 (2)SiO2 与 NaOH 溶液反应可生成 Na2SiO3。向 Na2SiO3 溶液中通入足量的 CO2,有 白色浑浊产生,写出 Na2SiO3 溶液与过量的 CO2 反应的化学方程式 36.已知 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑,现有一硅钢片(只含 Fe、Si) ,将其 投入足量盐酸中或足量 NaOH 溶液中, 放出的气体质量相同, 求硅钢片中硅的质量百分比? 37. 测定某硅胶(SiO2· 2O)的含水量: nH 用加热灼烧法制得硅胶, 先称取硅酸 2SiO3) (H 中灼烧,在 中冷却然后称量,假设最后称得硅胶为 12.6g,那么 15.6g,在 SiO2·nH2O 中的 n 值是 。 38.将由氧化铜和木炭粉混合而成的 12g 黑色粉未装入试管中,加热到不再生成红色 的铜为止,得到 6g 铜,则原混和物中氧化铜的百分含量为多少? 39.由铝、硅两种物质组成的试样 11g,均匀地分成等质量的两份,一份与足量的盐 酸反应可产生气体 a 升,一份与足量的 NaOH 溶液反应可产生同种气体 b 升,合并两次收 集的气体共有 11.2 升(标准状况) 。试分析试样的百分组成。 的质量分数为 38%, 40. 粉煤灰是燃煤电厂排出的工业废渣, 其中含莫来石 (Al6Si2O13) 还有含量较多的 SiO2(其他成分不含 Al 和 Si)。用粉煤灰和纯碱在高温下烧结,可制取 NaAlSiO4(霞石)、Na2SiO3 和 NaAlO2,有关化学方程式为: ① Al6Si2O13+3Na2CO3→2NaAlSiO4+4NaAlO2+3CO2↑ Al6Si2O13+5Na2CO3→2Na2SiO3+6NaAlO2+5CO2↑ ② ③ SiO2+Na2CO3→Na2SiO3+CO2↑ (1)粉煤灰中铝的质量分数为 %。 (2)用 1 mol Al6Si2O13 和 4 mol SiO2 制得 5mol NaAlO2、1mol NaAlSiO4,还应制得 mol,共消耗 Na2CO3 mol(得到的固体中无 SiO2)。 Na2SiO3 (3)1 mol Al6Si2O13 、4 mol SiO2 和 8 mol Na2CO3 反应(反应物全部都参与反应), 可制得 NaAlO2 mol。 (4) 若用 100 mol Al6Si2O13 同时生产 NaAlSiO4 和 NaAlO2, n(NaAlSiO4)︰n(NaAlO2) 且 =x,消耗 Na2CO3 y mol,试确定 y 与 x 的关系式。 41.有一含有小苏打和石英的样品,高温加热至质量不再改变,称得质量为 17.5g; 将所得固体与足量盐酸反应,放出气体 1.12 升(标况) ,求原样品中小苏打和石英砂的质 量。 42.地球化学中,通常用热重分析研究矿物在受热时的质量变化以确定其组成。取 66.6mg 由高岭石[Al4Si4O10(OH)8]和方解石(CaCO3)组成的矿物,加热,在 673K~1123K 区间内分解为氧化物,样品总失重 13.8mg。 (1)方解石的失重百分比为 ; (2)计算矿物中高岭石的质量分数。 43.已知 Si+C ?? → SiC,现有石英砂和炭粉的混合物 xmol,于高温下在电炉里 ?
高温

充分反应后,得残留固体;若石英砂与混和物的物质的量之比 n(0<n<1) ,试讨论 n 取
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何值时,残留物的成分及其物质的量。 n 例︰n=1/3 残留固体 Si 物质的量 (mol) x/3(或 nx)

B组
44.据 2001 年 12 月的《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21 世纪的能源”“未 、 来的石油”的观点、假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的 下列说法中,你认为不妥当的是 A 硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料 B 硅的来源丰富,易于开采,且可再生 C 硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,且易有效控制 D 寻找高效催化剂,使硅的生产耗能很低,是硅能源开发对用的关键技术 45.玻璃的主要成分之一是二氧化硅,能在玻璃上进行蚀刻,将其制成毛玻璃和雕花 玻璃的物质是 A 烧碱 B 纯碱 C 氢氟酸 D 盐酸 46.某呈碱性的溶液中加入 BaCl2 溶液,产生白色沉淀,再加入稀 HNO3,沉淀不消 失,则该溶液中存在的离子可能为 + - - - A Ag B SO32 C CO32 D SiO32 47.在硅晶体中,由硅原子构成的最小环为六员环,则平均每一个六员环所具有的硅 原子数为 A 6个 B 3个 C 1.5 个 D 1个
| OH
OH

48.原硅酸的结构为HO

Si|

OH,若去掉氢原子后的剩余部分即

SiO44-为原硅酸根,

其构型为正四面体,四面体顶角上的氧原子叫“角氧” 。有关叙述正确的是 A 两分子原硅酸脱去一分子水得到的 H6Si2O7 分子中有 6 个 Si—O 键 - B 两个硅氧四面体, 彼此用一个角氧相连后, 形成的 Si2O76 离子中各键角均为 109°28’ - C 3 个硅氧四面体彼此用 3 个角氧相连后,形成的 Si3O96 离子呈链状 D n 个硅氧四面体彼此用四个角氧连接后的晶体是二氧化硅 49.青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质,是《鹿特丹公约》中 受限制的 46 种化学品之一,青石棉的化学式为:Na2Fe5Si8O22(OH)2,青石棉用稀硝酸溶液 处理时,还原产物只有 NO,下列说法正确的是 A 青石棉是一种易燃品且易溶于水 B 青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为:Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O C 1mol Na2Fe5Si8O22(OH)2 与足量的硝酸作用,至少需消耗 6L 3mol/L HNO3 溶液 D 1mol Na2Fe5Si8O22(OH)2 与足量氢氟酸作用,至少需消耗 5.5L 2mol/L HF 溶液 50.化学式[(Mg2.36Fe0.48Al0.16)(Si2.72Al1.28)O10(OH)2][Mg0.32(H2O)4.32]是蛭石的一种常见 的化学表示式,从该化学式中可以推知铁元素的化合价为 A +3 B +2 C +1.44 D +2.44 51. 1798 年法国化学家对绿柱石和祖母绿进行化学分析发现了铍, 已知绿柱石 (Bergl)
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是一种呈绿色的硅酸盐,可表示为 BexAly[SimOn](x、y、m、n 均为自然数) ,其中阴离子 ,下列说法肯定不正确的是 部分结构如右图所示(已知 表示硅酸根离 SiO44 ) 12- A 阴离子化学式为:Si6O18 B 绿柱石可用氧化物形式表示为:3BeO·Al2O3·6SiO2 C 绿柱石可表示为 Be3Al2[Si3O12] D 绿柱石可溶于强碱和氢氟酸 52.目前,科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子,即把足球型的 C60 分子熔进 Si60 的分子中,外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列说法正确的是 A 它是由两种单质组成的混合物 B 它是一种硅酸盐 C 它是一种新型化合物 D 它是一种高聚物 53.地壳岩石中含有很多种复杂的硅酸盐,象花岗石里的正长石(KAlSi3O8)在长期 风化,进行复杂的变化后,能生成以下物质 A 石灰石、沸石和硅酸钾 B 高岭土、硅酸和碳酸氢钾 C 滑石粉、刚玉和硝酸钾 D 粘土、砂和无机盐 54.硅酸盐与二氧化硅一样,都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以 用投影图表示成 ,其中 O 表示氧原子,中心黑点表示硅原子。硅氧四面体通过


不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子。试确定在无限长单链阴离子中(见图) , 硅原子与氧原子的个数之比为

A 1︰2

B

1︰3

C

2︰5

D 2︰7

55.在

结构中,

表示成 SiO4,则该结构式的通式为
- -

A (Si2O5 ) n2n B (SiO3 ) n2n C (Si6O 17 ) n10n D (Si6O19) n14n 56.已知化合物 A(C4Si4H8)与立方烷(C8H8)的分子结构相似,如下图:





则 C4Si4H8 的二氯代物的同分异构体数目为: A 6 B 5 C 4 D 3 57.在地壳内,深度每增加 1km,压强大约增加 25250~30300kPa,在这样的压强下,
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对固体物质的平衡会发生较大影响。如: CaAl2Si2O8+Mg2SiO4=CaMg2Alo2Si3O12 (钙长石) (镁橄榄石) (钙镁)石榴子石 摩尔质量(g/mol) 278 140.6 413.6 3 密度(g/cm ) 270 3.22 350 在地壳区域变质的高压条件下,有利于 A 钙长石生成 B 镁橄榄石生成 C 钙长石和镁橄榄石共存 D (钙镁)石榴子石生成 58. 实验室制备少量硅一般采用镁粉还原 SiO2 的方法, 然后用稀盐酸洗涤产品以除去 杂质。某同学在进行上述操作时,在制得的产品中加 HCl 洗涤时突然起火。 (1)请用化学方程式解释: ①稀盐酸洗涤产品可除去哪些主要杂质? ②为什么加 HCl 洗涤时突然起火? (2) 请设计一个实验来验证你的解释。 (不必画出装置图, 也不必指出具体化学药品, 不必写方程式,只要简明指出方法。 ) 59.土壤胶体是矿物质胶体和有机胶体的复合胶体,其基本组成物质如含水的二氧化 硅(显酸性) 、氧化铁、氧化铝和分子中有酚羟基、羧基的腐殖酸。可见,土壤胶体由于 其存在较多弱酸性基团而主要带负电荷。因此,土壤胶体能吸附阳离子进入土壤胶粒表面 (扩散层中)而建立吸附平衡。吸附 Ca2+离子时,对土壤胶体有较强的凝聚作用,能使土 壤结构得到改善,形成稳性的团粒结构而有良好的肥力。被土壤胶体吸附的阳离子,能跟 + 土壤溶液里其他更易被吸附的阳离子(如 Fe3+、A13 、H+)或者其他浓度较大的阳离子 + (如所施钾肥的 K )发生相互交换的交换作用,即代换反应。此等阳离子,就称为土壤 代换性(交换性)阳离子。这种代换反应,必然可逆而有其代换平衡。作物根系在土壤中 通过放出有机酸和二氧化碳而吸收土壤胶体上的 NH4+、K+时,就会破坏原有相关的代换 平衡。为定量研究土壤中 Ca2+、Mg2+的存在状况,可进行这样的实验:分别取两份风干、 磨细的同种土壤样品 30g 于锥形瓶中, 编号为 1 和 2, 1 号瓶中加 10%NaCl 溶液 150mL, 在 在 2 号瓶中加蒸馏水 150mL,同时振荡 10 分钟后分别用干滤纸过滤,相应得到 1 号滤液 和 2 号滤液。分别量取两种滤液各 25.00mL 于锥形瓶中,各加入 2.5mL 氨性溶液(氨缓冲 液)使两者的 pH 都约为 10,再各加 3 滴 Ca2+、Mg2+的指示剂(铬黑 T,在此碱性溶液中 本身显蓝色,遇 Ca2+、Mg2+则显红色) ,然后分别用 0.0200mol/L 的 EDTA 标准溶液滴定 至终点(EDTA 很易以等物质的量结合 Ca2+、Mg2+生成稳定的无色配合物,故终点时溶液 由红色突变为蓝色) 滴定 25.00mL 1 号滤液和 25.00mL 2 号滤液, 。 分别用去此 EDTA 溶液 V1 mL 和 V2 mL。 - (1)上面被研究的土样中,代换性钙镁的总含量,以“10 3mol/100g 土样”计,根据 测定,应为 - - A 0.4 V1 B 4×10 2V1 C 0.4V2 D 4×10 2V2 (2)为研究酸性土壤中 H+的存在状况,取等量酸性土壤的土样,分别放入适量等体 积的蒸馏水和 10%的 NaCl 溶液中充分搅拌后静置,再分别用 pH 试纸测定其上层澄清液 的 pH,分别获得的测定值相应为 pH1 和 pH2。对此测定结果所作的评价,正确的是 A 应以 PH1 为该土样的土壤溶液酸碱度的测定值
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B 测定值 pH2 与该土壤的酸性程度无关 C 因 pH2<pH1,故应以 pH2 为该士样的土壤溶液酸碱度的测定值 D pH2 越小于 pH1,原存于土壤胶体的潜在酸度就越高 (3)持续较多施用(NH4)2SO4 或 NH4Cl 铵态氮肥,将使土壤显著变酸和显著减少其代 换性钙镁含量,从而破坏士壤结构。其主要原因是 A NH4+的水解酸性 B NH4+被作物吸收时所显的生理酸性 D 土壤胶体上的 H+被 NH4+代换 C 土壤胶体上的 Ca2+、Mg2+被 H+代换 (4)改良酸性土壤,适宜施加 A 石灰 B 氨水 C 石膏 D 腐殖酸钙 60.称为有机硅化合物的一类化合物中,组成最简单的是硅烷,它的组成和结构与烷 烃相似。硅烷的分子通式可表示为 ,与对应的烷烃相比较,硅烷的热稳定 性 。 61.试写出下列化合物的结构式: ①乙锗烷 ;②六苯基乙硅烷 62.在金刚石晶体内的空间网状结构中含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上 有 个碳原子,任意两个 C-C 键的键角为 。在石墨晶体中,每一层面结构由 无数个正六边形形成,平均每个正六边形所占有的碳原子数为 个。任意两个 C-C mol 共价键。原硅酸根离子 。在二氧化硅晶体中,1mol SiO2 含 键的键角为 SiO44-的结构可表示为 ,二聚硅酸根离子 Si2O7 -中只含硅氧键,它的结构可
2

表示为 。 - 63.原硅酸根离子 SiO44 中的 Si 原子被 4 个 O 原子所包围,可以用图 A 来表示其空 间构型。你认为 Si 则的空间构型为 。图 B 表示 (写化学式)的空间构型, 图 C 表示 (写化学式)的空间构型。

A B C 64.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置,足见化学对现 代物质文明的重要作用。例如: (1)计算机的芯片的主要成分是 ; (2)光导纤维的主要成分是 : (3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ; (4) 用作吸附剂、 干燥剂、 催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为_______ 的化合物; (5)有一大类化合物,结构独特,兼备无机材料和有机材料双重性能,有耐温、电 绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀……等特性,广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输 等行业,用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……,已为现代社会不可 替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。
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65.要在玻璃表面镶牢一层薄薄的金属,首先必须对玻璃的表面进行处理。处理过程 ;用清水把碱性溶液冲洗干净, 是:首先用温热的碱性水溶液洗涤,主要作用是 然后揩干(也可以烘干) ,揩干的原因是 ;在玻璃表面洒一层萤石细粉与浓硫酸 混合物,并通过机械轻轻磨动,主要作用是 ;冲洗干净后,烘干。 66.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下: ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ②粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3:Si+3HCl SiHCl3+H2 ③SiHCl3 与过量 H2 在 1000~1100℃反应制得纯硅 已知 SiHCl3,能与 H2O 强烈反应,在空气中易自燃。 请回答下列问题: 。 (1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为 (2)粗硅与 HCl 反映完全后,经冷凝得到的 SiHCl3(沸点 33.0℃)中含有少量 SiCl4 (沸点 57.6℃)和 HCl(沸点-84.7℃) ,提纯 SiHCl3 采用的方法为 。 (3)用 SiHCl3 与过量 H2 反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去) :

。 装置 C 中的烧瓶需要加热, 其目的是 。 ①装置 B 中的试剂是 ②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 ,装置 D 中发生反应的化学方程式 玻璃管的原因是 为 。 ③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 。 ④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 67.氟化钠是一种重要的氟盐,主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂。实验室 可通过下图所示的流程以氟硅酸(H2SiF6)等物质为原料制取氟化钠,并得到副产品氯化 铵: NH4HCO3、H2O H2SiF6 CO2 混合、 过 H2SiO3 操作
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NaCl 液 粗 NaF 母液 操作 I 粗 NH4Cl 操作 NH4Cl 操作 NaF

操作 滤 液

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有关物质在水中溶解度分别为: 氯化铵:10℃时 33.3g、20℃时 37.2g、30℃时 41.4g;氟化钠:20℃时 4g;氟硅酸钠 微溶于水。 请回答下列问题: (1) 上述流程中发生两步化学反应, 第一步反应的化学方程式为: , 第二步反应能进行是因为 。 。 (2)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器除玻璃棒外,还有 (3)操作 II 的作用是 。 (4)操作Ⅲ的具体过程是 。 (5)流程中 NH4HCO3 必须过量,其原因是 。 68.现有一新农药 A,它是把 SiF4 气体通入尿素的甲醇溶液中制得的。该农药为无色 透明晶体,摩尔质量约为 384g/mol。通过做 A 的导电性实验,发现其导电性与等物质的量 的 K2SO4 极为相近。A 在水中易溶解、其水溶液是酸性,和同浓度的氟硅酸农药相比,A 的防锈性能更为优越。通过结构分析发现,A 晶体中氮元素的质量分数为 29%,晶体中有 一种正八面体的离子。 (1)推断 A 晶体的化学式。 (2)写出制取 A 的化学反应方程式。 (3)写出制取氟硅酸反应的方程式,并解释 A 比氟硅酸优越的原因。 (4)已知 A 为四方晶系,其晶胞参数 a=926.3,c=1789.8pm,在晶胞中有四个 A 分 子。求 A 晶体的密度。 69.生产电焊条时,使用硅酸钾钠作粘结剂。 (1) 用纯碱、 碳酸钾和二氧化硅 (均为固体) 反应生成硅酸钾销的方程式 ; 。 (2)硅酸钾钠作为粘结剂,其粘结原理是 70.三硅酸镁 Mg2Si3O8·nH2O(或 2MgO·3SiO2·nH2O)是一种不溶于水的盐,但 可用于治胃溃疡病,因为它可以与胃酸起反应,方程式是 。 71.矿泉水一般是由岩石风化以后被地下水溶出其可溶部分组成,风化作用是指矿物 与水和 CO2 同时作用的过程。例如钾长石风化成为高岭土[Al2(Si2O5)(OH)4]的反应为: + - 2KAlSi3O8+11H2O+2CO2=2K +2HCO3 +4H4SiO4+Al2(Si2O5)(OH)4,风化产物仅高岭 - 土难溶于水,其余成分均可进入水中。现有一矿泉水,它相当于 0.20×10 4mol 钾长石, - - 0.15×10 4mol 黑云母[KMg3AlSi3O10(OH)12]和 1.2×10 4mol 中长石(NaCaAlSi5O16) , 风化为高岭土后,其可溶成分溶于 1L 水中。 (1)配平中长石风化的离子方程式 。 (2)这种矿泉水中含 H4SiO4 的物质的量浓度是 。 72.造成 CO2 与 SiO2 特性不同的因素有哪些? 73.由 SiH4 为原料进行氮化来制备 Si3N4 纳米材料,有极高的稳定性,所以用途广泛。 请根据 Si 原子的成键特点和 SiH4 的性质, 你认为该材料中最大可能存在的杂质是 ; 请解释该结论。 74.说明下列现象:SiO2 与水生成 H2SiO3 的反应很难进行,而且反应是吸热的,但 硅胶却是一种优良的干燥剂。 - 75.Si6O1812 的经验式是什么?说明在不知道环的大小的情况下如何由此离子的共价
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氧原子数和非共价氧原子数推断出其经验式。用同样的方法推断单链和双链硅酸矿的经验 式并标出价态。 76.用于无线电技术的集成微电路是极薄的一层高纯单晶硅,在其上借腐蚀的方法 “刻”出条纹。高纯硅是由用二氧化硅制得的甲硅烷生成。 (1)试提出制高纯硅的方法,写出相应的反应方程式。 (2)试指出几个所制得硅的物理提纯方法。 77. 制造太阳能电池需要高纯度的硅, 工业上由粗硅制高纯度硅常通过以下反应实现:

? a.Si(固)+3HCl(气) ?? → SiHCl3(气)+H2(气)+381kJ
600 K

b.SiHCl3(气)+H2(气) ?? → Si(固)+3HCl(气) ? (1)元素硅在周期表中位于 ;晶体硅属于 晶体,是 体(导体、 半导体、绝缘体) ;晶体硅有类似金刚石的结构,每摩尔晶体硅的共价键数目为 , 。 键角为 (2)关于上述条件下的两个反应的叙述中不正确的是 A 两个反应都是置换反应 B 反应 b 是放热反应 C 上述反应是可逆反应 D 两个反应都是氧化还原反应 (3)反应 b 的热效应为 。
1250 K

Si(粗)+2CO↑ 78.工业生产粗硅的主要原理为:SiO2+2C (1)若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅,且二者物质的量之比为 1∶1,则参加 反应的 C 和 SiO2 的质量比为 。 (2)工业上可通过以下原理由粗硅进一步制纯硅: SiCl4(l) SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl Si(粗)+2Cl2(g) 若上述反应中 Si(粗)和 SiCl4 的利用率均为 80%,制粗硅时有 10%的 SiO2 转化为 SiC,则生产 25.2 吨纯硅需纯度为 75%石英砂多少吨? (4)参考下图:假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①HCl 中的 利用率为 75%,反应②中和 H2 的利用率为 80%。则在下一轮次的生产中,需补充投入 HCl 和 H2 的体积比是多少? HCl 粗硅 反应① H2 HCl 反应② H2 纯硅

反应①:Si(粗)+3HCl(g) SiHCl3(l)+H2(g) 反应②:SiHCl3+H2 Si(纯)+3HCl 79. 2007 年 3 月 8 日媒体报道了陕西肯德 基连锁店在煎炸油中添加滤油粉的情况, 经卫 生部门检测滤油粉实质为食品级三硅酸镁。 三 硅酸镁为白色无味粉末,不溶于水和乙醇,易 与无机酸反应。 某化学兴趣小组测定三硅酸镁 的化学式(可用 MgxSi3Oy·mH2O 表示) 。实验 步骤如下: 步骤一: 16.6 g 三硅酸镁样品, 取 充分加热至不再分解为止, 冷却、 称量, 得固体 13.0g。
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步骤二:另取 16.6g 三硅酸镁搅拌中加足量 4 mol/L 盐酸 100 mL,充分反应后,过滤, 洗涤,烘干得固体 9.0 g。该固体为空间网状结构且熔沸点很高。有关部门规定三硅酸镁样 品中含水量 12.2 %为优良级。 则: (1)计算确定 MgxSi3Oy·mH2O 的化学式。 (2)该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级? (3)写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式。 80 . (CH3)3SiCl 水 解 产 物 为 挥 发 性 (CH3)3SiOH ( 沸 点 : 99 ℃ ) 后 者 脱 水 成 , (CH3)3SiOSi(CH3)3。 (1)写出(CH3)2SiCl2 水解并且脱水后产物的结构式; (2)写出(CH3)2SiCl2 和少量 CH3SiCl3 水解并且脱水产物的结构式。 81.SiO2 可以代换出碳酸钠中的 CO2,CO2 也能代换出硅酸钠中的 SiO2。请: (1)写出这两个反应的方程式; (2)强调指出实施这两个反应的条件及其理由。 82.硅氧四面体可以用下图表示,图中是硅氧四面体结合成环状结构的两个例子。请 回答下列问题:

(硅氧四面体)

(硅氧四面体连接成环)

(1)若在环状结构中硅的原子数为 n,写出环状结构中硅酸根离子的通式。 (2)已知绿柱石是由环状硅氧四面体构成的硅酸盐。它是含有铍、铝两种元素的复 盐,酸根中含有 6 个硅原子。写出绿柱石的化学式,并在此基础上写成氧化物相结合的形 式。 83. “9·11”事件发生后,美国世贸大厦轰然倒下。在清理废墟中,人们发现有很多 石棉。石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸、碱的腐蚀,而且价 格低廉的硅酸盐。石棉有毒,能使人患肺癌。 (1)有一种石棉叫做石棉矿青石棉,其分子式为 Na2Fe5Si8O22·(OH)2。写成氧化物 形式的化学式为 ;化学式中铁的氧化数为 ,我们可以看作 , 其物质的质量分数为 (铁用氧化物的形式表示) 。 (2)云母是一种重要的硅酸盐,它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰 性和热稳定性。 白云母可看作叶腊石中 1/4 的 SiⅣ被 AlⅢ所取代,再由 KⅠ平衡其电荷后形成的。而叶 腊石可以看作 SiO2 中有 1/3 的 SiⅣ被 AlⅢ取代,再由 KⅠ平衡其电荷形成的。则白云母写成 氧化物形式的化学式为 。 (3)研究表明,在硅酸盐中,AlⅢ很容易取代 SiⅣ,取代后不会引起原硅酸盐结构大 的变化。从立体几何的知识看,AlⅢ与 SiⅣ最直接的关系是 。 84.已知 C 一 C、C—Cl、C-O、Si-Si、Si-Cl、Si—O 键的键能分别为 348、339、 358、226、391、452kJ/mol。因此有机卤硅烷比卤代烷更容易水解。
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(CH3)3Si—Cl(三甲基氯硅烷)+H2O ?? → (CH3)3SiOH(一种硅醇) ? 各种硅酸都容易发生分子间失水成 Si-O-Si 键,而不是生成 Si-Si 键或 Si=O 键。 请写出下列产物的结构简式:

? HCl

85.自从 19 世纪开创化学领域以来,化学研究重要的目标之一是发现和研制特殊功 能的新材料。有机硅则是近年来兴起的一类有机材料。 (1)甲硅烷的还原性比甲烷要强,请从中学课本中甲烷相应性质出发,在两个方面 比较二者差异,并写出化学反应方程式。 (2)①(CH3)2SiCl2 与 NH3 反应可以制备氮化硅,其反应方程式为 ②(CH3)2SiCl2 热分解反应可以制备一种原子晶体,其硬度介于金刚石和单质硅之间, 请写出该化学反应方程式 ③(CH3)2SiCl2→(加水)→A→(氢氧化钾溶液/加热)→B B1 为四环聚硅氧烷,B2 为聚二甲基硅氧烷 画出 B1 的结构式,并写出(CH3)2SiCl2→A 的化学反应方程式 (3)制防水剂过程中,将一块布放入(CH3)2SiCl2 蒸汽中,此蒸汽与布表面的氢氧根 或少量的水起反应生成防水薄膜[(CH3)2SiO]n,发生的反应为: - - n(CH3)2SiCl2+2nOH →2nCl +nH2O+[(CH3)2SiO]n 这里 n 取很大的整数。防水膜在布面上一层层盖在一起,每层厚 6.0?[(CH3)2SiO 基 的厚度] 。问需要多少(CH3)2SiCl2 使一块 1.00m×3.00m 的布不透水?要求布面上有 300 层 薄膜,薄膜的密度为 1.0g/cm2。 86.1945 年,美国学者 E·G·Rochow 在做普通电化学实验中发现:硅-铜合金与有机 和三氯甲基硅烷 (CH3SiCl3) 。 氯化物反应生成一类新化合物二氯二甲基硅烷 [(CH3)2SiCl2] 硅烷衍生物的性质和烷烃衍生物相似,但硅保持其在原硅酸中的结构特点。 (1)写出二氯二甲基硅烷在氢氧化钠水溶液中反应的化学方程式 ; (2)E·G·Rochow 在实验中得到的是二氯二甲基硅烷和三氯甲基硅烷的混合物。分析 这种混合物的方法如下: 把已知质量的混合物密封在安瓿中并放入盛有过量 NaOH 溶液的 厚壁锥形瓶, 摇动锥形瓶使安瓿振碎, 二氯二甲基硅烷和三氯甲基硅烷分别和 NaOH 反应。 过量的 NaOH 用盐酸滴定。 实验测得空安瓿的质量为 4.621 g, 安瓿和供分析用的混合物总 质量为 5.4515 g,加入浓度为 0.9260mol/L 的 NaOH 溶液 25.00mL;滴定过量 NaOH 溶液 用去浓度为 0.5000mol/L 的 HCl 溶液 15.44mL。 则混合物中 n[(CH3)2SiCl2]= , n(CH3SiCl3)= 。 {已知 M[(CH3)2SiCl2]=129.0g/mol,M(CH3SiCl3)=149.5g/mol} ; (3)有人认为用硝酸银溶液也可测定该混合物中各物质的含量。如果采用已知浓度 硝酸银溶液测定该混合物的组成,实验中需测定的数据除了混合物的质量还有 。
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87.当准确称量的试样单质 A 和氯化氢反应时生成物质 B 和氢气 0.448L(标准状况 下) ,而同样量的 A 和氨作用时则生成质量是 B 的 1.254 倍的物质 C,物质 B 和 C 跟水作 用生成沉淀 D,D 缓烧后其质量为 A 的 2.143 倍。为了能把分离出 D 之后滤液中的氯离子 全部沉淀出来,所需硝酸银溶液的体积在物质 C 情况下,是物质 B 情况下的 1.33 倍。 (1)试确定物质 A 是什么?其质量是多少? (2)试从定性和定量两方面确定 B 和 C 的组成? (3)处理物质 B 的滤液需要消耗多少克 10%的硝酸银溶液? (4)写出所述各反应的方程式。 88. 12.0g 含 2 种化合物 (由常见元素组成) 的近白色固体溶于过量盐酸, 释放出 2.94L 气体 (标准状态) 气体密度为同温度下空气密度的 1.52 倍; , 剩余的不溶性残渣含氧 53.2%, 既不溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出 2 种化学物质的化学式。 C组 89.在硅中,由 3s 和 3p 原子轨道组成的成键分子轨道能带和等量反键分子轨道能带 在能量上有很大的差距。硅是电子的导体吗?请解释。 90. 硅及其化合物用途非常广泛。 常用作干燥剂的多孔硅酸是由硅酸盐 (例如 Na2SiO4) 的水溶液中加入相应的酸生成溶解度较小的硅酸分子,放置一段时间后,硅酸分子逐渐聚 合形成硅酸溶胶,进一步处理可得多孔硅胶。多孔硅胶对许多气体如乙醚蒸气等有吸附作 用,设计一实验证明硅胶的吸附性,请写出实验步骤、现象及解释。 91.A 的单质和 B 的单质在加热下激烈反应得到化合物 X。X 的蒸气密度是同温度下 的空气密度的 5.9 倍。X 遇过量的水激烈反应,反应完全后的混会物加热蒸干,得一难溶 物。后者在空气中经 1000℃以上高温灼烧,得到化合物 Y。Y 的一种晶体的晶胞可与金刚 石晶胞类比,A 原子的位置相当于碳原子在金刚石晶胞中的位置,但 Y 晶胞中 A 原子并 不直接相连而是通过 E 原子相连。X 与过量氨反应完全后得到含 A 的化合物 Z。Z 在无氧 条件下经高温灼烧得化合物 G,G 是一种新型固体材料。 (1)写出 X、Y、Z、G 的化学式:X Y Z G (2)你预计 G 有什么用途?用一两句活说明理由。 92.虽然硅实际上不溶于单独的硝酸及氢氟酸。为了溶解硅,可使用浓硝酸和氢氟酸 的混合物。同时,二氧化硅能很好地溶于氢氟酸。 (1)解释在硅的溶解过程中,硝酸和氢氟酸各起什么作用?写出反应方程式; (2)混合物中的氢氟酸能否用盐酸代替?说明回答的理由; (3)你知道把硅转入溶液还有什么方法?写出相应的反应方程式。 93.元素M的单晶是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器和太阳 能电池;M也用于制造多种合金。M不溶于水、盐酸、硝酸,M性质较活泼,高温下能与 多种元素化合。 (1)写出 M 的元素符号 ; (2)元素 M 为于周期表第 周期 族; M 处于同一主族的元素 X,是生命中最重要的元素之一,它在地壳中的含量 (3)与 极高。请写出 X 的元素符号 ;元素 M 和元素 X 可以形成化合物 P,写出其化 学式
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,属于

晶体。
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(4)M 能在 Y 中燃烧,得到非极性分子 Q,且 M 与 Y 处于同一周期。请写出 Y 的 和 Q 的化学式是 。 元素符号 (5)M 不溶于单独的浓酸 A 及酸 B。为了溶解 M,可使用浓酸 A 和酸 B 的混合物。 ①确定酸 A、B 的化学式 ②解释在 M 的溶解过程中,酸 A 和酸 B 各起什么作用? ③写出溶解反应方程式。 94.在 THF 中以碱金属处理(CH3)2SiCl2 ,主要产物 A 为一晶体,摩尔质量为 0.290kg/mol,分析其成分为:C 41.4%、H 10.3%、Si 48.3%。在苯中,其质子的 NMR 谱 具有单谱带。化合物 A 与溴反应生成含溴 35.5%的产物 B,当 B 在甲苯中以(CH3)3SiCl 和 Na 处理时,产物之一是液体 C。C 的质子 NMR 谱含有四个谱带,面积比为 3︰2︰2︰1。 (1)写出 A、B、C 的结构式。 (2)写出(CH3)2SiCl2 水解并且脱水后的产物结构式。 (3)写出(CH3)2SiCl2 和少量 CH3SiCl3 水解并且脱水的产物结构式。 95.下列所举化合物(1~6)中含有的元素不多于三种(分别为 X、Y、Z) ,其中一 种元素 X 存在于这几种化合物中。根据下表确定 X、Y、Z 的元素符号和化合物 1~6 的化 学式。 特 征 W(x) ,% W(y) ,% ρ,g/cm3 (相应温度 t,℃) t 沸,℃ t 溶,℃ 偶极矩,D
4+

化 合 物 1 16.53 83.47 1.448 (20) 57 -70.4 0
3+

2 20.74

3 27.81

4 43.51

5 87.45 0 0.68 (-168) -111.8 -185 0
2+

6 20.89 79.11 - 145 3 0

77.94 70.19 54.91 - 1.145 1.42 3×10 3 (-113) (-122) (0) 30.4 8.3 -12 -118 1.311 -122 1.173
2+

-130 0.850

96.Si 半径 41pm,Al 半径 50pm,Mg 为 65pm,Na 为 133pm,Ca 为 99pm, - + + + O2 为 140pm。Al3 可以取代原子晶体中的 Si4 ,不足的正电荷用等物质的量的 Na 和 Ca2 + 补充,当有 37.5%的硅被铝原子取代时,则形成中长石。中长石能与水和 CO2 同时作用 + + 发生风化,变成高岭土[Al2Si2O5(OH)4] ,同时 Na 和 Ca2 以酸式碳酸盐的形式流出来。 又知高岭土中硅元素物质的量为反应物中硅元素物质的量的 3/5,其余的硅以化合态沉淀 物的形式析出。问: (1)写出中长石的分子组成(用化学式表示) ; (2) 根据你所学的知识说明: 为什么铝能部分取代硅?镁能否部分取代硅?为什么? (3)写出中长石风化成高岭土的离子方程式。并简述该反应为什么能够发生? + + (4)风化后 Al 为什么不能像 Na 、Ca2 一样被地下水溶解? (5)近年来,由于经济的发展,环境的破坏,岩石(如中长石)的风化速率加快。 为什么? (6)某江河流经正长石等花岗岩地区,请你估计一下江水的 pH 值。 + + + + - 97.Al3 半径 50pm,Si4 半径 41pm,Mg2 为 65pm,Ca2 为 99pm,O2 为 140pm。 + + + Al3 可以取代原子晶体中的 Si4 ,不足的正电荷用 K 补充。当有 25%的硅被铝原子取代
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时, 则形成正长石。 正长石能与水和 CO2 同时作用发生风化, 变成高岭土 [Al2Si2O5(OH)4] , 同时钾离子以酸式碳酸盐的形式流出来。又知高岭土中硅元素物质的量为反应物中硅元素 物质的量的 1/3,其余的硅以化合态沉淀物的形式析出。问: (1)写出正长石的分子组成(用化学式表示) ; (2) 根据你所学的知识说明: 为什么铝能部分取代硅?镁能否部分取代硅?为什么? (3)写出正长石风化成高岭土的离子方程式。并简述该反应为什么能够发生? (4)近年来,由于经济的发展,环境的破坏,岩石(如正长石)的风化速率加快。 为什么? (5)某江河流经正长石等花岗岩地区,请你估计一下江水的 pH 值。 98.岩石的风化是指矿物与水、二氧化碳同时作用的过程。岩石风化后,地下水溶解 了其中的可溶部分形成矿泉水。下面写出:①钾长石,②黑云母,③中长石,风化成高岭 土[Al2Si2O5(OH)4]的 3 个反应,据此回答下列问题: (1)配平 3 个反应的化学方程式: + - ① KAlSi3O8+ H2CO3+ H2O→ K + HCO3 + H4SiO4+ Al2Si2O5(OH)4 + + KMg3AlSi3O10(OH)2+ H2CO3+ H2O→ K + Mg2 + ② - HCO3 + H4SiO4+ Al2Si2O5(OH)4 + + NaCaAl3Si5O16+ H2CO3+ H2O→ Na + Ca2 + ③ - HCO3 + H4SiO4+ Al2Si2O5(OH)4 (2)这些反应为什么能够发生? + + + + (3)风化后 Al 为什么不能像 Na 、K 、Ca2 、Mg2 一样被地下水溶解? - - (4)有一种矿泉水,它相当于由 2.0×10 2mol 钾长石、1.5×10 2mol 黑云母和 6.0× - 10 5mol 中长石风化后的可溶部分溶于 1L 水中形成的,同时这 1L 水还从大气漂浮物中溶 - - + + + 入 0.40×10 4mol 氯化钠和 0.26×10 4mol 硫酸钠。试计算这种矿泉水中 Na 、K 、Ca2 、 + - - - Mg2 、HCO 、SO42 、Cl 及 H4SiO4 的物质的量浓度各是多少? 99.某元素 A 能直接与ⅦA 族某一元素 B 反应生成 A 的最高价化合物 C,C 为一无 色而有刺鼻臭味的气体,对空气相对密度约为 3.61 倍,在 C 中 B 的含量占 73.00%,在 A 的最高价氧化物 D 中,氧的质量占 53.24%。 (1)列出算式,写出字母 A、B、C、D 所代表的元素符号或分子式。 (2)C 为某工厂排放的废气,污染环境,提出一种最有效的清除 C 的化学方法,写 出其化学方程式。 (3)A 的最简单氢化物可与 AgNO3 反应,写出化学方程式。 (4)以 A 为中心原子的含氧酸盐晶体,其基本结构单位是 AO4 四面体,可通过公用 角顶氧原子,连结成双链式、片式和架式结构的复杂阴离子,推算这些结构中 A 与氧原子 个数比各是多少?

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参考答案( ) 参考答案(54)
1 D 2 A 3 D 4 C 5 C 6 C、D 7 C 8 A、D 9 A 10 D 11 B 12 B、D 13 B 14 B、C 15 B 16 D 17 A 18 B 19 C 20 B、C 21 D 22 A、D 23 B、C 24 A 25 A、D 26 (1)SiO2 (2)Si 27 H2n+2SinO3n+1 - + 28 二氧化硅 SiO32 +2H =H2SiO3↓ 29 (1)醋酸 (2)饱和 NaHCO3 溶液 除去 CO2 中含有的杂质醋酸 (3)Na2SiO3 溶液 产生白色沉淀 30 (1)金刚石、石英、玻璃 (2)SiO2+2NaOH=Na2SiO2+H2O Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 31 (1)SiO2 原子 - - (2)SiO2+2OH =SiO32 +H2O (3)Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 32 (1)硅(Si) ,因为在短周期内,能与 NaOH 溶液反应放出 H2 的只有 Si 和 Al,但 Al 的 氢氧化物可溶于过量盐酸中,不符合题意。故 A 只能是硅单质。 (2)单质 B 是非金属,因为硅只有与 O2 反应,才能生成酸性氧化物(SiO2)与碱液 (NaOH 溶液)反应; (3)甲:SiO2;乙:Na2SiO3;丙:H2O - - (4)Si+2OH +H2O=SiO32 +2H2↑ 33 (1)硅 Si 在短周期内,能与 NaOH 溶液反应放出氢气的只可能是铝和硅,但铝的氢 氧化物可溶于过量盐酸中,不符合题意,故 A 只能是单质硅
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34

35 36 37 38 39 40

41 42 43

44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

59 60

(2)非金属 硅只有和氧气反应,才能生成酸性氧化物(SiO2) (3)甲:SiO2;乙:Na2SiO3;丙:H2O;丁:H2SiO4。 (1)硅 二,VIA - - (2)Si+H2O+2OH =SiO32 +2H2↑ (3)原子晶体 (4)SiO2+Na2CO3 CO2+Na2SiO3;或 SiO2+CaCO3 CO2+CaSiO3 (5)在塑料瓶中密闭保存 (1)A、D、E (2)Na2SO3+2CO2+2H2O=H2SO3↓+2NaHCO3 Si%=20% 坩埚 干燥器 1/6 炭粉过量时,CuO%=62.5% 氧化铜过时, CuO%=95.3% 铝的质量为 2.7g,占 49.1%;硅的质量为 2.8g,占 50.9% 27×6 ×38%=14.5% (1) (27×6+28×2+16×13) (2)5,8 (3)5 (4) (500-100x)/(1+x) W(NaHCO3)=25.2g W(SiO2)=6.0g (1)44% (2)77.8% n=1/4 SiC SiC=x/4; n<1/4 SiC+C SiC=nx C=x(1-4n); n>1/3 SiO2+Si SiO2=(3n-1)x/2 Si=(1-n)x/2; 1/4<n<1/3 Si+SiC Si=x(4n-1) SiC=x(1-3n) D C B、D C D B、C A C C B B C C D (1)①2HCl+MgO=H2O+MgCl2;2HCl+Mg=H2↑+MgCl2 ②SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgO;Mg2Si+4HCl=SiH4+2MgCl2; SiH4+2O2=SiO2+2H2O (2)在 N2 保护下(或惰性气体) ,对硅烷气体进行检验 SiH4+2KMnO4 H2+K2SiO3+2MnO2↓+H2O (1)A (2)A、D (3)B、C (4)A、D SinH2n+2;较低

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61 ①



62 6

109°28’ 2 120° 4
- -

Si3O96 63 空间正四面体 Si2O76 64 (1)硅(或 Si 或单晶硅) (2)二氧化硅(或 SiO2) (3)硅(或 Si) (4)铝硅酸盐(或硅铝酸盐) (5)具有 Si-O 键 与硅相连的烃基 65 温热的条件下碱能使脂肪水解,形成可溶性产物,从而去除玻璃表面油污;防止水分 稀释将要加入的浓硫酸;萤石与浓硫酸作用,产生氢氨酸,氯氟酸与 SiO2 或 CaSiO3 作用,形成 SiF4 挥发性气体,从而达到去除表面部分 SiO2,使玻璃表面洁净的目的。 66 (1)SiO2+2C Si+2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3 气化 Si+3HCl ②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2 ③排尽装置中的空气 ④bd 67 (1) 2SiF6+6NH4HCO3=6NH4F+H2SiO3↓+6CO2↑+3H2O NaF 比 NaCl 的溶解性小 H (2)烧杯、漏斗 (3)除去 NaF、NH4Cl 表面的杂质 (4)加热蒸发溶剂,析出多量固体后冷却 (5)必须保证 H2SiF6 能全部反应,防止在进行反应Ⅱ时 H2SiF6 将与 NaCl 反应,生成 Na2SiF6 沉淀,混入 NaF 中影响 NaF 质量 68 (1)由 A 中 N%=29%,N 原子数=384×0.29÷14=8,N 只存在于反应物尿素中, - 4 个 CO(NH2)2 总分子量为 240,正八面体离子为 SiF62 ,摩尔质量为 142g/mol,外加 2 + 个 H ,总摩尔质量 240g/mol+2g/mol+142g/mol=384g/mol,此数据与题意完全吻合。 所以 A 为{[(NH2)2CO]2H}2SiF6。 (2)3SiF4+4CH3OH+8CO(NH2)2=2{[(NH2)2CO]2H}2SiP6+Si(OCH3)4。 (3)制取 H2SiF6:SiF4+2HF=H2SiF6 或 3SiF4+2H2O=2H2SiF6+SiO2,H2SiF6 易分解 释放出 HF,HF 有较强的腐蚀性,剧毒,防锈性不好,即 H2SiF6 药效较短;而 A 中 H + 与尿素结合,较稳定,不易分解放出 HF,因此,A 的药效更长,防锈性能更好。 - (4)ρ=ZM/(NAV)=ZM/(NA·a2·c)=4×384/[6.02×1023×(926.3×10 10)2×(1789.8 - ×10 10)]=l.66g/cm3。 69 (1)Na2CO3+K2CO3+SiO2 2KNaSiO3+2CO2↑ (2)水解生成的 SiO2·xH2O,高温时析出 SiO2,起粘结作用。 70 Mg2Si3O8·nH2O+14HCl=2MgCl2+3SiO2+(n+2)H2O + + - 71 (1)2NaCaAlSi5O16+17H2O+6CO2=2Na +2Ca2 +6HCO3 +4H4SiO4+ -4 3Al2(Si2O5)(OH)4 (2)3.2×10 mol/L
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72 因为碳原子倾向于形成双键,所以 CO2 分子以单个的形式存在。而在 SiO2 中存在网状 Si-O 单键结构。另外 Si 原子上的 d 轨道也使其能参预一些 CO2 所不能进行的反应。 73 SiO2 因为 SiH4 水解、氧化所得产物都是 SiO2 74 SiO2 是原子晶体,硬度大,熔点高,不与水反应。硅胶是硅酸凝胶经充分洗涤、干燥 脱水后形成的多孔性固体,对 H2O 有较强的吸附作用,因而是一种优良的干燥剂。 75 Si6O1812-的经验式为 SiO32-,如果在经验式中共用氧原子占 1/2 个单位,而非共用价氧 原子占一个单位,则对应每一个硅原子的氧原子数为:(2×1)+(2×1/2)=3 这种方法是通过硅酸盐中 Si 和 O 的价态(分别是+4 和-2)来求的,也可用另外一 种方法来求经验式,即从链的某点处开始把所有的原子分别加起来,直到另一相同的 点为止,见图: 。从图中很容易看出一个硅原子对应三个氧原子。

同理,单链硅酸盐中每一个硅原子与四个氧原子相连,其中二个为共用的,所以其经 2 验式为 SiO3 -。在双链硅酸盐中有一半的硅原子共用四个氧原子中的两个,另一半的 硅原子共用四个氢原子中的三个,即每对应两个硅原子,有三个氧原子与其中的一个 相连, 另有五个氧原子为共用的。 也即每两个硅原子对应 (3×1)+(5×1/2)=11/2 个氧 原子,其价态为-6,则经验式为 Si2O7。由另一种方法也可得到:

76 (1)方法①SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgO(杂质 Si) Mg2Si+4NH4Br=SiH4+MgBr2+4NH3(在液氨中) Mg2Si+2H2SO4=SiH4+2MgSO4(在水中) SiH4 Si+2H2 方法②SiO2+2Cl2+2C=SiCl4+2CO SiCl4+Li[AlH4]=LiCl+SiH4+AlCl3(在乙醚中) SiH4 Si+2H2 (2)区域熔炼法;由熔融体拉成单晶。 77 (1)第三周期ⅣA 族 原子 半导体 2NA 109°28’ (2)B、C (3)-381kJ 78 (1)1∶2 (2)设需纯度为 75%石英沙 m。据题意有下列关系式: SiO2~Si(粗)~SiCl4~Si(纯) 60 吨 28 吨 m×75%×(1—10%)×80%×80% 25.2 m×75%×(1—10%)×80%×80%∶25.2=60∶28 得 m=125 吨 或由 Si 守恒有: (m×75%) (1-10%)×80%×80%/60=25.2/28 得 m=125 吨 (3)设每轮生产投入的粗硅中含 1mol Si,则由反应①有:损耗 HCl 物质的量为 4mol, 生成 H2 物质的量为 1mol。 由反应②有:损耗 H2 物质的量为 1.25mol,生成 HCl 物质的量为 3mol
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则在下一轮次的生产中,需补充投入 HCl 和 H2 的体积比为 (4mol―3 mol)∶(1.25mol―1mol)=4∶1 79 (1)9.0 g SiO2 的物质的量为 0.15 mol, 样品中 H2O 的质量为 16.6 g-13.0 g=3.6 g ,物质的量为 0.02 mol 设 16.6 g 三硅酸镁的物质的量为 a MgxSi3Oy·mH2O~3SiO2~mH2O 1 3 m a 0.15 mol 0.02 mol a=0.05 mol m=4 MgxSi3Oy·mH2O 的摩尔质量为 332g/mol 24x+28×3+16y+18×4=332 ① 2x+4×3=2y ② 由①②解得:x=2,y=8 三硅酸镁的化学式为 Mg2Si3O8·4H2O (2)样品中含水量 21.7%大于 12.2%,故样品不是优良级 (3)Mg2Si3O8·4H2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3↓+3H2O

80 (1)

(2)

81 (1)Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑ Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+SiO2·H2O↓ (2)反应(1)在高温条件下由于 SiO2 的难挥发性而易进行;反应(2)可在溶液中 进行,因为 H2CO3 的酸性强于 H2SiO3 - 82 (1)(SinO3n)2n (2)Be3Al2Si6O18 3BeO·Al2O3·6SiO2 83 (1)Na2O·Fe2O3·3FeO·8SiO2·8H2O 2.4 Fe(Ⅱ)和 Fe(Ⅲ)的混合物 Fe (Ⅱ)占 75%,Fe(Ⅲ)占 25% (2)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O Ⅲ Ⅳ (3)Al 与 Si 的半径相近,插入后不会引起结构改变 84 如下所示

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85 (1)甲烷燃烧需要点燃但甲硅烷在空气中就可以自燃,SiH4+2O2→SiO2+2H2O(条 件:自燃) ; 甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但甲硅烷可以在溶液中被(酸性)高锰酸钾氧化。 SiH4+2KMnO4=K2SiO3+2MnO2↓+H2+H2O(或 5SiH4+8KMnO4+12H2SO4→ 8MnSO4+5H2SiO3+4K2SO4+17H2O 或) (2)①3(CH3)2SiCl2+10NH3→Si3N4+6CH4+6NH4Cl ②(CH3)2SiCl2→SiC+CH4+2HCl



(CH3)2SiCl2+2H2O→

+2HCl

(3) 膜的质量=膜体积×膜密度=膜面积×膜的厚度×膜密度=100cm×300cm×300 8 2 ×6.0?×10- g/cm =0.54g 方程式涉及 n 摩尔(CH3)2SiCl2 和 n 摩尔[(CH3)2SiO] ,因此膜中 1mol(74g)(CH3)2SiO 需 1mol(129g)(CH3)2SiCl2,所以 0.54g (CH3)2SiO 需 0.94g (CH3)2SiCl2。 86 (1)(CH3)2SiCl2+2NaOH→(CH3)2Si(OH)2+2NaCl - - (2)2.099×10 3mol 3.744×10 3mol (3)生成的氯化银的质量或消耗的硝酸银溶液的体积 87 (1)A:Si 0.56g (2)B:SiHCl3 C:SiCl4 (3)102g (4)反应为:Si+2Cl2=SiCl4 Si+3HCl=SiHCl3+H2
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SiCl4 十(2+n)H2O=SiO2·nH2O 十 4HCl SiHCl3+(2+n)H2O=SiO2·nH2O+3HCl+H2 88 MgCO3,SiO2 89 不是。在含有 N 个原子的晶体中有 4N 个分子轨道,其中有 2N 个成键轨道。4N 个价 电子将填充到 2N 个成键轨道中;而金属的导电性要求能带不能被充满。 90 实验步骤、现象、解释各 2 分,共 6 分。以下实验设计供参考。 实验同 NH3 的喷泉实验相似: 在一个干燥的烧院中滴入 2~3 滴乙醚,使其充满容器,投入 5g 硅胶。立刻塞紧带有 尖嘴玻璃管的橡皮塞(用弹簧夹夹紧连接的乳胶管)。用力摇晃烧瓶片刻,把烧瓶固 定在盛水的方槽上面,使乳胶管的尾端伸入水中,打开弹簧夹。 用另一副未加硅胶的同样装置重复进行一次上面的实验。 现象: (1)装有硅胶的烧瓶,打开弹簧夹后,水槽中的水通过玻璃尖嘴像喷泉似喷出。 (2)未装硅胶的烧瓶无此现象。 91 (1) SiCl4 Y SiO2 Z Si(NH2)4 G Si3N4 (2) X 耐磨材料 耐高温材料 Si3N4 是原子晶体,其中 Si-N 健的键能高,健长短,因此该晶体的熔点高,硬度大。 92 (1)硝酸是氧化剂,氢氟酸是配合剂 (2)不能代替,因为氯离子不能与硅形成稳定的配合物 (3)①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 ②Si+2NaNO3+2NaOH=Na2SiO3+H2O+2NaNO2 93 (1)Si (2)三 ⅥA (3)C SiC 原子 (4)Cl SiCl4 (5)①硝酸 氢氟酸 ②硝酸是氧化剂,氢氟酸是配合剂 ③Si+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO2↑+4H2O

94 (1)A:

;B:Br(SiMe2)5Br;C:Me(SiMe2)5Me。

(2)

Si-O 交替成六、八元环都可;或者是链状的:

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(3)

95 X:Si;Y:Cl;Z:H;1:SiCl4;2:SiHCl3;3:SiH2Cl2;4:SiH3Cl;5:SiH4;6: Si2Cl6(0℃时化合物 3 的密度是气体时的密度,这是突破口) 96 (1)NaCaAl3Si5O16 + + + + (2) 由于 Si4 的离子半径与 Al3 离子半径几乎相等, 因此 Al3 取代 Si4 后不会引起结 2+ 4+ 构上较大的变化,但当 Mg 取代 Si 后,由于它们离子半径相差较大,会引起结构上 较大的变化,因此不可行 + + - (3)2NaCaAl3Si5O16+6H2CO3+11H2O=2Na +2Ca2 +6HCO3 +4H4SiO4+ 3Al2Si2O5(OH)4 反应之所以能够发生,是强酸制备弱酸(酸性的强弱相比较而言) (4)铝在岩石中主要以共价形式存在 (5)由于工业化发展,大气中的酸性气体排放到空气中,造成酸雨,酸雨与中长石反 应,因此风化速率加快 (6)江水的 pH 值大于 7,呈弱碱性。 97 (1)KAlSi3O8 + + + + (2) 由于 Si4 的离子半径与 Al3 离子半径几乎相等, 因此 Al3 取代 Si4 后不会引起结 2+ 4+ 构上较大的变化,但当 Mg 取代 Si 后,由于它们离子半径相差较大,会引起结构上 较大的变化,因此不可行 + - (3)2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O=2K +2HCO3 +4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4,反应之 所以能够发生,是强酸制备弱酸(酸性的强弱相比较而言) (4)由于工业化发展,大气中的酸性气体排放到空气中,造成酸雨,酸雨与正长石反 应,因此风化速率加快 (5)江水的 pH 值大于 7,呈弱碱性。 98 (1)①2;2;9;2;2;4;1 ②2;14;1;2;6;14;4;1 ③2;6;11;2;2;6;4;3 (2)碳酸较硅酸酸性强,强酸可取代弱酸。 (3)铝在岩石中主要以共价形式存在 - + + + + - (4)浓度×(10 4mol/L):Na :1.52;Ca2 :0.60;Mg2 :0.45;K :0.35;HCO3 : - 3.05;SO42 :0.26;Cl:0.40;H4SiO4:1.90 99 (1)A:Si;B:F;C;SiF4;D:SiO2 (2)用纯碱溶液吸收 SiF4,反应式为: 3SiF4 十 2Na2CO3+2H2O=2Na2SiF6↓+H4SiO4+2CO2↑ (3)SiH4+8AgNO3+2H2O=Ag+SiO2↓+8HNO3 (4)双键:一半 SiO4 四面体中 2 个 O 与其他四面体共用,另一半 SiO4 中 3 个 O 共用 - Si︰O=(1+1)︰(1×2+1/2×2+1+3×1/2)=2︰5.5,(Si4O11)n2n - 片状:每个 SiO4 中 3 个 O 共用,Si︰O=1︰(1+3×1/2)=1︰2.5,(Si2O5)n2n 架式:每个 SiO4 中 4 个 O 共用,Si︰O=1︰4×1/2=1︰2,SiO2

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