硅及其化合物专题练习
1.二氧化硅又称硅石，是制备硅及其含硅化合物的重要原料。部分转化过程如图所示，下列说法正确的是()
A． SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物
B．因为在高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以H2SiO3的酸性比H2CO3强C． SiO2在高温条件下能与过量的碳反应生成SiC，体现了二氧化硅的氧化性
D．除Si的制取过程中涉及的反应外，图中所示其他反应都是非氧化还原反应2.下表中括号内物质是杂质，试将除杂试剂及分离方法填入表内。
3.太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题，制造太阳能电池需要高纯度的硅，其提纯过程如下：
①先把含杂质的粗硅转化为三氯甲硅烷(SiHCl3)：Si＋3HCl SiHCl3＋H2，把所得的三氯甲硅烷蒸馏提纯。
②用氢气还原三氯甲硅烷，即得高纯硅：SiHCl3＋H2Si＋3HCl。
回答下列问题：
(1)关于上述两个反应，下列叙述正确的是()（填字母，下同）
A．两个反应都属于氧化还原反应
B．两个反应中，硅元素都被氧化
C．两个反应中，氢元素都被氧化
D．两个反应都是置换反应
(2)在电炉里石英砂(主要成分为SiO2)与物质X反应制得粗硅，你认为物质X应具有的性质是() A．氧化性 B．还原性 C．酸性 D．碱性
(3)实验室里可用过量的金属镁与研细的石英粉加热制取少量的粗硅，反应的化学方程式是________________。
(4)简述如何除去上述加热后的固体中的杂质，得到较纯的粗硅：____________________，反应的离子方程式是____________________。
4.有A、B、C三种不溶于水的固体。A是某元素的一种单质，它在氧气中完全燃烧得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，另外测得这种气体密度为同温、同压下氧气密度的1.375倍。B固体能溶于热氢氧化钠溶液，再往所得溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀D。此沉淀干燥后，成为不溶于水的白色粉末，这是一种比碳酸酸性还弱的酸。将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C，C在高温时软化，无固定熔点。
(1)根据以上事实，形成单质A的元素名称为____________， C的名称为__________。
(2) B固体溶于热氢氧化钠溶液的化学方程式是______________________。
(3)生成白色胶状沉淀D的化学方程式是____________________________。
(4)由B制取C的化学方程式是______________________。
5.几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：
(1)写出图示反应的几种物质的化学式：
A______，B______，C______，D______，E______。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①B→A：________________________；
②B→E：________________________。
(3)写出下列溶液中反应的离子方程式：
①A→D：________________________；
②D→C：________________________。
6.常见物质之间的转化关系如下图所示：
其中B常被用于制造光导纤维，其对应的单质的结构与金刚石相似。
(1)试推测：A__________，C__________。(写化学式)
(2)试写出反应⑥的离子方程式：________________________。
(3)在反应①中，碳的作用是__________，当生成1 mol A时，转移电子的物质的量为____________。
7.下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含有B 元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为氧化物。
请回答下列问题：
(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。
(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？
________________________________________________________________________。
(3)写出D→C反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)写出E→D反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
8.根据题目信息填空：
(1)许多含氧酸及其盐类均可与硅酸盐类似地改写为氧化物的形式，请将下列物质改写成氧化物的形式：
①HNO3__________；②HCOOH__________；③KAl(SO4)2·12H2O________________。
(2)在一定条件下，铁在氯气中燃烧可以生成Fe3Cl8，与硅酸盐用氧化物形式表达相似，它可以看作是FeCl2·2FeCl3。类似地，单质碘(I2)在一定的条件下也可得到Fe3I8，那么它可以看作是________________。
9.已知A是一种装饰品的主要成分，根据下图转化关系，回答下列问题。
(1)A的用途：________(任写一种)，B是________，D是________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式：
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
⑤________________________________________________________________________
答案解析
1.【答案】D
【解析】A项，两性氧化物是指与酸、碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应生成的SiF4不是盐，错误；B项，该反应是在非溶液状态下进行的反应，所以二氧化硅在高温条件下与碳酸钠的反应不能作为判断H2SiO3与H2CO3酸性强弱的依据，错误；C项，SiO2在高温条件下能与过量碳反应生成SiC，在该反应中碳既是氧化剂也是还原剂，错误；D项，其他反应都是非氧化还原反应，正确。
2.【答案】
【解析】SiO2(Si)：Si与O2在加热条件下生成SiO2而除去Si；CO2(SO2)：可通入饱和NaHCO3溶液；NaHCO3(Na2SiO3)：通入足量CO2气体；SiO2(NaCl )：溶于水过滤。
3.【答案】(1) AD(2)B
(3)2Mg ＋ SiO2Si ＋2MgO
(4)将加热后的固体溶于过量的盐酸中，反应完毕后过滤，所得滤渣即为较纯的粗硅
Mg ＋ 2H＋=== Mg2＋＋ H2↑、MgO ＋ 2H＋=== Mg2＋＋ H2O
【解析】反应①是粗硅与氯化氢反应生成三氯甲硅烷(SiHCl3)和氢气，反应②是三氯甲硅烷(SiHCl3)与氢气反应生成硅和氯化氢，两个反应中都有单质参加反应并有新单质生成，一定有元素的化合价发生变化，它们都是氧化还原反应。
4.【答案】(1)碳普通玻璃
(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(3)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
(4)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
【解析】A燃烧后生成的气体的相对分子质量为32×1.375＝44，且能使澄清石灰水变浑浊，该气体是二氧化碳，则A为碳元素的一种单质。B物质能与氢氧化钠反应，且能继续与过量的盐酸反应生成一种比碳酸还弱的酸，则B为二氧化硅。二氧化硅与石灰石、纯碱混合加热生成的C在高温时软化且无固定熔点，可推知C为普通玻璃。
5.【答案】(1)Si SiO2H2SiO3Na2SiO3CaSiO3
(2)①SiO2＋2C Si＋2CO↑②CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
(3)①Si＋2OH－＋H2O===SiO32?＋2H2↑ ②SiO32?＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋CO32?
【解析】本题的突破点是先判断A和B。在加强热的条件下，能与碳反应的含硅物质只有单质硅和二氧化硅，B又能在高温下与碳酸钠反应，所以B为二氧化硅，A为硅，进而可推出C为硅酸，D为硅酸钠，E为硅酸钙。
6.【答案】(1) Si Na2SiO3
(2)SiO32?＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋CO32?
(3)作还原剂 4 mol
【解析】由题意可知B是二氧化硅，二氧化硅在高温下与碳反应生成硅和一氧化碳，而其中只有硅可与氯气反应，所以A为Si，D为CO，G为SiCl4；SiO2与NaOH溶液反应可得Na2SiO3，所以C为Na2SiO3，而E是由CO得到的，从反应过程看，应为CO2，所以反应⑥为Na2SiO3和CO2、H2O反应生成Na2CO3和H2SiO3，反应①的方程式为SiO2＋2C Si＋2CO↑，C是还原剂，当生成1 mol Si时，转移电子的物质的量为4 mol。
7.【答案】(1)SiCl4SiO2H2SiO3
(2)粗硅提纯
(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(4)H2SiO3SiO2＋H2O
【解析】本题的突破口是“B是一种单质”、“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4。因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B(Si)，可知D为SiO2，由此可知其他答案。
8.【答案】(1)①N2O5·H2O②CO·H2O③K2O·Al2O3·4SO3·24H2O(2)3FeI2·I2
【解析】(1)用氧化物的形式表示硅酸盐组成时，各元素的化合价不变、各原子的比例不变，可整体扩大倍数，不出现分数。按此原则HNO3可以先扩大2倍，写成2HNO3，再改写成N2O5·H2O。同样，KAl(SO4)2·12H2O先扩大2倍为2［KAl(SO4)2·12H2O］，然后按一定顺序写出相应氧化物为K2O·Al2O3·4SO3·24H2O。
(2)与氯气不同，单质碘(I2)的氧化性较弱，只能将铁氧化为FeI2，而不能出现铁盐，根据化合价不变、原子个数比不变原则，Fe3I8只能写成3FeI2·I2。
9.【答案】(1)制光导纤维Na2SiO3H2SiO3
(2)①Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2
④H2SiO3H2O＋SiO2
(3)②CO 2＋H2O＋SiO===CO＋H2SiO3(或2CO2＋2H2O＋SiO===2HCO＋H2SiO3↓)
③SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
⑤SiO＋2H＋===H2SiO3
【解析】由A是一种装饰品的主要成分，高温下能与纯碱反应知，A是SiO2。SiO2与纯碱在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，Na2SiO3与CO2在水中可反应生成H2SiO3，而H2SiO3受热分解又可生成SiO2，所以A是SiO2，B是Na2SiO3，D是H2SiO3。