- 硅酸（原硅酸）的化学性质
- 共829题
（2014届四川省眉山市高三第一次诊断性考试化学试卷）
根据Mg能在CO2中燃烧，某兴趣小组推测Na应该也能在CO2中燃烧，且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。该小组用如下图装置进行了实验探究。已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd。
回答下列问题：
（1）为了使反应随开随用，随关随停，上图虚线方框内应选用 装置(填下图字母代号)，如何检验所选装置的气密性 。
（2）装置2中所盛试剂为 。
A．NaOH溶液 B．饱和NaHCO3溶液
C．饱和Na2CO3溶液 D．饱和NaCl溶液
（3）检测装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作，待观察到 现象时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是 。
（4）由实验现象和进一步的探究得出反应机理。
A．装置6中有黑色沉淀生成；
B．取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液；将溶液加水稀释配成250 mL的溶液；
C．取25.00ml步骤B的溶液，滴加足量BaCl2溶液，将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为1.97g。
①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤，如何检验该沉淀是否洗涤干净 。
②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。
正确答案
（1）C（2分），关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好（2分）
（2）B（2分）
（3）装置5中出现大量混浊（2分）；排尽装置中的空气（2分）
（4）①取最后一次洗涤液加入稀H2SO4，不出现浑浊说明沉淀洗涤干净（2分）
②6Na+4CO2
C装置是采用固液分开的设计，打开弹簧夹液体加入反应开始，关闭弹簧夹反应产生气体的压强使固液分开反应停止；检验有多个出口的实验装置的气密性，一般只保留一个封住其它出口进行实验，关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好；（2）装置C是用石灰石或大理石与盐酸反应产生二氧化碳，会混有HCl杂质，故2用饱和NaHCO3溶液来除去HCl同时转化为二氧化碳；（3）CO易燃，混有空气可能会发生爆炸，反应前需先同二氧化碳除去装置中的空气，当观察到5中石灰水变浑浊时认为装置中充满二氧化碳，空气排尽；（4）检验洗涤是否干净，一般是要取最后次的洗涤液，进行检验可能存在的杂质离子，鉴于洗涤液中离子浓度较低，一般检验比较容易出现现象的离子如硫酸根离子、氯离子等；
根据实验现象知产物物碳单质，无钠剩余，根据碳酸钡的质量计算出
n(Na2CO3)= n(BaCO3)=1.97÷197×10=0.1mol
m(Na2CO3)= 0.1×106=10.6g
所以固体中含有氧化钠n(Na2O)=（23.0－10.6）÷62=0.2mol
根据氧化还原反应原理，反应中碳元素化合价下降为+2价CO，方程式为
6Na+4CO2
(10分)（1）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 。
（2）氮化硅Si3N4是一种高温结构材料，粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到对水不稳定的Mg3N2。
①写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学反应方程式： ；
②在Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理的过程中，发生反应，反应过程中有Mg3N2生成。其化学方程式为： ；
③氮化硅Si3N4是一种高温结构材料，其优点是（只要求写出二种）。
、
正确答案
（1）①SiO2；②Si。（2）①3SiCl4+4NH3=Si3N4+12HCl；②Si3N4+6MgO=3SiO2+2Mg3N2；
③抗氧化、耐磨损、抗腐蚀、润滑性、抗冷热冲击等
略
（9分）硅是一种重要的非金属
（1）基态硅原子的核外电子排布式为 。
（2）晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si-Si键之间的夹角大小约为______。
（3）下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是
A..最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
B.最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
C.存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
（4）下表列有三种含硅物质（晶体）的熔点：
物质
SiO2
SiCl4
SiF4
熔点/℃
1610
－69
－90
简要解释熔点差异的原因：
①SiO2和SiCl4：_________________________________________；
② SiCl4和SiF4：_________________________________________
（5）“神七”字
正确答案
略
在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质。
据此填写：(1)B的化学式是 ，目前在现代通讯方面B已被用作 的主要原料。
(2)B和a溶液反应的离子方程式是 。
(3)A和a溶液反应的离子方程式是 。
(4)C和过量盐酸反应的离子方程式是 。
正确答案
(1)SiO2 制光导纤维
(2)SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2O
(3)Si＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑
(4)SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓
A是固体单质且为半导体材料，所以A为Si，则B为SiO2(常用作制光导纤维)，根据框图中的关系知E中含有Si元素，且是加入过量盐酸生成的白色沉淀，所以E为H2SiO3，则a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，而F是最轻的气体单质，所以F为H2，Si与NaOH溶液反应的离子方程式为：Si＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑，SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2O。
（16分）请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）我国储氢纳米碳管研究已取得重大进展。用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳
纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
___C + ___K2Cr2O7 + _______=" ___" CO2↑ + ___K2SO4 + ___Cr2(SO4)3 +___H2O
请完成并配平上述化学方程式。
（2）工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：
CO(g)+ 2H2(g) 
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是____________。
②在恒容容器中合成甲醇，当温度分别为230℃、250℃和270℃时，CO的转化率与n(H2)/n(CO)的起始组成比的关系如右图所示。已知容器体积1L，起始时CO的物质的量均为1mol。据此判断在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是__________；利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K =_______________________。
③已知：
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气的热化学方程式为_________。
（3）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其溶度积常数Ksp=
c(Ca2+)·c(CO32—)=2.8×10−9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10 -5 mol/L ，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为________________________。
正确答案
（1）3C + 2K2Cr2O7 +8H2SO4 = 3CO2↑ + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 +8H2O（3分，填上H2SO4给1分）
（2）①AC（2分，各1分，多选或错选1个倒扣1分，扣完为止，不出出负分）
②270℃（2分，无单位扣1分） 4L2/mol2（3分，不写单位也给分）
③CH3OH(g)+3/2O2(g)
（3）2×10-4mol/L（3分，不写单位扣1分）
（1）考查氧化还原反应方程式的配平，配平的依据是电子的得失守恒。碳是还原剂，化合价升高4个单位。K2Cr2O7是氧化剂，铬元素的化合价降低3铬单位，所以1mol氧化剂得到6mol电子，即氧化剂和还原剂的物质的量之比是2︰3，所以方程式为3C + 2K2Cr2O7 +8H2SO4 = 3CO2↑ + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 +8H2O。
（2）①考查外界条件对反应速率的影响。增大压强或使用催化剂都能增大反应速率，AC正确，BD是降低反应速率。
②由于是放热反应，所以温度越高，CO的转化率越低。因此Z表示的是270℃。a点的转化率是50％，CO的起始浓度是1，则氢气的是1.5，消耗的CO浓度是0.5，氢气是1，生成甲醇是0.5，所以平衡常数＝
③考查盖斯定律的应用。根据反应①CO(g)+ 2H2(g) 
③
（3）根据Ksp= c(Ca2+)·c(CO32—)=2.8×10−9可知c(Ca2+)＝Ksp/c(CO32—)＝2.8×10−9/2.8×10 -5＝1×10-4mol/L，所以所需CaCl2溶液的最小浓度为1×10-4mol/L×2＝2×10-4mol/L
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