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胡波化学竞赛题库硅和硅的化合物
中学化学竞赛试题资源库——硅和硅的化合物
A组
.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
.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
.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。
A①②③B①⑤⑥C③④⑤D②⑤⑥
.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
.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
AMgOBAl2O3CSiO2DP2O5
.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
.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
.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
.高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中x、y的数值分别是
A7,2B5,4C6,3D3,6
.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,+3B+3,+2C+2,+2D+3,+3
.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
A8,3B5,8C3,8D5,5
.2MgO·SiO2中的酸根阴离子为
ASiO32-BSi2O64-CSiO44-DSi2O32-
.SiO2能在高温下,与下列哪些物质反应,并放出气体的是
ACaO固体BNa2CO3粉未CNaOH固体DAl2O3粉未
.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
ANa2SBNa2SO3CKIDNa2SiO3
.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
ANa2SO3BK2CO3CNa3PO4DNa2SiO3
.下列酸中只存在于溶液里的是
AH3PO4BH2CO3CHClODH2SiO3
.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
ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2DSiO2
.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
A(NH4)2CO3BK2SiO3CNa2SO3D(NH4)3PO4
.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。
.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。
.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。
(2)装置B所盛的试剂是;装置B所盛试剂的作用是。
(3)装置C中所盛的试剂是;出现的现象是。
.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
.已知A、B、E为固体化合物,D、G为固体单质,F、X、Z为可燃性气体,且F和X燃烧时的火焰是蓝色(或淡蓝色),在一定条件下,各物质相互转化关系如下图所示:
(1)写出下列物质的化学式
ABDZ
(2)写出反应①、②的离子方程式
.下列框图中的A~H是中学化学中常见的八种物质,所有物质均由短周期元素组成,其中B、C、G都含有同一种元素。
B、E、F为单质。
常温、常压下D为液体,E、F为气体,F是空气的主要成分之一。
C由两种元素组成,其晶体熔点高、硬度大,闪烁着晶莹的光泽。
A~H有可能发生如下转化,其反应关系如下框图所示:
请填写下列空白:
(1)写出E+F→D的化学反应方程式________________________________;
(2)B的化学式________________,A的电子式________________;
(3)如图10所示A与C两种固体混合后,加入液体D,可能发生反应的化学方程式为
.以下各单质和化合物之间存在下列转化关系(各单质和化合物中所含元素均为短周期元素):
(1)试确定单质A和B的化学式:
A___________,B___________。
(2)写出化合物甲与NaOH溶液反应的化学方程式。
(3)写出化合物乙转化为化合物丁的离子方程式。
.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:
(1)单质A只可能是,这是因为。
(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。
.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
.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?
.测定某硅胶(SiO2·nH2O)的含水量:
用加热灼烧法制得硅胶,先称取硅酸(H2SiO3)15.6g,在中灼烧,在中冷却然后称量,假设最后称得硅胶为12.6g,那么SiO2·nH2O中的n值是。
.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?
.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。
.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。
.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
.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,你认为不妥当由是
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,名易有效控制
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
.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
.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
AAg+BSO32-CCO32-DSiO32-
.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
A6个B3个C1.5个D1个
.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+3B+2C+1.44D+2.44
.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
.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
A1︰2B1︰3C2︰5D2︰7
.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,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)278140.6413.6
密度(g/cm3)2703.22350
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
.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,在1号瓶中加10%NaCl溶液150mL,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25.00mL1号滤液和25.00mL2号滤液,分别用去此EDTA溶液V1mL和V2mL。
(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
A0.4V1B4×10-2V1C0.4V2D4×10-2V2
(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
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
DpH2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
ANH4+的水解酸性BNH4+被作物吸收时所显的生理酸性
C土壤胶体上的Ca2+、Mg2+被H+代换D土壤胶体上的H+被NH4+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
.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。
.试写出下列化合物的结构式:
①乙锗烷;②六苯基乙硅烷
.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。
.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。
.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
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。
.(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。
.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。
(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:
.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。
.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。
.“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。
C组
.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。
.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:
XYZG
(2)你预计G有什么用途?
用一两句活说明理由。
.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。
.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:
C41.4%、H10.3%、Si48.3%。
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。
.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
化合物
1
2
3
4
5
6
W(x),%
16.53
20.74
27.81
43.51
87.45
20.89
W(y),%
83.47
77.94
70.19
54.91
0
79.11
ρ,g/cm3
(相应温度t,℃)
1.448
(20)
1.145
(-113)
1.42
(-122)
3×10-3
(0)
0.68
(-168)
-
t沸,℃
57
30.4
8.3
-12
-111.8
145
t溶,℃
-70.4
-118
-122
-130
-185
3
偶极矩,D
0
1.311
1.173
0.850
0
0
.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。
.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:
①KAlSi3O8+H2CO3+H2O→K++HCO3-+
H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4
②KMg3AlSi3O10(OH)2+H2CO3+H2O→K++Mg2++
HCO3-+H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4
③NaCaAl3Si5O16+H2CO3+H2O→Na++Ca2
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