Question

硅是无机非金属材料的主角，其单质及其化合物应用范围广泛．
（1）下列有关硅材料的说法正确的是

 

（填字母）．
A．高纯度的硅可用于制造光导纤维
B．玻璃、陶瓷、碳化硅都属于硅酸盐材料
C．熔融纯碱时不能使用陶瓷
D．可用二氧化硅溶于水制备硅酸胶体
（2）保存NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃磨口塞，用离子方程式表示原因：

 

（3）工业上用石英砂和焦炭高温共热制取粗硅，同时产生一种可燃气体，该反应的化学方程式为

 

．实验室可用石英砂和过量的镁粉共热制取少量硅单质，反应结束后可用稀盐酸除去硅中混有的

 

杂质．
（4）有一种矿石含青石棉，其分子式为Na₂Fe₅（OH）₂Si₈O₂．该矿石中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为

 

．将mg该矿石用足量的酸溶解后，加入过量铜粉使溶液中的铁元素全部变为Fe²⁺，过滤后滤液用cmol/L的酸性KMnO₄溶液与Fe²⁺反应，用去VmL溶液．完善并配平该反应，

 

MnO₄^-+

 

Fe²⁺+

 

H⁺=

 

Mn²⁺+

 

Fe³⁺+

 

H₂O，该矿石中铁元素的质量分数为

 

（用含m、c、V的代数式表示）

Answer 1

考点：硅和二氧化硅,元素质量分数的计算

专题：

分析：（1）A．二氧化硅可用于制造光导纤维；B．碳化硅不是硅酸盐；
C．二氧化硅可与氢氧化钠反应；
D．二氧化硅不溶于水，不与水反应．
（2）玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和强碱反应生成硅酸盐和水，硅酸钠是一种具有粘性的物质，导致瓶塞与瓶口粘在一起；
（3）石英砂的主要成分是SiO₂，在高温下与焦炭发生置换反应，生成硅和一氧化碳；二氧化硅与镁反应生成硅单质和氧化镁；
（4）青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为Na₂O?3FeO?Fe₂O₃?8SiO₂?H₂O；根据铁元素的质量分数=

铁元素的质量

矿石的质量

，进行分析解答．

解答： 解：（1）A．二氧化硅可用于制造光导纤维，而硅用于半导体材料，故A错误； B．玻璃、陶瓷属于硅酸盐材料，碳化硅不是硅酸盐，故B错误；
C．二氧化硅可与氢氧化钠反应，使用陶瓷坩埚熔氢氧化钠，可导致坩埚炸裂，故C正确；
D．二氧化硅不溶于水，不与水反应，不能用二氧化硅和水制备硅酸，故D错误．
故选C．
（2）玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和强碱反应SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，离子反应为：2OH^-+SiO₂=SiO₃^2-+H₂O，硅酸钠是一种具有粘性的物质，导致瓶塞与瓶口粘在一起，所以盛放碱液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞．故答案为：2OH^-+SiO₂=SiO₃^2-+H₂O；
（3）石英砂的主要成分是SiO₂，在高温下与焦炭发生置换反应，反应的化学方程式为SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑；二氧化硅与镁反应生成硅单质和氧化镁，用稀盐酸除去硅中混有的Mg，MgO杂质，故答案为：SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑；Mg，MgO；
（4）青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为Na₂O?3FeO?Fe₂O₃?8SiO₂?H₂O，+2价铁与+3价铁的物质的量之比为3：2；
锰元素化合价由MnO₄^-中+7价降低为Mn²⁺中+2价，铁元素化合价由+2价升高为+3价，化合价升降的最小公倍数为5，所以MnO₄^-系数为1，Fe²⁺系数为5，根据原子守恒可知Mn²⁺系数为1，Fe³⁺系数为5，根据氧原子守恒可知H₂O系数为4，根据氢原子守恒确定H⁺系数为8，离子方程式为8H⁺+1MnO₄^-+5Fe²⁺═1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
二价铁离子的物质的量是高锰酸根的5倍，根据铁元素的质量分数=

铁元素的质量

矿石的质量

=

5cV×56

1000m

=

7cV

25m

，故答案为：3：2；1；5；8；1；5；4；

7cV

25m

．

点评：本题考查硅和二氧化硅的性质，元素质量分数的计算，综合考查学生分析解决问题的能力，难度中等．