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    光纤通讯是一种现代化的通讯手段,光纤通讯容量大,一对光纤上可同时传送3万部电话,制造光导纤维的主要原料是SiO2,下列关于SiO2的说法正确的是(   )

    A.SiO2的摩尔质量是60
    B.1molSiO2中含有1molO2
    C.1.5molSiO2中含有1.806×1023个氧原子
    D.1molSiO2可与4molHF发生反应


    本题信息:化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “光纤通讯是一种现代化的通讯手段,光纤通讯容量大,一对光纤上可同时传送3万部电话,制造光导纤维的主要原料是SiO2,下列关于SiO2的说法正确的是( ) A.SiO2...” 主要考查您对

摩尔质量

阿伏加德罗常数

单质硅

二氧化硅

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
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摩尔质量:

定义:单位物质的量的物质所具有的质量
符号:M
单位:g/mol(g·mol-1)
计算公式:摩尔质量(M)=质量(m)/物质的量(n)


摩尔质量、相对分子质量、1mol物质的质量三者的区别和联系:

1mol物质的质量在数值上和摩尔质量相同,二者的区别在于单位不一样,质量的单位是千克(kg),而摩尔质量的单位是g/mol。相对分子质量与摩尔质量单位不同,但在数值上二者相等。


平均摩尔质量的计算方法:

  1. 已知混合物质的总质量m(混)和总物质的量n(混):M =m(混)/n(混)
  2. 已知同温同压下混合气体的密度ρ(混)是一种简单气体A的密度ρ(A)的倍数d(也叫相对密度)d=    ρ(混)/    ρ(A),则M=  ρM/  ρ(A)       
  3. 在溶液中,M=1000ρw%/c(ρ指溶液的密度,w%指溶液中溶质的质量分数,c表示溶液的浓度)
  4. 已知某状况下的混合气体的密度M=ρVm(ρ表示气体的密度,Vm表示在该状况下的气体的摩尔体积)
  5. 已知混合物各成分的摩尔质量和其在混合体系内的物质的量分数或体积分数M=M1×n1%+M2×n2% =M1×V1%+M2×V2%

阿佛加德罗常数:

1mol粒子集体所含离子数与0.012kg碳12中所含的碳原子数相同,约为6.02×1023
把1mol任何粒子的粒子数叫阿伏加德罗常数。
符号:NA,通常用6.02×1023mol-1表示


阿佛加德罗常数的单位:

阿佛加德罗常数是有单位的量,其单位是:mol-1,需特别注意。


阿佛加德罗常数的正误判断:

关于阿伏加德罗常数(NA)的考查,涉及的知识面广,灵活性强,是高考命题的热点。解答该类题目时要细心审题,特别注意题目中的关键性字词,留心“陷阱”。主要考查点如下:
1.考查“标准状况”、“常温常压”等外界条件的应用
(1)在标准状况下非气态物质:如H2O、SO3、戊烷、CHCl3、CCl4、苯、乙醇等,体积为22.4L时,其分子数不等于NA
(2)注意给出气体体积是否在标准状况下:如11.2LH2的分子数未必是0.5NA
(3)物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2.考查物质的组成
(1)特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目:如Ne、D2O、18O2、H37Cl、—OH等。
(2)某些物质的阴阳离子个数比:如NaHSO4晶体中阴、阳离子个数比为1∶1,Na2CO3晶体中阴、阳离子个数比为1∶2。
(3)物质中所含化学键的数目:如H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
(4)最简式相同的物质中的微粒数目:如NO2和N2O4,乙烯和丙烯等。
3.考察氧化还原反应中电子转移的数目
如:Na2O2、NO2与H2O的反应;Cl2与H2O、NaOH溶液、Cu或Fe的反应;电解AgNO3溶液、NaCl溶液等。
4.考查弱电解质的电离及盐的水解
 如1L0.1mol/L的乙酸溶液和1L0.1mol/L的乙酸钠溶液中的CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA;1L0.1mol/L的NH4NO3溶液中c(NH4+)<0.1mol/L,但含氮原子总数仍为0.2NA;1molFeCl3水解生成Fe(OH)3胶粒的数目远远小于NA
5.考查一些特殊的反应
如, 1molN2与3H2反应实际生产中得不到2molNH3,因是可逆反应;标准状况下2.24LO2和2.24LNO混合后,由于发生:2NO+O2==2NO2 两个反应,使2.24L<V<3.36L。


有关NA的问题中常见的几种特殊情况:

有关NA的问题分析中易忽视如下问题而导致错误:
(1)碳原子超过4个的烃类物质、标准状况下的SO3等均不是气体,不能使用“22.4L/mol”来讨论问题。
(2)Na2O2由Na+和O22-构成,而不是由Na+和O2-构成,阴阳离子个数比为1:2而不是1:1.
(3)SiO2结构中只有原子无分子,1molSiO2中含有共价键数为4NA


硅:

①元素符号:Si
②原子结构示意图:
③电子式:
④周期表中位置:第三周期ⅣA族
⑤含量与存在:在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧,在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体:晶体硅和无定形硅


硅的物理性质和化学性质:

(1)物理性质:晶体硅是灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体,它的结构类似金刚石,具有较高的沸点和熔点,硬度也很大,它的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。 (2)化学性质:化学性质不活泼
①常温下,除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外,与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下,能与氧气、氯气等少数非金属单质化合


(4)制备:在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅:,将制得的粗硅,再与Cl2反应后,蒸馏出SiCl4,然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为:


碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体,但金刚石不导电,晶体硅能导电.且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高;石墨是过渡型晶体或混合型晶体,也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物,碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体,而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应,而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4.碳在高温时能跟水蒸气反应,而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5.碳跟氢氟酸不反应,而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6.碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳,但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7.碳和硅都具有还原性,且硅的还原性比碳强,但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8.碳的氯化物都不能自燃,而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9.通常情况下,周态CO、CO2都是分子晶体,熔、沸点都很低;而SiO2是原子晶体,熔、沸点较高。
10.CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸,SiO2却不能.
11.CO2跟氢氟酸不反应,而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12.CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐,而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13.在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3,而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅及其化合物的几种反常现象:

1.Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解,由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度,有利于应反正向进行,故可发生反应:SiO2+2CSi+2CO↑
2.部分非金属单质能与碱溶液反应,但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有:
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中,Cl2、S既作氧化剂又作还原剂:在反应③中,Si为还原剂。
3.非金属单质一般不与弱氧化性酸反应,而硅不但能与氢氟酸反应,而且还会产生H2
4.硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂,条件不同可得到不同的产物,通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2,SiO2是硅酸的酸酐,是一种不溶于水的同体,不能直接用它制备硅酸,用SiO2制取硅酸时,可先将SiO2溶于烧碱中,再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2,析出的胶状物就是原硅酸,将原硅酸在空气中脱水即得硅酸,反应原理可理解为:
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5.非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体,但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合,而分子间作用力很弱,破坏它使晶体变为液体或气体比较容易;而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合,形成硅氧四面体,在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高,同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构,所以要使它熔融,必须消耗更多的能量,因此SiO2的熔沸点很高。
6.SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O,此反应并不是因为HF的酸性,而是因为为常温下SiF4为气态物质,有利于反应正向进行,这是SiO2的突出特性,当然也是HF 的特性。
7.H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据,只适用于水溶液体系,而在非水溶液的条件下不一定适用,在高温下能发生反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发,H2CO3易挥发,这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律,与此反应类似的还有:
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性,而是由于H2SO4为高沸点酸,HCl、HNO3为低沸点酸。


硅的用途:

高纯硅可作半导体材料,制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件,还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广,如含硅4%的钢具有良好的导磁性,可用来制造变压器的铁芯;含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性,可用来制造耐酸设备。


二氧化硅:

①化学式SiO2
②相对分子质量:60
③类别:酸性氧化物
④晶体类型:原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力:共价键


二氧化硅的物理性质和化学性质:

(1)物理性质:无色透明或白色粉末,原子晶体,熔沸点都很高,坚硬难熔,不溶于水,天然的二氧化硅俗称硅石,是构成岩石的成分之一。
(2)化学性质:不活泼
①不与水反应,不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性质,能跟碱性氧化物或强碱反应。
(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)

(制玻璃)
③具有弱氧化性



知识点拨:

二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子,便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构,如图所示。在二氧化硅晶体里,硅原子和氧原子交替排列,不会出现Si—Si键和O—O键,即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键,每个氧原子与两个硅原子形成共价键,因此,二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1:2,二氧化硅的化学式为SiO2.


二氧化硅的用途:

①光导纤维的主要原料
②石英的主要成分是SiO2,纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物,它们以溶解状态存在于石英中,呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶,它是六方柱状的透明晶体,是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器,也用来制造高级工艺品和眼镜片。
③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体,可用于制造精密仪器轴承,耐磨器皿和装饰品。 

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