2019年高考化學一輪復習 第二板塊 專題四 非金屬及其化合物 跟蹤檢測（十）碳、硅及無機非金屬材料.doc

2019年高考化學一輪復習 第二板塊 專題四 非金屬及其化合物 跟蹤檢測（十）碳、硅及無機非金屬材料1硅及其化合物已被廣泛用于生產(chǎn)生活中，下列說法不正確的是()A圖1是常見于汽車中的小擺件“蘋果花”，它的動力源于以Si為原料的太陽能電池B互聯(lián)網(wǎng)通過光纖交換信息，光纖的主要原料是SiO2C硅酸鈉溶液的俗名是水玻璃，常用作木材的阻燃劑D圖2中這幅玻璃上的精美刻花，是工藝師用鹽酸刻蝕玻璃形成的解析：選D工藝師用氫氟酸刻蝕玻璃，D錯誤。2下列關于SiO2和CO2的說法中正確的是()ACO2、SiO2都能與堿及堿性氧化物反應BCO2和SiO2與水反應分別生成相應的酸CSiO2可用來制作干燥劑，因SiO2可與水反應DCO2和SiO2都是由相應的分子構成的解析：選ACO2、SiO2都是酸性氧化物，都能與堿及堿性氧化物反應，故A正確；SiO2不溶于水，也不能和水反應生成硅酸，B不正確；硅膠可用作干燥劑，但SiO2不與水反應，C不正確；CO2是由分子構成的，SiO2是由Si、O原子直接構成的，D不正確。3據(jù)某網(wǎng)站報道：國家質檢總局稱，在我國銷售的德國NUK牌嬰兒爽身粉含有一級致癌物滑石粉。已知滑石粉的化學式為Mg3(Si4O10)(OH)2，色白、滑爽、柔軟、耐火。下列有關說法不正確的是()A滑石粉屬于無機硅酸鹽類物質B滑石粉的組成可表示為3MgO4SiO2H2OC爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔軟和耐火性D滑石粉可能會與氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應解析：選C滑石粉屬于無機硅酸鹽類物質，故A正確；從滑石粉的化學式可知其組成可表示為3MgO4SiO2H2O，故B正確；爽身粉中添加滑石粉，與它的耐火性無關，故C錯誤；從滑石粉的組成可知它具有SiO2的性質，能與氫氟酸、NaOH溶液反應，故D正確。4工業(yè)制粗硅的反應為2CSiO2Si2CO。下列說法正確的是()ASiO2為分子晶體，Si為原子晶體BSi是光導纖維的主要成分C在該反應條件下，C的氧化性強于Si的氧化性D每生成1 mol Si理論上轉移的電子數(shù)目約為46.021023解析：選DA項，SiO2、Si晶體類型均為原子晶體，故該項錯誤；B項，SiO2是光導纖維的主要成分，故該項錯誤；C項，在該反應條件下，C的還原性強于Si的還原性，故該項錯誤；D項，在反應中每有1 mol Si生成，理論上轉移的電子為4 mol，即約為46.021023，故選項正確。5月球的礦產(chǎn)資源極為豐富，僅月球表層5 cm厚的沙土就含鐵單質有上億噸，月球上的主要礦物有輝石CaMgSi2O6、斜長石KAlSi3O8和橄欖石(Mg或Fe)2SiO4等，下列說法或分析不正確的是()A輝石、斜長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦B斜長石的氧化物形式可表示為K2OAl2O33SiO2C月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣D橄欖石中鐵為2價解析：選B斜長石的氧化物形式應為K2OAl2O36SiO2。6(xx銀川模擬)科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示：容器中進行的反應為Si(粗)3HCl(g)=SiHCl3(l)H2(g)；容器中進行的反應為SiHCl3H2=Si(純)3HCl。下列說法正確的是()A該工藝流程的優(yōu)點是部分反應物可循環(huán)使用B最好用分液的方法分離Si和SiHCl3C反應和中HCl均作氧化劑D反應和屬于可逆反應解析：選A該工藝流程中HCl和H2兩種氣體可循環(huán)使用；分離Si與SiHCl3可用過濾的方法；反應中HCl是生成物，是氧化產(chǎn)物；反應、都不在同一條件下進行，不是可逆反應。7甲氣體可發(fā)生如下變化：甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為()ACO2、CO、O2、CaOBO2、CO、CO2、CaCO3CO2、CO2、CO、CaCO3 DCO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：選C以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應生成固體，說明乙是CO2，則丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。8二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(如圖)。下列說法正確的是()ASiO2既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物B瑪瑙和紅寶石的主要成分都是SiO2，SiO2和Si都是制造光導纖維的材料C雖然高溫下SiO2能與Na2CO3反應放出CO2，但不能說明硅酸的酸性強于碳酸D圖中所示轉化反應中非氧化還原反應的種數(shù)多于氧化還原反應的種數(shù)解析：選CDSiO2只能和特殊酸反應，和其他酸不反應，沒有普遍性，所以不能說明其具有兩性，故A錯誤；紅寶石的主要成分是Al2O3，瑪瑙的主要成分是SiO2，SiO2是制造光導纖維的材料，故B錯誤；高溫條件下，SiO2和Na2CO3反應生成Na2SiO3和CO2，常溫下，SiO2和Na2CO3不反應，所以不能說明H2SiO3的酸性強于H2CO3，故C正確；圖中氧化還原反應有3個，非氧化還原反應有6個，所以圖中所示轉化反應中非氧化還原反應的數(shù)目多于氧化還原反應的數(shù)目，故D正確。9如圖所示物質的轉化關系中，A是一種固體單質，E是一種白色沉淀。請回答下列問題：(1)B的化學式是_，目前B已被用作_的主要原料。(2)B和a溶液反應的離子方程式是_。(3)A和a溶液反應的離子方程式是_。(4)C和過量的鹽酸反應的離子方程式是_。解析：C與過量的鹽酸反應生成白色沉淀E，則E可能是H2SiO3或AgCl，若E是AgCl，則C是AgNO3，A為Ag，根據(jù)已有知識，Ag與HNO3反應能生成三種產(chǎn)物，不符合框圖中物質間的轉化關系。故E只能為H2SiO3，C為硅酸鹽，A為Si，a溶液為強堿的水溶液，進一步推出B為SiO2。答案：(1)SiO2光導纖維(2)SiO22OH=SiOH2O(3)Si2OHH2O=SiO2H2(4)SiO2H=H2SiO310如圖中的每一方框表示相關的一種反應物或生成物。其中B是一種單質，其余物質也都是含有B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C對應的酸，其結構與碳酸相似；B的結構類似金剛石，D為B的氧化物。(其他不含B元素的反應產(chǎn)物以及各步反應添加的必要試劑和反應條件已被略去)請回答下列問題：(1)A、D、E的化學式分別為_、_、_。(2)A的B的互相轉化在工業(yè)上的實際意義是_。(3)寫出DC的化學方程式：_。(4)寫出ED的化學方程式：_。解析：由單質B的結構類似金剛石可知，B是單質硅，D為B的氧化物，則D是SiO2，結合轉化關系知，A為SiCl4，C是一種鈉鹽，則C是Na2SiO3，E是C對應的酸，則E是H2SiO3。(1)由以上分析可知A為SiCl4，D為SiO2，E為H2SiO3。(2)A和B的互相轉化在工業(yè)上的實際意義是粗硅提純。(3)DC可以為二氧化硅和NaOH溶液反應生成硅酸鈉和水，化學方程式為SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。(4)H2SiO3不穩(wěn)定，加熱分解生成SiO2和H2O，故ED的化學方程式為H2SiO3SiO2H2O。答案：(1)SiCl4SiO2H2SiO(2)粗硅提純(3)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(或其他合理答案)(4)H2SiO3SiO2H2O11單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硫、磷等雜質)，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅(反應溫度450500 )，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。如圖是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。相關信息如下：a四氯化硅遇水極易水解；b硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物；c有關物質的物理常數(shù)見表：物質SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/57.712.8315熔點/70.0107.2升華溫度/180300162回答下列問題：(1)寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式：_。(2)裝置A中g管的作用是_；裝置C中的試劑是_；裝置E中的h瓶需要冷卻理由是_。(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質元素是_(填寫元素符號)。解析：制備四氯化硅的原料為Cl2和Si。A裝置為Cl2的制備裝置，B、C裝置為除雜裝置。先用B除去HCl，再用C(濃H2SO4)除去水蒸氣。Cl2通入粗硅中反應，用冷水將產(chǎn)生SiCl4冷凝即可。(1)制取氯氣用濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應。(2)g管是將分液漏斗與燒瓶相連，則它們中的壓強是相等的，這樣便于鹽酸能順利滴下。SiCl4的沸點很低，只有57.7 ，而反應的溫度達幾百度，故需要冷凝收集。(3)從物質的物理性質表可發(fā)現(xiàn)，AlCl3，F(xiàn)eCl3和PCl5均易升華，故還應含有Al、P、Cl元素。答案：(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)平衡壓強濃硫酸使SiCl4冷凝(3)Al、P、Cl12二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點為8.2 。在銅催化作用下，HCl與硅在250260 反應可以制得SiH2Cl2。(1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCl，利用了濃硫酸的_性。(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學方程式為_。(3)按照氣體從左到右的方向，制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序為a()()()()()()()(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的順序，前面裝置C中裝的藥品為_，后面裝置C的作用為_。(5)反應除生成二氯二氫硅之外，還會生成H2和_、_等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300350 反應生成SiCl4，然后再與HCl在250260 反應，可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反，結果會_(用化學方程式表示)。解析：(1)濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A裝置制取HCl，連接C裝置干燥，從f進入D中反應，SiH2Cl2從g處揮發(fā)，在B裝置中收集，SiH2Cl2的密度比空氣大，導氣管應長進短出，為防止空氣中的水進入B中，則應在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應選用P2O5或無水CaCl2，后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進入B中，應選堿石灰。(6)如果通入氣體次序相反，SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應，生成SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水(2)Si2HClSiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或無水CaCl2尾氣處理和防止空氣中的水進入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl22Cl2SiCl42HCl(或SiH2Cl2Cl2SiHCl3HCl)13晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2；SiHCl3與過量H2在1 0001 100 反應制得純硅。已知：SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。請回答下列問題：(1)第步制備粗硅的化學方程式為_。(2)粗硅與HCl反應完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 )中含有少量SiCl4(沸點57.6 )和HCl(沸點84.7 )，提純SiHCl3采用的方法為_。(3)用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：裝置B中的試劑是_。裝置C中的燒瓶需要水浴加熱，其目的是_。反應一段時間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是_，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_，裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為_。為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性、控制好反應溫度以及_。為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是_(填字母)。a碘水b氯水cMg(OH)2固體dKSCN溶液eNa2SO3溶液解析：(2)沸點不同的液體可以采用蒸餾的方法分離。(3)為防止SiHCl3與H2O強烈反應，需要干燥氫氣；升高溫度能使SiHCl3汽化，從而使SiHCl3和氫氣在D中反應。D中發(fā)生反應SiHCl3H2Si3HCl，Si為固態(tài)，所以看到的現(xiàn)象是有固體物質生成。Si是親氧元素，為防止Si被氧化和SiHCl3在空氣中易自燃，需要排盡裝置中的空氣。向溶液中加入氧化劑將Fe2氧化成Fe3，然后加入KSCN溶液檢驗Fe3。答案：(1)SiO22CSi2CO(2)分餾(或蒸餾)(3)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化有固體物質生成在高溫下，普通玻璃會軟化SiHCl3H2Si3HCl排盡裝置中的空氣bd14石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質。設計的提純與綜合利用工藝如下：(注：SiCl4的沸點為57.6 ，金屬氯化物的沸點均高于150 )(1)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是_。(2)高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳穆然铩怏w中的碳氧化物主要為_。由氣體中某物得到水玻璃的化學反應方程式為_。(3)步驟為攪拌、_。所得溶液中的陰離子有_。(4)由溶液生成沉淀的總反應的離子方程式為_，100 kg初級石墨最多可能獲得的質量為_kg。(5)石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應標注。解析：(1)通入N2的目的是為了排除裝置中的空氣(特別是氧氣)，防止在高溫時石墨與氧氣反應。(2)高溫反應后，SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO分別轉化為SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。因為石墨是過量的，故高溫條件下，C和SiO2、Fe2O3反應生成的是CO。由于SiCl4的沸點為57.6 ，低于80 ，故氣體為SiCl4，在NaOH溶液中水解生成Na2SiO3和NaCl：SiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O。(3)AlCl3、FeCl3、MgCl2的沸點均高于150 ，在80 下變?yōu)楣腆w，AlCl3、FeCl3、MgCl2和過量NaOH反應后生成NaAlO2、Fe(OH)3、Mg(OH)2和NaCl，通過過濾將沉淀Fe(OH)3和Mg(OH)2濾出，得到的溶液主要含過量的NaOH、NaAlO2和NaCl。(4)NaAlO2發(fā)生水解導致溶液顯堿性：NaAlO22H2OAl(OH)3NaOH，加入乙酸乙酯后，發(fā)生水解：CH3COOCH2CH3NaOHCH3COONaCH3CH2OH，促使NaAlO2徹底水解生成Al(OH)3沉淀。溶液轉化為沉淀的反應為NaAlO22H2OCH3COOCH2CH3Al(OH)3CH3COONaCH3CH2OH。根據(jù)Al原子守恒，可知100 kg初級石墨可得mAl(OH)3278 gmol17.8 kg。(5)水體中銅件的電化學防腐利用了電解保護法，該方法中石墨作陽極，銅件作陰極，即外加電流的陰極保護法。答案：(1)排除裝置中的空氣(2)COSiCl46NaOH=Na2SiO34NaCl3H2O(3)過濾AlO、Cl和OH(4)AlOCH3COOCH2CH32H2OCH3COOCH3CH2OHAl(OH)37.8(5)