2019版高考化學總復習 第4章 非金屬及其重要化合物 第1節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅模擬預測通關 新人教版.doc

《2019版高考化學總復習 第4章 非金屬及其重要化合物 第1節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅模擬預測通關 新人教版.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019版高考化學總復習 第4章 非金屬及其重要化合物 第1節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅模擬預測通關 新人教版.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅 一、選擇題 1．硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中，硅一直扮演著主角。下面幾種物質中含有硅單質的是(　　) 解析：選C。瑪瑙、光導纖維和水晶的主要成分是SiO2，硅單質可用來制造太陽能電池板。 2．下列關于碳、硅的敘述正確的是(　　) A．碳、硅都是ⅣA族元素，它們在自然界中都以化合態(tài)形式存在 B．二氧化碳、二氧化硅的物理性質相似 C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應生成相應的鹽 D．高純度的二氧化硅用于制造半導體材料 解析：選C。自然界中含有單質碳(如金剛石、石墨)，A錯誤；二氧化碳、二氧化硅的物理性質(如熔、沸點)差別很大，B錯誤；高純度的晶體硅用于制造半導體材料，D錯誤。 3．大多數(shù)物質的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質或用途得來的。下列物質的俗名與化學式或用途不相符的一組是(　　) 選項 俗名 主要成分(化學式) 用途 A 石英 SiO2 集成電路板 B 純堿 Na2CO3 制備玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3 制備硅膠 D 鐵紅 Fe2O3 用作油漆和涂料 解析：選A。石英主要用于生產玻璃，也可用于制造光導纖維，晶體硅才用于制作集成電路板。 4．下列離子方程式的書寫正確的是(　　) A．水玻璃中通入過量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3↓ B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO C．硅與氫氟酸的反應：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑ D．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 解析：選D。A項，Na2SiO3是強電解質，應拆分成Na＋、SiO，且應生成HCO；B項，正確寫法是CO2＋OH－===HCO；C項，氫氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。 5．下列敘述正確的是(　　) A．紅寶石、珍珠、水晶、鉆石等裝飾的主要成分都是硅酸鹽 B．硅酸鈉的水溶液俗名為水玻璃，可用于制備硅膠和木材防火劑 C．制造玻璃是復雜的物理過程，玻璃的組成不同，性能不同 D．金剛石是自然界中硬度最大的物質，不可能與氧氣發(fā)生反應 解析：選B。紅寶石的主要成分為Al2O3，珍珠的主要成分為CaCO3，水晶的主要成分為SiO2，鉆石為碳單質，A選項錯誤；制造玻璃包含復雜的物理變化和化學變化，C選項錯誤；金剛石是碳單質，具有碳單質的化學性質，D選項錯誤。 6．壽山石主要成分為葉蠟石，葉蠟石組成為Al2O34SiO2H2O，下列觀點不正確的是(　　) A．壽山石雕刻作品要避免與酸、堿接觸 B．壽山石顏色豐富多彩是因為含有不同形態(tài)的金屬氧化物 C．潮濕的空氣可能導致壽山石作品表面溶解變質 D．久置于干燥空氣中可能會導致壽山石作品脫水變質 解析：選C。根據(jù)壽山石的主要成分，可知其能與酸或堿發(fā)生反應，A正確；壽山石中含有不同形態(tài)的Al2O3，造成其色彩豐富，B正確；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反應，在潮濕的空氣中不會溶解變質，C錯誤；久置于干燥空氣中，會失去其中的結晶水變質，D正確。 7．下列除雜方法正確的是(　　) A．SiO2中含Al2O3雜質，可以加入足量NaOH溶液然后過濾除去 B．CO2中含有CO雜質，可以通入盛有CuO的玻璃管并加熱 C．CO2中含有HCl雜質，可以通入盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶 D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質，可以通入足量的CO2，然后過濾除去 解析：選B。A項，SiO2、Al2O3均與NaOH溶液反應；C項，應通入盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶；D項，引入了NaHCO3雜質。 8．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產等領域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程： 下列說法正確的是(　　) A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產品活性炭有較高的經濟價值 B．操作A與操作B完全相同 C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變 D．反應器中發(fā)生的反應為氧化還原反應 解析：選A。A項，稻殼灰來源廣泛價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經濟價值，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，二氧化硅中，硅元素的化合價是＋4價，硅酸鈉中，硅元素的化合價也是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，反應器中發(fā)生的反應為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反應沒有化合價的變化，屬于非氧化還原反應，錯誤。 9．科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產高純硅的工藝流程如圖所示： 容器①中進行的反應為①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進行的反應為②SiHCl3＋H2Si(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SiHCl3 C．反應①和②中HCl均作氧化劑 D．反應①和②互為可逆反應 解析：選A。該工藝流程中HCl和H2可循環(huán)使用；分離Si與SiHCl3可用過濾的方法；反應②中HCl是生成物，是氧化產物；反應①、②不在同一條件下進行，不是可逆反應。 10．濃度相同的NaOH溶液各100 mL倒入A、B、C三個燒杯中，分別向三份溶液中通入不等量的CO2，充分反應后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2 molL－1的鹽酸，產生CO2的體積與所加鹽酸體積之間的關系如圖所示。下列判斷不正確的是(　　) A．原NaOH溶液的濃度為0.2 molL－1 B．B燒杯中通入的CO2體積為448 mL(標準狀況) C．通入CO2后，A燒杯中的溶質為Na2CO3和NaHCO3 D．通入CO2后，C燒杯中溶質成分的物質的量之比為n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1 解析：選B。CO2通入NaOH溶液，可能發(fā)生反應2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，由圖示可知，滴加鹽酸時均不直接產生CO2氣體，且最終完全反應消耗的鹽酸均為100 mL生成NaCl，由原子守恒得n(Na＋)＝n(Cl－)，即n(NaOH)＝n(HCl)，故c(NaOH)＝＝＝0.2 molL－1，A正確；B燒杯中從開始加入鹽酸到開始產生氣體與從開始產生氣體到氣體完全放出需鹽酸相同，即通入CO2后生成的溶液為Na2CO3溶液，據(jù)2NaOH～CO2可知n(CO2)＝＝0.01 mol，標準狀況下V(CO2)＝224 mL，B錯誤；A燒杯中未產生氣體消耗的鹽酸小于氣體完全生成消耗的鹽酸，故溶質為Na2CO3和NaHCO3，C正確；C燒杯中通入CO2未產生氣體消耗的鹽酸大于氣體完全放出消耗的鹽酸，故溶液溶質為Na2CO3和NaOH，n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝(100－75)10－30.2 mol＝510－3 mol，故n(NaOH)＝(50－0)10－30.2 mol＝110－2 mol，即n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1，D正確。 二、非選擇題 11．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質量的90%以上。 (1)下列物質不屬于硅酸鹽的是________。 A．陶瓷　　 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為__________，工藝師常用________(填物質名稱)來雕刻玻璃。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作______________。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是________。 A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝 (4)工業(yè)上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制備粗硅，該反應中所含元素化合價升高的物質是________(填化學式，下同)，氧化劑是________。 解析：(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與HF反應，所以通常用氫氟酸來雕刻玻璃。(3)含有SiO2的坩堝可與Na2CO3反應，Al2O3也可與Na2CO3反應。 答案：(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氫氟酸　(3)防火劑　D　(4)C　SiO2 12．分別取等物質的量濃度的氫氧化鈉溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，隨后分別各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol/L的鹽酸，在標準狀況下產生CO2的體積(y軸)與所加入鹽酸的體積(x軸)的關系如下圖(分A、B兩種情況)： (1)在A情況下，溶質是________________(填化學式)，其物質的量之比為__________。在B情況下，溶質是________(填化學式)，其物質的量之比為________。 (2)原氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為__________________________。 解析：(1)CO2通入NaOH溶液中進行反應時，據(jù)CO2量與NaOH量的相對多少，有兩個階段：①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此時溶質可能為NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(剛好反應)；②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，此時溶質可能為Na2CO3和NaHCO3或只有 NaHCO3。據(jù)圖分析：B情況最終生成的CO2(其實就是最初通入的與NaOH溶液反應的CO2)是A情況的2倍。 (2)當加入150 mL鹽酸時，恰好完全反應，此時溶液中溶質為NaCl。據(jù)元素守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 mol/L0.15 L＝0.03 mol，所以原氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為0.03 mol/0.02 L＝1.5 mol/L。 答案：(1)NaOH、Na2CO3　1∶1 Na2CO3、NaHCO3　1∶1 (2)1.5 mol/L 13．綜合利用CO2、CO對構建低碳社會有重要意義。 (1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果尋找吸收CO2的其他物質，下列建議合理的是________(填字母)。 A．可在堿性氧化物中尋找 B．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找 C．可在具有強氧化性的物質中尋找 (2)Li4SiO4可用于吸收、釋放CO2，原理是在500 ℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3；平衡后加熱至700 ℃，反應逆向進行，放出CO2，Li4SiO4再生，寫出CO2與Li4SiO4反應的化學方程式：_______________________________________________________________。 (3)如圖所示，利用缺鐵氧化物(如Fe0.9O)可實現(xiàn)CO2的綜合利用、構建低碳環(huán)保社會。 ①過程Ⅰ反應中二氧化碳作________(填“氧化”或“還原”)劑，每生成3 mol的Fe3O4可轉化CO2的體積為________(標準狀況)。 ②請說明該轉化的優(yōu)點：_________________________________________________。 解析：(1)A項，Li2O、Na2O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在堿性氧化物中尋找吸收CO2的其他物質，故A正確；B項，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，鋰與鈉、鎂為ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO2的其他物質，故B正確；C項，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它們都沒有強氧化性，且吸收二氧化碳與氧化還原反應無關，故C錯誤。(2)在500 ℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3，反應物為CO2與Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根據(jù)質量守恒可知產物還有Li2SiO3，所以化學方程式為CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3。(3)根據(jù)圖示可知，F(xiàn)e0.9O可以將CO2轉化為Fe3O4和C，過程Ⅰ反應的化學方程式為Fe0.9O＋CO2===Fe3O4＋C，可知生成3 mol的Fe3O4消耗1 mol CO2，而Fe3O4又在太陽能高溫作用下分解為Fe0.9O和氧氣，可實現(xiàn)鐵的氧化物的循環(huán)利用。 答案：(1)AB　(2)CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3　(3)①氧化　22.4 L　②將CO2轉化為C和O2；利用了太陽能；Fe3O4可循環(huán)使用 14．硅是人類文明發(fā)展的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。 (1)工業(yè)生產粗硅的反應有SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，SiO2＋3CSiC＋2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1∶1，則參加反應的C和SiO2的質量之比為________。 (2)工業(yè)上可以通過如下圖所示的流程制取純硅： ①若反應Ⅰ為Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2，則反應Ⅱ的化學方程式為 ________________________________________________________________________。 ②設每一輪次制備1 mol純硅，且生產過程中硅元素沒有損失，反應Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應Ⅱ中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產中，補充投入HCl 和H2的物質的量之比是__________ 。 解析：(1)將兩方程式疊加，可知C和SiO2的物質的量之比為5∶2，因此質量比為(512)∶(260)＝1∶2。 (2)①由流程圖可知反應Ⅱ是SiHCl3和H2反應生成純硅和HCl，因此化學方程式為SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl。 ②由題中條件可知： Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 1 mol　 3 mol　　　　　　1 mol SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl 1 mol　 1 mol　　 　　　 　3 mol 由以上數(shù)據(jù)可知循環(huán)生產中只能產生3 mol HCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加(－3) mol HCl，循環(huán)生產中只產生1 mol H2，但H2的利用率為93.75%，因此需增加(－1) mol H2，所以補充投入HCl和H2的物質的量之比為(－3)∶(－1)＝5∶1。 答案：(1)1∶2 (2)①SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl ②5∶1