2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第四章 非金屬及其重要化合物 第一講 碳、硅及無機非金屬材料課后達標(biāo)訓(xùn)練.doc

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第一講 碳、硅及無機非金屬材料 [課后達標(biāo)訓(xùn)練] 一、選擇題 1.下列關(guān)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(zhì)相似 C.二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，都能與NaOH溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽 D.高純度的二氧化硅用于制造半導(dǎo)體材料 解析：選C。自然界中含有單質(zhì)碳(如金剛石、石墨)，A錯誤；二氧化碳、二氧化硅的物理性質(zhì)(如熔、沸點)差別很大，B錯誤；高純度的晶體硅用于制造半導(dǎo)體材料，D錯誤。 2.下列關(guān)于碳和碳的化合物的說法不正確的是(　　) A.過多CO2排放會導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”，應(yīng)提倡“低碳生活” B.一氧化碳易與血液中的血紅蛋白結(jié)合 C.金剛石和石墨都是碳單質(zhì)，但原子排列方式不同，物理性質(zhì)差別很大 D.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng) 解析：選D。A項，二氧化碳是一種溫室氣體；B項，一氧化碳有毒，容易與血紅蛋白結(jié)合；C項，金剛石是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度大、熔點高，石墨是層狀結(jié)構(gòu)，每一層是平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)軟，可導(dǎo)電，二者物理性質(zhì)差別較大；D項，二者的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)中沒有元素化合價的改變，不屬于氧化還原反應(yīng)。 3.下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述中不正確的是(　　) A.都是共價化合物 B.SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨 C.都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 D.都是酸性氧化物，都能與堿性氧化物反應(yīng) 解析：選C。SiO2和CO2都只含有共價鍵，均為共價化合物，A項正確；干冰升華吸熱，可用于人工降雨，B項正確；SiO2不溶于水且與水不反應(yīng)，C項錯誤；SiO2與堿性氧化物反應(yīng)能生成硅酸鹽，CO2與堿性氧化物反應(yīng)能生成碳酸鹽，D項正確。 4.(2018臨沂模擬)據(jù)報道，科學(xué)家通過對稻殼進行控制性焚燒熱解，從中提取一種叫做生物質(zhì)納米結(jié)構(gòu)二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是(　　) A.二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅屬于酸性氧化物 B.將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸 C.因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的強 D.水晶是比較純凈的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸鹽 解析：選B。二氧化硅為酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；沙子的主要成分是二氧化硅。 5.大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物質(zhì)的俗名與化學(xué)式或用途不相符的一組是(　　) 選項 俗名 主要成分(化學(xué)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(chǎn)玻璃，也可用于制造光導(dǎo)纖維，晶體硅才用于制作集成電路板。 6.(2018宜春高三月考)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系中，不能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)的是(　　) ①SiO2→Na2SiO3?、贑uSO4→CuCl2　③SiO2→H2SiO3,④CuO→Cu(OH)2?、軳a2O2→Na2SO4 A.①②　　　　　　　　 B.③④ C.②③④ D.②③④⑤ 解析：選B。①中SiO2可與NaOH或Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3；②中CuSO4可與BaCl2反應(yīng)生成BaSO4和CuCl2；③中SiO2不能與H2O反應(yīng)，所以不能由SiO2一步制得H2SiO3；④中CuO不能與H2O反應(yīng)生成Cu(OH)2；⑤中將Na2O2加入稀H2SO4中反應(yīng)即可得到Na2SO4。 7.(2018濟南高三模擬)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(yīng)：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。Na2SiO3是強電解質(zhì)，應(yīng)拆分成Na＋、SiO，且應(yīng)生成HCO，A錯；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－。 8.如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是(　　) A.SiO2屬于兩性氧化物 B.盛放Na2CO3溶液的試劑瓶能用玻璃塞 C.硅膠吸水后可重復(fù)再生 D.圖中所示的轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 解析：選C。SiO2是酸性氧化物，它能與氫氟酸反應(yīng)是其特殊性質(zhì)，A錯；在圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系中只有第一行的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其余均為非氧化還原反應(yīng)，D錯。 9.(2018銅陵高三模擬)將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后所得的固體物質(zhì)是(　　) A.Na2SiO3　　　　　　　 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2 解析：選A。分析題述過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：H2O＋CO2＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，H2SiO3SiO2＋H2O，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，因此最后所得的固體物質(zhì)中只有Na2SiO3。 10.將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個反應(yīng)過程中的敘述不正確的是(　　) A.Oa段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B.ab段與cd段所發(fā)生的反應(yīng)相同 C.de段沉淀減少是由于BaCO3固體的消失 D.bc段反應(yīng)的離子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO 解析：選B。CO2優(yōu)先與Ba(OH)2反應(yīng)(圖像中Oa段)，然后與KOH反應(yīng)(圖像中ab段)，接著與KAlO2反應(yīng)(圖像中bc段)，再與K2CO3反應(yīng)(圖像中cd段)，最后與 BaCO3反應(yīng)(圖像中de段)。 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(zhì)量的90%以上。 (1)下列物質(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式為___________，工藝師常用　　　　(填物質(zhì)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(yīng)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(yīng)中所含元素化合價升高的物質(zhì)是　　　　(填化學(xué)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(yīng)，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(yīng)，Al2O3也可與Na2CO3反應(yīng)。 答案：(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氫氟酸　(3)防火劑　D　(4)C　SiO2 12.從“南澳一號”沉船中發(fā)現(xiàn)了大量宋代精美瓷器，體現(xiàn)了燦爛的中華文明。青花瓷胎體的原料——高嶺土[Al2Si2O5(OH)x]可摻進瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是鉀長石(KAlSi3O8)，在1 300 ℃左右一次燒成的釉可形成精美的青花瓷。 (1)下列說法正確的是　　　　(填序號)。 A.高嶺土分子中x＝2 B.鉀長石能完全溶解在鹽酸中形成澄清的溶液 C.燒制青花瓷過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化 D.青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品 (2)在“南澳一號”考古過程中，需用高純度SiO2制造的光纖。下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質(zhì))制備二氧化硅粗產(chǎn)品的工藝流程。 ①洗滌石英砂的目的是__________________________________________________。 ②二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是_____________________________ ________________________________________________________________________。 ③在以上流程中，要將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是______________________。 ④工業(yè)上常用純凈石英砂與C在高溫下發(fā)生反應(yīng)制備粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1。下列說法正確的是　　　　(填序號)。 A.SiC是一種傳統(tǒng)的無機非金屬材料 B.制造粗硅時的反應(yīng)為2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑ C.在以上流程中，將鹽酸改為NaOH溶液，也可達到目的 D.純凈的SiO2只能用于制造光導(dǎo)纖維 解析：(1)選項A，根據(jù)化合物中各元素的正、負化合價代數(shù)和等于零的原則，可得(＋3)2＋(＋4)2＋(－2)5＋(－1)x＝0，解得x＝4。選項B，鉀長石與鹽酸反應(yīng)后不能形成澄清的溶液。選項C，根據(jù)陶瓷的制作過程可推測出燒制青花瓷的過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化。選項D，青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品。(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl雜質(zhì)，洗滌石英砂可使NaCl與SiO2分離。②SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O，據(jù)此可寫出相應(yīng)的離子方程式。③將洗凈的石英砂研磨成粉末后能增大反應(yīng)物的表面積，從而增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。④選項A，SiC是一種新型無機非金屬材料。選項B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1，根據(jù)元素的原子個數(shù)守恒和得失電子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應(yīng)：2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑。 選項C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，無法實現(xiàn)二者的分離。選項D，純凈的SiO2還可用于制造光學(xué)玻璃等。 答案：(1)CD　(2)①除去石英砂中的NaCl雜質(zhì) ②SiO2＋2OH－===SiO＋H2O?、墼龃蠓磻?yīng)物之間的接觸面積，從而增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率?、蹷 13.硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題： (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下： ①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：_________________________ ________________________________________________________________________。 ②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式：_________________________________________； H2還原SiHCl3過程中若混有O2，可能引起的后果是___________________________。 (2)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時，從資料查閱到下列信息： Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)； Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4； Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。 他們根據(jù)信息進行實驗，當(dāng)用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得的固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量、計算，測得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。 ①第Ⅰ步實驗發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________ ________________________________________________________________________。 ②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實驗獲得的固體產(chǎn)物時，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是________ ________________________________________________________________________。 解析：在SiHCl3中，把硅考慮為＋4價，則氫為－1價，氯為－1價，SiHCl3水解時，－1價氫還原水中＋1價的氫，生成氫氣。 答案：(1)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl ②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl　高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸 (2)①2Mg＋SiO22MgO＋Si、2Mg＋SiMg2Si ②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)：Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 14．(2017高考全國卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示： 回答下列問題： (1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 還可使用____________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是____________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)加氨水過程中加熱的目的是_____________________________________________。 沉淀B的主要成分為____________、______________(寫化學(xué)式)。 (4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。實驗中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時消耗了0.050 0 molL－1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為____________。 解析：(1)水泥熟料中的CaO和鐵、鋁、鎂等金屬的氧化物均能溶于鹽酸，加入硝酸能將水泥樣品中可能含有的Fe2＋氧化為Fe3＋，為了不引入新雜質(zhì)，還可用H2O2代替硝酸。(2)根據(jù)圖示流程可知，不溶于鹽酸和硝酸的沉淀A為SiO2(或H2SiO3)，SiO2(或H2SiO3)能溶于弱酸氫氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH＝4～5的過程中加熱，能防止膠體生成，易沉淀分離，結(jié)合流程圖可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可找出關(guān)系式2MnO～5H2C2O4，結(jié)合消耗KMnO4溶液的濃度和體積可求出n(H2C2O4)＝＝4.510－3mol，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為100%＝45.0%。 答案：(1)將樣品中可能存在的Fe2＋氧化為Fe3＋　H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止膠體生成，易沉淀分離　Al(OH)3　Fe(OH)3 (4)45.0%