2019高考化學大一輪復習 第4章 非金屬及其化合物 4-1 碳、硅及無機非金屬材料練習 新人教版.doc

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4-1 碳、硅及無機非金屬材料 板塊三 限時規(guī)范特訓 　　時間：45分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每題6分，共72分) 1．下列敘述中不正確的是(　　) A．單質(zhì)硅是重要的半導體材料 B．二氧化硅是制造光導纖維的材料 C．硅酸鈉可以作木材防火劑 D．自然界里存在大量的單質(zhì)硅和二氧化硅 答案　D 解析　硅在自然界中以化合態(tài)形式存在，多以硅酸鹽或二氧化硅的形式存在于巖石、礦物中，D錯誤。 2．下列說法正確的是(　　) A．SiO2和CO2都是酸性氧化物 B．為防止月餅等富脂食品氧化變質(zhì)，可在包裝袋中放入硅膠 C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì)，可通入少量CO2后過濾 D．SiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可加入足量NaOH溶液然后過濾除去 答案　A 解析　SiO2、CO2分別為H2SiO3、H2CO3對應的酸性氧化物，A正確；硅膠具有吸水性，可以防止食品受潮，而不能防止食品氧化，B錯誤；除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3雜質(zhì)，應通入足量CO2，發(fā)生反應：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，C錯誤；SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應，應加入稀鹽酸后過濾，D錯誤。 3．[2017合肥高三質(zhì)檢]硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質(zhì)。下列說法正確的是(　　) A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品 B．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 C．某硅酸鹽的化學式為KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2表示 D．高純硅可用于制造光導纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池 答案　C 解析　水晶的主要成分是SiO2不是硅酸鹽，A錯誤；水玻璃是Na2SiO3溶液，屬于混合物，B錯誤；高純度的SiO2用于制光導纖維，高純度的Si用于制太陽能電池，D錯誤。 4．[2017銀川模擬]下列說法中不正確的是(　　) A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應的酸 B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀 C．SiO2熔點高、硬度大 D．氫氟酸能夠雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸 答案　A 解析　H2SiO3對應的酸性氧化物是SiO2，但SiO2不能直接與水反應生成H2SiO3。 5．[2017湖南株洲質(zhì)檢]化學與社會、生產(chǎn)、生活密切相關。下列說法中不正確的是(　　) A．煤炭經(jīng)氣化、液化和干餾等過程，可以轉(zhuǎn)化為清潔能源 B．利用二氧化碳來制造全降解塑料，可以緩解溫室效應 C．高純硅可用于制造太陽能電池、計算機芯片和光導纖維 D．在醫(yī)療上，可用碳酸氫鈉治療胃酸過多癥 答案　C 解析　煤炭經(jīng)氣化、液化和干餾等過程，可以轉(zhuǎn)化為清潔能源，減少污染物的排放，故A正確；利用二氧化碳制造全降解塑料，減少了二氧化碳的排放，可以緩解溫室效應，故B正確；光導纖維的主要成分是二氧化硅，不是硅單質(zhì)，故C錯誤；可以用碳酸氫鈉中和胃酸，治療胃酸過多癥，故D正確。 6．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溶液的試劑瓶用玻璃塞 C．硅膠吸水后可重復再生 D．圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應 答案　C 解析　SiO2是酸性氧化物，它能與氫氟酸反應是其特殊性質(zhì)，A錯誤；在圖示轉(zhuǎn)化關系中只有第一行的變化是氧化還原反應，其余均為非氧化還原反應。 7．下列離子方程式中書寫正確的是( 　　) A．水玻璃中通入過量的二氧化碳： 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．二氧化硅與氫氟酸反應： SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O D．二氧化硅溶于燒堿溶液中： SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 答案　D 解析　Na2SiO3是強電解質(zhì)，應拆成Na＋、SiO，CO2過量，產(chǎn)物應為HCO，A項正確寫法是SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO；B項正確寫法是CO2＋OH－===HCO；C項氫氟酸是弱酸，在離子方程式中不能拆分。 8．下列說法中不正確的是(　　) A．光導纖維的主要成分是二氧化硅 B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反應來制取硅酸 C．硅的化學性質(zhì)不活潑，但在常溫下也可和某些物質(zhì)反應 D．盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸鈉溶液水解呈堿性 答案　D 解析　盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸鈉溶液黏性強，容易使瓶塞和瓶口黏合在一起而不易打開，D錯誤。 9．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應制得，反應方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有關制造金剛砂的說法正確的是 (　　) A．該反應中的氧化劑是SiO2，還原劑為C B．該反應中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 C．該反應中每生成1 mol SiC轉(zhuǎn)移電子12 mol D．該反應中的還原產(chǎn)物是SiC、氧化產(chǎn)物是CO，其物質(zhì)的量之比為1∶2 答案　D 解析　反應產(chǎn)物SiC中Si、C的化合價分別為＋4、－4價，所以SiO2既不是氧化劑，又不是還原劑；碳元素從0價轉(zhuǎn)變成－4價(SiC)和＋2價(CO)，CO是氧化產(chǎn)物，SiC是還原產(chǎn)物，兩者的物質(zhì)的量之比為2∶1；每生成1 mol SiC轉(zhuǎn)移電子4 mol。 10．硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質(zhì)。下列說法正確的是(　　) A．可以用焦炭還原二氧化硅生產(chǎn)硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑ B．SiO2是非金屬氧化物，它不與任何酸反應 C．在粗硅的制取中發(fā)生反應2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被還原，所以碳的還原性強于硅的還原性 D．高純硅可用于制造太陽能電池，高純二氧化硅可用于制造計算機芯片 答案　A 解析　工業(yè)上用焦炭在電爐中還原二氧化硅生產(chǎn)硅：2C＋SiO2Si＋2CO↑，A正確；SiO2能與氫氟酸反應生成四氟化硅和水，B錯誤；在粗硅的制取中發(fā)生反應2C＋SiO22CO↑＋Si，由于反應是在高溫條件下進行，且生成CO氣體從體系中逸出能夠進一步促進反應進行，因此盡管是硅被還原，也不能說明碳的還原性強于硅的還原性，C錯誤；二氧化硅可用于制造光導纖維，高純硅可用于制造太陽能電池、計算機芯片等，D錯誤。 11．[2017濰坊模擬]硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關硅的化合物的敘述錯誤的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點高，可用于制作高溫結構陶瓷和軸承 C．光導纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分為SiO2 D．硅酸鹽均不溶于水 答案　D 解析　在氮化硅中，N元素為－3價，Si元素為＋4價，則化學式為Si3N4，A正確；硅酸鈉易溶于水，D錯誤。 12．[2017湖南十三校聯(lián)考]將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀與通入CO2的量的關系可表示為(　　) 答案　D 解析　將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，發(fā)生反應的先后順序為Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O、2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O、2KAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋K2CO3、K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3、BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，根據(jù)物質(zhì)的溶解性可知，只有D項符合題意。 二、非選擇題(共28分) 13．(15分)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(zhì)。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(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳穆然?。氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為________。由氣體Ⅱ中某物質(zhì)得到水玻璃的化學反應方程式為_____________________________________。 (3)步驟①為：攪拌、________。所得溶液Ⅳ中的陰離子有________________。 (4)100 kg初級石墨最多可獲得Ⅴ的質(zhì)量為________kg。 答案　(1)排出裝置中的空氣 (2)CO SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O (3)過濾 AlO、OH－、Cl－ (4)7.8 解析　(1)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是排盡反應器中的空氣，防止高溫下初級石墨與空氣中的O2反應。 (2)氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為CO，由氣體Ⅱ中某物質(zhì)得到水玻璃，故其為含硅的化合物SiCl4，反應方程式為SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。 (3)步驟①為攪拌，并通過過濾操作將沉淀和溶液分離；由題意分析可知，所得溶液Ⅳ中的陰離子有AlO、Cl－、OH－。 (4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ，是將AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，由題意可知Al2O3～2Al(OH)3，n(Al2O3)＝＝50 mol，n[Al(OH)3]＝100 mol，則m[Al(OH)3]＝100 mol78 gmol－1＝7800 g＝7.8 kg。 14．[2018江西師大附中月考](13分)氮化硅(Si3N4)是一種優(yōu)良的高溫結構陶瓷，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領域中有重要用途。工業(yè)上有多種方法來制備氮化硅，下面是幾種常見的方法： (1)方法一——直接氮化法：在1300～1400 ℃時，高純粉狀硅與純氮氣化合，其反應方程式為3Si＋2N21300～1400 ℃,Si3N4。 (2)方法二——可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應，并在600 ℃的加熱基板上生成氮化硅膜，其化學方程式為________________________________________________________。 (3)方法三——化學氣相沉積法：在高溫條件下利用四氯化硅氣體、純氮氣、氫氣反應生成氮化硅和氯化氫，與方法一相比，用此法制得的氮化硅純度較高，其原因是_______________________。 (4)方法四——Si(NH2)4熱分解法：先用四氯化硅與氨氣反應生成Si(NH2)4和一種氣體：________(填化學式)；然后使Si(NH2)4受熱分解，分解后的另一種產(chǎn)物的化學式為________。 工業(yè)上制取高純硅和四氯化硅的生產(chǎn)流程如下： 已知：X、高純硅、原料B的主要成分都可與Z反應，Y與X在光照或點燃條件下可反應，Z的焰色呈黃色。 (5)寫出焦炭與原料B中的主要成分反應的化學方程式：________________________________________________________。 答案　(2)3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2 (3)方法三除產(chǎn)品是固體外，其他物質(zhì)均為氣體 (4)HCl　NH3 (5)SiO2＋2C1600～1800 ℃,Si＋2CO↑ 解析　(3)方法一所得到的產(chǎn)品中混有單質(zhì)硅，而方法三除產(chǎn)品是固體，其他物質(zhì)均為氣體，故方法三得到的氮化硅純度較高。 (4)方法四：依據(jù)化學反應中原子守恒可知四氯化硅與氨氣發(fā)生反應：SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4受熱發(fā)生分解：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。 (5)原料B與焦炭反應得到的粗產(chǎn)品與X反應生成SiCl4，則X為氯氣，粗產(chǎn)品為Si，故B為SiO2；Y與氯氣在光照或點燃條件下可反應，且與SiCl4反應得到高純度Si，則Y為氫氣；Z的焰色呈黃色，含有Na元素，電解A的水溶液得到氫氣、氯氣與Z，則Z為NaOH、A為NaCl。焦炭具有還原性，與SiO2發(fā)生氧化還原反應生成Si與CO，化學方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。