2019屆高中化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 配餐作業(yè)10 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅.doc

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配餐作業(yè)(十)　無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅 1．4G網(wǎng)絡(luò)讓手機(jī)“飛”起來(lái)了。手機(jī)芯片的核心是硅板，其成分是(　　) A．SiO2 B．Si C．H2SiO3 D．Na2SiO3 解析　手機(jī)芯片的核心是硅板，其成分是Si單質(zhì)，故B項(xiàng)正確。 答案　B 2．硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無(wú)機(jī)非金屬材料中，硅一直扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是(　　) A．瑪瑙　　 B．光導(dǎo)纖維　 C．太陽(yáng)能電池　 D．水晶 解析　瑪瑙、光導(dǎo)纖維和水晶的主要成分是SiO2，硅單質(zhì)可用來(lái)制造太陽(yáng)能電池板。 答案　C 3．下列敘述中正確的是(　　) A．因?yàn)镹a2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng) B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)相似 C．二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅是兩性氧化物 D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反應(yīng)生成硅酸 解析　A項(xiàng)的反應(yīng)之所以能夠發(fā)生，是因?yàn)樯傻漠a(chǎn)物中有氣體放出，平衡正向移動(dòng)，促使反應(yīng)能夠順利進(jìn)行，故不能通過(guò)此反應(yīng)判斷H2CO3與H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2和SiO2的物理性質(zhì)差異較大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2與氫氟酸的反應(yīng)不屬于酸性氧化物與一般酸的反應(yīng)，在此反應(yīng)中SiO2并沒(méi)有表現(xiàn)出堿性氧化物的性質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　D 4．(2018濟(jì)寧期末)化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境密切相關(guān)。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是(　　) A．“綠水青山就是金山銀山”，礦物燃料的脫硫脫硝，可以減少SO2、NO2的排放 B．2017年11月5日，發(fā)射北斗三號(hào)全球?qū)Ш叫l(wèi)星計(jì)算機(jī)的芯片材料是高純度二氧化硅 C．為防止月餅等富脂食品因被氧化而變質(zhì)，常在包裝袋中放入生石灰或硅膠 D．2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q(M、N為原料，Q為期望產(chǎn)品)，不符合綠色化學(xué)的理念 解析　SO2、NOx是污染性氣體，大力實(shí)施礦物燃料的脫硫脫硝技術(shù)以減少SO2、NO2的排放符合綠色化學(xué)的理念，故A項(xiàng)正確；計(jì)算機(jī)的芯片材料是高純硅，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；生石灰或硅膠是干燥劑，不能防止氧化變質(zhì)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q的總反應(yīng)是3M＋N===3Q，原料完全轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)品，符合綠色化學(xué)的理念，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　A 5．《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)謎，近代科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價(jià))，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說(shuō)法不正確的是(　　) A．可用氧化物形式表示為BaOCuO2SiO2 B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色 C．易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿 D．x等于6 解析　“硅酸銅鋇”能穩(wěn)定存在說(shuō)明其性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色，不易與酸、堿反應(yīng)。“硅酸銅鋇”中Ba為＋2價(jià)，Cu為＋2價(jià)，Si為＋4價(jià)，則x＝6，用氧化物形式表示為BaOCuO2SiO2。A、B、D三項(xiàng)均正確。 答案　C 6．(2018泰州月考)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，最后得到的固體物質(zhì)是(　　) A．Na2SiO3　　　　　 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 解析　將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加熱蒸干高溫灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3H2O＋SiO2,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，各反應(yīng)物存在如下關(guān)系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述關(guān)系可知，最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A。 答案　A 7．(2018安徽合肥月考)《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無(wú)沙粘(通‘黏’)土而為之”“凡坯既成，干燥之后，則堆積窯中燃薪舉火”“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．沙子和黏土主要成分為硅酸鹽 B．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化 C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦 D．黏土是制作磚瓦和陶瓷等的主要原料 解析　沙子的主要成分為SiO2，不屬于硅酸鹽，A項(xiàng)錯(cuò)誤；“燃薪舉火”是使成型的黏土器皿發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化而制成陶器，B項(xiàng)正確；燒制過(guò)程中鐵的化合物被氧化為氧化鐵，得到紅瓦，若澆水則發(fā)生還原反應(yīng)得到氧化亞鐵而成為青瓦，C項(xiàng)正確；磚瓦、陶瓷的主要原料是黏土，D項(xiàng)正確。 答案　A 8. (2018江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市月考)我國(guó)科學(xué)家制得了SiO2超分子納米管，微觀結(jié)構(gòu)如圖。下列敘述正確的是(　　) A．SiO2與干冰的物理性質(zhì)相似 B．SiO2耐腐蝕，不與任何酸反應(yīng) C．工業(yè)上用SiO2制備粗硅 D．光纖主要成分是SiO2，具有導(dǎo)電性 解析　SiO2熔點(diǎn)高，硬度大，而CO2熔點(diǎn)低，常溫下為氣體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2無(wú)導(dǎo)電性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　C 9．(2018晉豫省際大聯(lián)考)山西博物院是太原市地標(biāo)性建筑之一，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．展柜使用的鋼化玻璃，其主要成分只有SiO2 B．墻體使用的磚瓦、水泥，是硅酸鹽材料 C．陳列的元青花瓷的原料有高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示為Al2O3SiO2H2O D．展示的青銅器上有一層綠色物質(zhì)可能是堿式碳酸銅，此綠色物質(zhì)不溶于鹽酸 解析　鋼化玻璃與普通玻璃的成分相同(只是制造的工藝不同)，主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，A項(xiàng)錯(cuò)誤；磚瓦和水泥都是硅酸鹽工業(yè)的產(chǎn)品，所以B項(xiàng)正確；高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，應(yīng)該表示為Al2O32SiO22H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅綠是堿式碳酸銅，該物質(zhì)可以與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅而溶解，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　B 10．(2018皖南八校聯(lián)考)高純度晶硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng) “革命”。它可以按下列方法制備： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純) 下列說(shuō)法正確的是(　　) A．步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步驟①②③中每生成或反應(yīng)1 mol Si，轉(zhuǎn)移4 mol電子 C．二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng) D．SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6 ℃)，通過(guò)蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3 解析　步驟①的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；步驟②③中每生成或反應(yīng)1 mol Si，轉(zhuǎn)移2 mol電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅能與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和氫氣，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)正確。 答案　D 11．青花瓷胎體的原料——高嶺土[Al2Si2O5(OH)x]，可摻進(jìn)瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是鉀長(zhǎng)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(shuō)法正確的是________(雙選；填選項(xiàng)字母)。 A．高嶺土分子中x＝2 B．鉀長(zhǎng)石能完全溶解在鹽酸中形成澄清的溶液 C．燒制青花瓷過(guò)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(hào)”考古直播過(guò)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在以上流程中，要將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是 __________________________________________________ __________________________________________________。 ③工業(yè)上常用純凈石英砂與C在高溫下發(fā)生反應(yīng)制造粗硅，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(shuō)法正確的是______(填選項(xiàng)字母)。 A．SiC性質(zhì)穩(wěn)定，能用于制造抗高溫水泥 B．制造粗硅時(shí)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(dá)到目的 D．純凈的SiO2只能用于制造光導(dǎo)纖維 解析　(1)A項(xiàng)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于零的原則，可得6＋8－10－x＝0，解得x＝4。B項(xiàng)，鉀長(zhǎng)石與鹽酸反應(yīng)后不能形成澄清的溶液。C項(xiàng)，根據(jù)水泥制造過(guò)程可推測(cè)出燒制青花瓷過(guò)程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化。D項(xiàng)，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸鹽產(chǎn)品的特點(diǎn)，是硅酸鹽產(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。②將純凈的石英砂研磨后能增大物質(zhì)的表面積，從而增大反應(yīng)物與鹽酸的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。 ③A項(xiàng)，根據(jù)SiC中元素的價(jià)態(tài)可知，SiC具有還原性，在高溫下仍能在O2中燃燒生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高溫水泥。B項(xiàng)，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)原子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應(yīng)：2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑。C項(xiàng)，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)二者的分離。D項(xiàng)，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) ②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 ③B 12．硅是無(wú)機(jī)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________(填選項(xiàng)字母)。 A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 (2)用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒，說(shuō)明Na2SiO3可用作____________。Na2SiO3可通過(guò)SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是__________(填選項(xiàng)字母)。 A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝 (3)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C＋SiO2Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是____________________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是____________。 解析　(1)生石灰是CaO，為堿性氧化物且不含Si，不屬于硅酸鹽。 (2)Na2SiO3水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火劑。SiO2和Na2CO3在高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng)，故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融純堿。 (3)題給反應(yīng)中C(碳)被氧化，SiO2中＋4價(jià)的硅被還原，因此SiO2作氧化劑。 答案　(1)D　 (2)防火劑　D　(3)C　SiO2 【拓展延伸】 B、H3BO3、NaBH4、Mg2B2O5的制備與性質(zhì) NH3＋H3BO3===NH3H3BO3；NH3H3BO3＋HCl===NH4Cl＋H3BO3 Mg2B2O5H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3；2H3BO3B2O3＋3H2O；B2O3＋3Mg3MgO＋2B NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2===NaBH4＋2Na2SiO3 NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑ 13．氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航天航空、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路線圖如下所示。 其中—NH2基團(tuán)中各元素的化合價(jià)與NH3相同。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其原因____________________________。 (2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是_____________。 (3)SiCl4在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為____________________。 (4)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A氣體，則氮化硅的化學(xué)式為________________。 (5)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。 解析　石英砂不能與堿共同存放的實(shí)質(zhì)是SiO2與堿可以發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。SiCl4水解可以看作Si結(jié)合四個(gè)OH－生成H4SiO4，原硅酸不穩(wěn)定失水生成H2SiO3，Cl－結(jié)合H＋生成HCl。氮化硅的化學(xué)式可通過(guò)題目信息，運(yùn)用質(zhì)量守恒求得。結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。 答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①② (3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓(若寫H4SiO4也對(duì)) (4)Si3N4 (5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 14．半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤氣經(jīng)過(guò)下列步驟轉(zhuǎn)化為合成氨的原料。 完成下列填空： (1)半水煤氣在銅催化下實(shí)現(xiàn)CO變換： CO＋H2OCO2＋H2 若半水煤氣中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)＝38∶28∶22，經(jīng)CO變換后的氣體中：V(H2)∶V(N2)＝________。 (2)堿液吸收法是脫除二氧化碳的方法之一。已知： Na2CO3 K2CO3 20 ℃堿液最高 濃度/(molL－1) 2.0 8.0 堿的價(jià)格(元/kg) 1.25 9.80 若選擇Na2CO3堿液作吸收液，其優(yōu)點(diǎn)是___________；缺點(diǎn)是__________________。如果選擇K2CO3堿液作吸收液，用什么方法可以降低成本？___________________；寫出這種方法涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式：______________________________________。 (3)以下是測(cè)定半水煤氣中H2以及CO的體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案。 取一定體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的半水煤氣，經(jīng)過(guò)下列實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)定其中H2以及CO的體積分?jǐn)?shù)。 ①選用合適的無(wú)機(jī)試劑分別填入Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ方框中。 ②該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟Ⅰ、Ⅱ的目的是___________________。 ③該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟________(填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以確定半水煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)。 解析　(1)經(jīng)CO變換后CO轉(zhuǎn)化為氫氣，則根據(jù)化學(xué)方程式可知，所得的氣體中：V(H2)∶V(N2)＝(38＋28)∶22＝3∶1。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知若選擇Na2CO3堿液作吸收液，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉，缺點(diǎn)是吸收CO2的能力差。由于生成的碳酸氫鉀受熱易分解產(chǎn)生碳酸鉀，所以使堿液循環(huán)使用可以降低成本，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KHCO3K2CO3＋CO2↑＋H2O。(3)①由于半水煤氣中含有二氧化碳，所以首先利用堿液除去二氧化碳，干燥后再通過(guò)氧化銅反應(yīng)，利用濃硫酸吸收產(chǎn)生的水蒸氣，利用堿液吸收產(chǎn)生的二氧化碳，進(jìn)而計(jì)算體積分?jǐn)?shù)。③氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，濃硫酸吸收水蒸氣，所以該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟Ⅳ可以確定半水煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)。 答案　(1)3∶1 (2)價(jià)廉　吸收CO2能力差　堿液循環(huán)使用 2KHCO3K2CO3＋CO2↑＋H2O ②除去半水煤氣中的CO2和H2O　③Ⅳ 【拓展延伸】 H2C2O4、CaC2O4的性質(zhì) 1．H2C2O4的性質(zhì) H2C2O4是二元酸，存在如下關(guān)系：H2C2O4HC2OC2O。H2C2O4有較強(qiáng)的還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。H2C2O4固體受熱分解，產(chǎn)生CO和CO2氣體。 2．CaC2O4的性質(zhì) CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于鹽酸、稀硝酸。灼燒時(shí)轉(zhuǎn)變成碳酸鈣或氧化鈣。