1、1课时规范练 10 无机非金属材料的主角硅一、选择题(本题共 10 小题,每小题 6 分,共 60 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2019 福建厦门月考)C、Si、S 都是自然界中含量丰富的非金属元素,下列有关说法中正确的是 ( )A.三种元素在自然界中既有游离态又有化合态B.元素的+4 价氧化物都属于酸性氧化物,都能与碱反应而不能与任何酸反应C.最低价的气态氢化物都具有还原性,易与 O2发生反应D.其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱:H 2SO4H2SiO3H2CO32.(江西上高二中第三次月考)下列说法正确的是( )A.在粗硅的制取中发生反应 2C+SiO2 2CO+Si,所
2、以碳的还原性大于硅的还原性B.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中C.用 SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入 CO2D.由 Na2CO3+SiO2 CO2+Na 2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸3.据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料,其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是( )A.它耐高温抗氧化B.它比钢铁轻、硬,但质地较脆C.它没有固定的熔点D.它是一种新型无机非金属材料4.(2019 天津滨海新区月考)下列关于硅及其化合物的说法不正确的是( )A.高纯硅具有良好的半导体性能,可制成硅
3、芯片、光电池、光导纤维等B.二氧化硅能与氢氟酸反应,可用氢氟酸蚀刻玻璃C.向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有不溶物生成,实验室可用该方法制备硅酸D.“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂5.(2019 河南周口调研)下列除杂方法正确的是( )A.SiO2中含 Al2O3杂质,可以加入足量 NaOH 溶液,然后过滤除去B.CO2中含有 CO 杂质,可以通入盛有 CuO 的玻璃管且加热C.CO2中含有 HCl 杂质,可以通过盛有饱和 Na2CO3溶液的洗气瓶D.Na2CO3溶液中含有 Na2SiO3杂质,可以通入足量的 CO2,然后过滤6.石英砂(主要成分为 SiO2)是一种常用的
4、工业原料,其中常混有少量碳酸钙,要除去石英砂中的少量碳酸钙,应采用的方法是( )A.用水溶解后过滤分离B.用稀硫酸溶解后过滤分离2C.用酒精灯加热D.用稀盐酸溶解后过滤分离7.(2019 湖南张家界月考)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示:容器中进行的反应为Si(粗)+3HCl(g) SiHCl3(l)+H2(g);容器中进行的反应为SiHCl 3+H2 Si(纯)+3HCl。下列说法正确的是( )A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B.最好用分液的方法分离 Si 和 SiHCl3C.反应和中 HCl 均作氧化剂D.反应和属于可逆反应8.水玻璃(Na 2SiO3
5、溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域,是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO 2:65%70%、C:30%35%)制取水玻璃的工艺流程:下列说法正确的是( )A.原材料稻壳灰价格低廉,且副产品活性炭有较高的经济价值B.操作 A 与操作 B 完全相同C.该流程中硅元素的化合价发生改变D.反应器中发生的复分解反应为 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O9.二氧化硅(SiO 2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料(制备流程如图所示)。下列说法正确的是( )A.SiO2既能与 HF 反应,又能与 NaOH 反应,属于两性氧化物B.盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞3C.
6、硅胶吸水后不能重复使用D.图中所示转化反应都是氧化还原反应10.(2019 四川攀枝花模拟)向含有 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入 CO2气体,当通入气体体积为 8.96 L(0 ,1.0110 5 Pa)时立即停止,则这一过程中,溶液中溶质离子的物质的量与通入 CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)( )二、非选择题(本题共 3 小题,共 40 分)11.(13 分)含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含 A 元素的一种化合物 C 可用于制造高性能的现代通信材料光导纤维,C 与烧碱反应生成含 A 元素的
7、化合物 D。(1)B 元素的原子最外层电子数与 A 相同,且原子序数 BH2CO3H2SiO3,错误。2.C 依据元素周期律可知,常温下硅的还原性大于碳,A 项中反应在高温下能发生是因为产物中有CO 气体生成,使平衡向右移动,A 项错误;硅酸钠是一种黏合剂,B 项错误;D 选项中的反应不是在水溶液中进行的,且产物中有气体生成,与酸性强弱无关,D 项错误。3.B 由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质,由于这种材料能增加韧性,故质地不会较脆,故 B 项错误,A 项正确;复合材料属于混合物,没有固定的熔点,由碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料属于新型无机非金属材料,C、D 项正
8、确。4.A 制备硅芯片和光电池的主要原料为高纯硅,光导纤维的主要成分是二氧化硅,A 项不正确;二氧化硅能与氢氟酸反应,故常用氢氟酸蚀刻玻璃,B 项正确;硅酸钠溶液能与稀盐酸反应生成硅酸沉淀,C 项正确;“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂,D 项正确。5.B SiO 2、Al 2O3均能与 NaOH 溶液反应,A 项错误;在加热的条件下,CO 与 CuO 反应产生 CO2,B 项正确;Na 2CO3溶液也能吸收 CO2,C 项错误;会引入 NaHCO3杂质,D 项错误。6.D 二氧化硅和碳酸钙都不溶于水,A 项错误;碳酸钙与硫酸反应生成难溶性的硫酸钙,阻止反应进一步进
9、行,无法除杂,B 项错误;碳酸钙受热分解生成氧化钙,引入了新的杂质,C 项错误;二氧化硅与盐酸不反应,碳酸钙与盐酸反应生成可溶性的氯化钙,然后过滤可得到二氧化硅,D 项正确。7.A 该工艺流程中 HCl 和 H2两种气体可循环使用;分离 Si 与 SiHCl3可用过滤的方法;反应中HCl 是生成物,是氧化产物;反应、不在同一条件下进行,不属于可逆反应。8.A 稻壳灰来源广泛价格低廉,活性炭具有吸附性,有较高的经济价值,A 项正确;操作 A 为过滤,操作 B 为蒸发浓缩,是两种不同的操作,B 项错误;二氧化硅中,硅元素的化合价是+4 价,硅酸钠中,硅元素的化合价是+4 价,所以该流程中硅元素的化
10、合价没有发生改变,C 项错误;由复分解反应的概念可知,SiO 2+2NaOH Na2SiO3+H2O,不属于复分解反应,D 项错误。9.B 二氧化硅与 NaOH 反应:SiO 2+2NaOH Na2SiO3+H2O,生成了盐和水,SiO 2只能与 HF 反应,即只能与特殊酸反应,与其他酸不反应,所以二氧化硅不是两性氧化物,故 A 错误;Na 2CO3溶液呈碱性,二氧化硅能与碱反应生成具有黏合性的硅酸钠,使玻璃塞无法打开,故 B 正确;硅胶吸附水分后,可通过热脱附方式将水分除去重复使用,故 C 错误;图中二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠、碳酸钠的反应,硅酸钠与盐酸的反应,硅酸的分解反应,这些反应中元素
11、的化合价都没有发生变化,属于非氧化还原反应,故 D 错误。10.C 通入 CO2气体依次发生的反应为CO2 + Ba(OH) 2 BaCO3+H 2O0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol6CO2 + 2NaOH Na2CO3+H2O0.1 mol 0.2 mol 0.1 molCO2 + Na 2CO3+H2O 2NaHCO30.1 mol 0.1 mol 0.2 molCO2 + BaCO 3+H2O Ba(HCO3)20.1 mol 0.1 mol 0.1 mol通入 0.1 mol CO2时,溶液中含有 0.2 mol NaOH,溶质离子的物质的量为 0.4 mol;通入 0.
12、2 mol CO2时溶液中生成 0.1 mol Na2CO3,n(离子)=0.3 mol;通入 0.3 mol CO2时,溶液中含 0.2 mol NaHCO3,n(离子)= 0.4 mol;通入 0.4 mol CO2时,溶液中含 0.2 mol NaHCO3和 0.1 mol Ba(HCO3)2,n(离子)=0.7 mol。11.答案 (1)第二周期第A 族(2)SiO2+4HF SiF4+2H 2O(3)SiO 2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 ABD 2CO 2+Si +2H2O H2SiO3+2HC (4)50%2-3 -3解析 (1)A 元素单质可作半导体材料,含 A 元素
13、的某化合物是制造光导纤维的原料,可知 A 为硅元素,C为 SiO2,D 为 Na2SiO3。比硅元素原子序数小的同族元素 B 为碳。(2)C 为 SiO2,能与 SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO 2与 Na2CO3高温下反应生成 Na2SiO3和 CO2,含 SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)都能与 Na2CO3在高温下反应,故不能用含 SiO2的坩埚熔融 Na2CO3。过量 CO2通入 Na2SiO3溶液中生成的物质是 NaHCO3和 H2SiO3。(4)首先要仿照 Na2CO3与 SiO2的化学反应确定 CaCO3与 SiO2的化学反应,然后根据 CaCO3+SiO2 CaSiO
14、3+CO2和 CaCO3 CaO+CO2可得 n(CaCO3)与 n(CO2)的关系:n(CaCO3)=n(CO2),生成标准状况下 CO2气体 11.2 L,其物质的量= =0.5 mol,则11.2 22.4 -1m(CaCO3)=0.5 mol100 gmol-1=50 g,样品中碳酸钙的质量分数为 100%=50%。50 100 12.答案 (1)干燥剂 催化剂 O C O(2)SiO2+2C Si+2CO(3)过滤 蒸发浓缩、冷却结晶(4)防止镁离子水解(5)Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3解析 (1)“硅胶”多孔,常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可以
15、用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为 O C O。(2)工业制取纯硅的工艺流程为 SiO2 粗硅 SiCl4 纯硅,用焦炭还原 SiO2,产物是 CO 而不是 CO2。(3)操作为过滤,操作为蒸发浓缩、冷却结晶。(4)MgCl26H2O 加热脱水制得 MgCl2,要在氯化氢气流中进行,因为氯化氢氛围可防止镁离子水解。(5)Na2SiO3与 HCl 反应生成 NaCl 和 H2SiO3。13.答案 (1)吸水 (2)Si+2HCl SiH2Cl27(3)d e f g b c d(4)P2O5或无水 CaCl2 尾气处理和防止空气中的水进入 B 中 (5)SiCl 4 SiHCl 3 (6)Si
16、H2Cl2+2Cl2 SiCl4+2HCl(或 SiH2Cl2+Cl2 SiHCl3+HCl)解析 (1)浓硫酸有吸水性,使浓盐酸更易挥发出 HCl。(2)根据题意并利用原子守恒法配平反应的化学方程式。(3)利用 A 装置制取 HCl,连接 C 装置干燥,从 f 进入 D 中反应,SiH 2Cl2从 g 处挥发,在 B装置中收集,SiH 2Cl2的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水蒸气进入 B 中,则应在B 装置后连接干燥管。(4)前面的装置 C 是用来干燥氯化氢气体的,干燥剂应选用 P2O5或无水 CaCl2,后面装置 C 的作用为尾气处理和防止空气中的水进入 B 中,应选碱石灰。(6)如果通入气体顺序相反,生成的 SiH2Cl2会与 Cl2继续反应,从而生成 SiCl4、SiHCl 3。
