1、1考点规范练 10 无机非金属材料的主角硅(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2018 广东佛山教学质量检测一)2017 年国产大飞机 C919 试飞成功,化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。下列关于 C919 的说法中错误的是( )A.机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用B.发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品C.使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验D.使用的第三代铝锂合金具有低密度、高比强度、优良的耐低温等性能2.下列叙述不正确的是( )A.粗硅 SiCl4 S
2、i 的转化均能一步实现B.甲 乙 丙的转化中,若甲为焦炭 ,则丁可能是 O2C.单质硅常用作半导体材料和制作光导纤维D.高温下用焦炭还原 SiO2制取粗硅3.(2018 太原模拟)下列叙述正确的是( )氧化铝是一种比较好的耐火材料,可用来制造耐火坩埚氧化铁常用于制作红色油漆和涂料 硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料 用纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃 石灰石、石英和水晶的主要成分都是 SiO2A. B.C. D.4.近年来科学家制造出大量的新物质,对下列三种物质的相关说法错误的是( )石墨烯:从石墨中分离出来,是最薄、最坚硬的物质石墨炔:平面网状结构的全碳分子,具有优良的化学稳定性纳米碳管
3、:具有优良的场发射性能,制作成阴极显示管、储氢材料A.石墨烯具有良好的导电性B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体C.石墨炔孔径略大于 H2分子的直径,可作 H2的提纯薄膜D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应,但反应产物不同5.下列说法正确的是( )A.高温下,可在试管内完成焦炭和石英砂制硅的反应B.自然界中硅的储量丰富,自然界中存在大量的单质硅C.现代海战通过喷放液体 SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕,其主要成分是 NH4ClD.从燃煤烟道灰中(含 GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge),不涉及氧化还原反应6.(2018 银川模拟)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
4、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SiHCl3+H2 Si(纯)+3HCl。下列说法中正确的是( )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2D.反应和均属于可逆反应7.在 CO2中,Mg 燃烧生成 MgO 和 C。下列说法正确的是 ( )A.元素 C 的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体B.Mg、MgO 中镁元素微粒的半径: r(Mg2+)r(Mg)C.在该反应条件下,Mg 的还原性强于 C 的还原性D.该反应中化学能全部转化为热能8.下
5、列离子方程式的书写正确的是( )A.水玻璃中通入过量二氧化碳:Na 2SiO3+CO2+H2O 2Na+C +H2SiO3O2-3B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH) 2+2CO2 Ca2+2HCO-3C.硅与氢氟酸的反应:Si+4H +4F- SiF4+2H 2D.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO 2+2OH- Si +H2OO2-39.C、Si、S 都是自然界中含量丰富的非金属元素,下列关于其单质及化合物的说法中正确的是( )A.三种元素在自然界中既有游离态又有化合态B.C、Si、S 的氧化物都属于酸性氧化物,能与碱反应C.最低价的气态氢化物都具有还原性,一定条件下可与 O2发生反
6、应D.其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:H 2SO4H2SiO3H2CO310.某溶液中含有 Si 、Br -、C 、Na +,向该溶液中通入过量的 Cl2,下列判断不正确的是( )O2-3 O2-3A.Si 和 Br-浓度都会减小O2-3B.溶液颜色会发生变化C.该过程中不会有沉淀生成D.离子浓度基本保持不变的只有 Na+二、非选择题(本题共 5 小题,共 50 分)11.(8 分)X 是一种新型无机非金属材料,具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下:为了确定 C 的组成,某同学进行了以下的探究过程。已知 F、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I 可用于制造光导纤维。按要求回答
7、下列问题:(1)C 的化学式为 ;X 的化学式为 。 (2)写出下列方程式:反应的化学方程式 ; 反应的离子方程式 。 12.(10 分)金刚石、SiC 具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛。(1)碳与短周期元素 Q 的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物 R 为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是 ,Q 是 (填名称),R 的电子式为 。 (2)一定条件下,Na 还原 CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后,回收其中的 CCl4的实验操作名称为 ,除去粗产品中少量钠的试剂为 。 (3)碳还原 SiO2制 SiC,其粗产品中杂质为 Si 和 SiO2。现将 20.0 g Si
8、C 粗产品加入过量的 NaOH 溶液中充分反应,收集到 0.1 mol 氢气,过滤得 SiC 固体 11.4 g,滤液稀释到 1 L。生成氢气的离子方程式为 ,硅酸盐的物质的量浓度为 。 (4)下列叙述正确的有 (填序号)。 Na 还原 CCl4的反应、Cl 2与 H2O 的反应均是置换反应水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同Na 2SiO3溶液与 SO3的反应可用于推断 Si 与 S 的非金属性强弱钠、锂分别在空气中燃烧,生成的氧化物中阴阳离子数目比均为 12313.(10 分)金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用,利用铝热反应完成钢轨的焊接非常方便迅速。完成下列
9、填空:(1)在特制漏斗中将铝热剂混合均匀后,引发铝热反应的操作是 。 (2)硅与铝同周期,地壳里硅、铝的含量硅 (填“”“r(Mg2+),B 项错误;化学方程式为 2Mg+CO2 2MgO+C,还原剂为 Mg,还原产物为 C,根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性知,Mg 的还原性强于 C 的,C 项正确;燃烧过程中除了热能还有光能等其他形式的能量放出,D 项错误。8.D Na 2SiO3是强电解质,应拆成 Na+、Si ,通入过量 CO2应生成 HC ,A 项错误;澄清石灰水中O2-3 O-3通入过量二氧化碳的离子方程式为 CO2+OH- HC ,B 项错误;氢氟酸是弱酸,不能拆分成 H+和
10、 F-O-3,C 项错误。9.C 硅是亲氧元素,硅元素在自然界中以硅酸盐、二氧化硅的形式存在,A 错误;CO 是不成盐氧化物,不与碱反应,B 错误;最低价的气态氢化物化合价只能升高,具有还原性,一定条件下可与氧气反应,C 正确;碳的非金属性比硅强,则碳酸酸性强于硅酸,酸性:H 2SO4H2CO3H2SiO3,D 错误。10.C 溶液中含有 Si 、Br -、C 、Na +,向该溶液中通入过量的 Cl2,溶液呈酸性,Si 、CO2-3 O2-3 O2-3均与 H+反应,前者生成 H2SiO3沉淀,后者生成 CO2气体,溶液中 Br-与 Cl2发生氧化还原反应生成O2-3Br2,故溶液中 Si 和
11、 Br-浓度都会减小,A 项正确,C 项错误;原溶液为无色溶液,通入过量的 Cl2后O2-3会有 Br2生成,溶液呈橙色,B 项正确;Na +不与 Cl2反应,故其浓度基本保持不变,D 项正确。11.答案(1)SiCl 4 Si 3N4(2)Si+2Cl2 SiCl4 Si +2H2O+2CO2 H2SiO3+2HCO2-3 O-3解析本题可从 I 入手推断,I 可用于制造光导纤维,故其为二氧化硅,F 为硅酸,H 为硅酸钠,E 为HCl,C 为四氯化硅,X 为 Si3N4。反应为 Si 与 Cl2反应生成 SiCl4,反应为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。12.答案(1)第二周期
12、第A 族 氧 OCO(2)过滤 乙醇或水(合理即可)(3)Si+2OH-+H2O Si +2H2 0.17 molL -1O2-3(4)解析(1)由题意可知元素 Q 为 O(氧),形成的化合物 R 为 CO2,其电子式为 。(2) OCO因为 CCl4为液体,C(金刚石)和 Na 都为固体,所以用过滤法分离;除去 C(金刚石)中的 Na 可以用水5或乙醇。(3)混合物中的 Si 可以与 NaOH 溶液反应生成氢气,离子方程式为 Si+2OH-+H2O Si +2H2。由于杂质 SiO2也能生成 Na2SiO3,所以可先求混合物中 SiO2的质量,再求硅O2-3酸盐的物质的量浓度。Si 2H 2
13、28g 2mol1.4g 0.1molm(SiO2)=20.0g-11.4g-1.4g=7.2gn(SiO2)=0.12mol所以 n(Na2SiO3)=n(Si)+n(SiO2)= +0.12mol=0.17mol1.4g28gmol-1c(Na2SiO3)= =0.17molL-1。0.17mol1L(4)中 Cl2与 H2O 的反应不是置换反应;中水晶熔化克服的是共价键,干冰熔化克服的是分子间作用力,两者不同。13.答案(1)铺上一层 KClO3粉末,点燃插入的镁条(2) 2Al 2O3(熔融) 4Al+3O2(3)Na2OAl2O36SiO2 CaAl 2Si2O8(4)0.4 mol
14、 0.6 mol解析(1)氧化铁与铝在高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁,反应的化学方程式为 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,为使反应顺利进行,可加入氯酸钾,为助燃剂 ,同时插上镁条作为引燃剂,点燃镁条时反应放出大量的热引发反应进行,所以引发铝热反应的实验操作是加少量 KClO3,插上镁条并将其点燃。(2)地壳中含量排在前五位的元素分别是 O、Si、Al、Fe、Ca,地壳里硅的含量大于铝;工业上通过电解氧化铝冶炼金属铝。(3)结合钠长石的化学式及化合物中各元素的化合价代数和等于 0 可得钙长石的氧化物形式为CaOAl2O32SiO2,则钙长石的化学式为 CaAl2Si2O8。(4)A
15、中 Al、Si 与氢氧化钠溶液反应,B 中 Al、Mg 与盐酸反应,A 和 B 中 Al 反应放出的气体相等,因此两份气体差和质量差均来源于 Mg、Si,Si、Mg 与生成氢气的物质的量关系为 Si2H2、MgH 2,标准状况下 2240mL 气体的物质的量为 =0.1mol,通过讨论分析可知合金中 Mg 的质量大于2.24L22.4Lmol-1Si,Si 反应放出的气体体积大于 Mg 反应放出的气体。设 A 中含有的 Si 的物质的量为 x,B 中含有Mg 的物质的量为 y,由质量差可得:24g mol-1y-28gmol-1x=1.60g由气体相差 0.1mol 可得:2 x-y=0.1m
16、ol,联立求得: x=0.2mol,y=0.3mol,则 100g 该铝合金样品中 Si 和 Mg 的物质的量分别为0.4mol、0.6mol。14.答案(1)(2)SiO2+4HF SiF4+2H 2O(3)SiO 2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 Na 2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3 D解析含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料,则 A 元素是 Si;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,则 C 是 SiO2;C 与烧碱反应生成含 A 元素的化合物 D,则 D 是 Na2SiO3。(1)与 Si 同族但相对原子质量比 S
17、i 小的元素 B 是碳元素,其原子结构示意图为+6 。(2)C 是 SiO2,SiO2与氢氟酸反应的化学方程式是 SiO2+4HF SiF4+2H 2O。(3)将 SiO2 24与纯碱混合高温熔融时反应生成 Na2SiO3,化学方程式是 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2;由于酸性:H2CO3H2SiO3,将反应产生的 CO2通入 Na2SiO3水溶液中,发生反应:Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+H2SiO3。要将纯碱高温熔化 ,坩埚应该不能与纯碱发生反应。普通玻璃坩埚中含有 SiO2,能够与纯碱在高温下发生反应,不能使用;石英玻璃坩埚的主要成分是 SiO2,能6够与
18、纯碱在高温下发生反应,不能使用;氧化铝坩埚的主要成分氧化铝是两性氧化物,可以像 SiO2那样能够与纯碱在高温下发生反应,不能使用;铁坩埚与纯碱不发生反应,可以使用。15.答案(1)吸水 (2)Si+2HCl SiH2Cl2 (3)d e f g b c d (4)P 2O5或 CaCl2 尾气处理和防止空气中的水进入 B 中 (5)SiCl 4 SiHCl 3 (6)SiH 2Cl2+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)利用原子守恒法配平。(3)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 处挥发出来,在 B 装置中收集,SiH 2Cl2的密度比空气的大,导气管应“长进短出”,为防止空气中的水进入 B 中,则应在 B 后接干燥管。(4)前面的装置 C 是用来干燥氯化氢气体的,应选用 P2O5或 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)如果通入气体次序相反,SiH 2Cl2会与 Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl 3。
