高三化学复习课时演练检测14.doc

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第四章　材料家族中的元素
课时1　硅　无机非金属材料
(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共10个小题，每题6分，共60分，每个小题只有一个选项符合题意。)
1．2013年我国载人飞船再次升空，显示出我国航天技术已进入世界一流。飞船应用了许多尖端的合成材料。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．它没有固定熔点
D．它是一种新型无机非金属材料
解析　航空材料具有质轻、高强度、耐高温、抗氧化等性能，又由题中信息可知，该材料具有一定的韧性，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。
答案　B
2．(2013·广东四校联考)材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)。
选项
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
解析　A项中金刚石是碳的一种单质。
答案　A
3．下列叙述正确的是 (　　)。
A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强
B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸
C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同
D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳
解析　二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为CO2不断逸出，而促使了反应向右进行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应；石灰抺墙的硬化过程是因为发生了反应CO2＋Ca(OH)2===CaCO3＋H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬。
答案　D
4．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是 (　　)。
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2
D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶2
解析　二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶4，故D错误。
答案　D
5．在①浓硝酸　②水　③浓硫酸　④氢氟酸　⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是 (　　)。
A．①②　 B．②④　　　
C．④⑤　 D．③④
解析　硅能与F2、HF、强碱在常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。
答案　C
6．(2013·石家庄部分学校联考)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(SiO2)制取硅的反应
B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是3∶4
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NH4Cl
D．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，没有发生氧化还原反应
解析　玻璃的主要成分是SiO2，高温下与C(碳)反应，A错误；反应中CO2作氧化剂，Na作还原剂，根据化合价升降值相等的原则，作为氧化剂的CO2与作为还原剂的Na的物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与液氨反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，一定发生氧化还原反应，D错误。
答案　C
7．(2013·陕西质检)下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是 (　　)。
A．都是共价化合物
B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸
D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
解析　SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不能与水反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。
答案　C
8．(2013·福州质检)寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是 (　　)。
A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触
B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物
C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质
D．置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质
解析　根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A对；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B对；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C错；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D对。
答案　C
9．将含有0.1 mol SiO2的铝、硅混合物分别与足量NaOH溶液、盐酸混合，充分反应后前者可得到11.2 L气体(标准状况)，后者可得到6.72 L气体(标准状况)，则参加反应的n(HCl)与n(NaOH)之比为 (　　)。
A．1∶1　 B．1∶2　　　
C．2∶1　 D．3∶1
解析　混合物与足量NaOH溶液反应生成的n(H2)1＝＝0.5 mol，混合物与足量盐酸反应生成的n(H2)2＝＝0.3 mol，混合物中只有铝能与盐酸反应，由此可求出n(Al)＝n(H2)＝0.2 mol，硅、铝均能与NaOH溶液反应且铝与NaOH溶液反应放出的氢气也是0.3 mol，故硅与NaOH溶液反应放出的氢气是0.2 mol，由此可求出n(Si)＝0.1 mol。铝完全反应消耗0.6 mol HCl，三种物质与NaOH溶液反应，消耗0.6 mol NaOH，故n(HCl)∶n(NaOH)＝1∶1。
答案　A
10．(2013·浙江台州高三质量评估，12)青石棉(crocidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法中正确的是 (　　)。
A．青石棉是一种易燃品，且易溶于水
B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
C．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗8.5 L 2 mol·L－1 HNO3溶液
D．1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗7 L 2 mol·L－1 HF溶液
解析　青石棉既不能燃烧，也不溶于水；将Na2Fe5Si8O22(OH)2改写成氧化物的形式，即为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，其中的Na2O、FeO、Fe2O3、SiO2均能与氢氟酸发生复分解反应，而Na2O、Fe2O3可与硝酸发生复分解反应，FeO与硝酸发生氧化还原反应：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，SiO2与硝酸不反应，根据1 mol青石棉中各氧化物与HF、NHO3反应的情况及反应时的物质的量之比可判断C、D错误。
答案　B
二、非选择题(本题共4个小题，共40分)
11．(8分)如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，请选用下面提供的试剂和操作，将标号填在表内。
供选试剂：A.盐酸　B．烧碱溶液　C．氧气　D．水
E．CO2　F．不用其他试剂
供选操作：①加热　②加热熔融　③过滤　④结晶
含杂质的物质
所加试剂
主要操作
(1)SiO2(NaHCO3)

(2)SiO2(CaCO3)

(3)SiO2(Si)

(4)NaCl(SiO2)

解析　(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法；
(2)除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解，然后再过滤。
(3)除去SiO2中的Si可用加热法：Si＋O2SiO2。
(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水，所以除去NaCl中的SiO2可用过滤、结晶法。
答案　(1)D　③　(2)A　③　(3)C　①　(4)D　③④
12．(10分)(2013·厦门模拟)已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如下图所示的转化，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常情况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。

请填空：
(1)写出E的两种用途____________、____________。
(2)反应②的离子方程式为________________________________。
(3)反应③的化学方程式是________________________________。
(4)反应④的离子方程式是________________________________。
(5)写出一个由A生成H的置换反应方程式：________________
________________________________________________________。
解析　由题中信息及转化关系可知A、B、C、D、E、F、G、H分别为：C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。
答案　(1)制光导纤维　作建筑材料(或其他合理答案)
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
(4)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO
(5)C＋H2O(g)CO＋H2(合理即可)
13．(10分)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si＋3HClSiHCl3＋H2)；
③SiHCl3与过量的H2在1 100～1 200 ℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。
请回答：
(1)第一步制取粗硅的化学反应方程式为____________________________
___________________________________________________________。
(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯SiHCl3采用的方法为________________________________。
(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：

①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，目的是________________________________。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_________________________
________________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是
________________________________，装置D中发生反
应的化学方程式是________________________________。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________。
解析　(3)①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，因此B中的试剂为浓H2SO4，且C烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅，故D中有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 100～1 200 ℃，此温度下普通的玻璃容易软化。③因高温下H2与O2反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空气。
答案　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑
(2)分馏(或蒸馏)
(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化　②有固体物质生成　在题给反应温度下(1 100～1 200 ℃)，普通的玻璃会软化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl　③排尽装置中的空气
14．(12分)(2013·临沂检测)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得
高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息如下：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
c．有关物质的物理常数见下表：
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
－
315
－
熔点/℃
－70.0
－107.2
－
－
－
升华温度/℃
－
－
180
300
162
请回答下列问题：
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：_________________________
______________________________________________________________。
(2)装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是____________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是________________________________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。
解析　依据题中信息可知A为Cl2的发生装置，B、C为Cl2净化装置，D中发生反应2Cl2＋SiSiCl4，生成SiCl4用E收集，B中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C中应为浓H2SO4除水，由表中数据可知SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4。
答案　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(2)平衡气压　浓H2SO4　SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4　(3)Al、B、P

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

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