高优指导2021版高三化学一轮复习第4单元材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料考点规范练鲁科版.doc

　硅　无机非金属材料
(时间:45分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共9小题,每小题5分,共45分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2015安徽理综)下列有关说法正确的是(　　)

A.在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
B.Fe(OH)3胶体无色、透明,能产生丁达尔现象
C.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥
D.SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物〚导学号95380223〛
答案:C
解析:Na2CO3的性质稳定,在酒精灯加热条件下不能分解,而NaHCO3能分解,A项错误;Fe(OH)3胶体为红褐色,B项错误;H2、SO2、CO2都不与浓硫酸反应,所以都能用浓硫酸干燥,C项正确;SiO2是酸性氧化物,D项错误。
2.(2014江苏化学)下列物质性质与应用对应关系正确的是(　　)
A.晶体硅熔点高硬度大,可用于制作半导体材料
B.氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂
C.漂白粉在空气中不稳定,可用于漂白纸张
D.氧化铁能与酸反应,可用于制作红色涂料
答案:B
解析:晶体硅用于制作半导体材料是因为晶体硅的导电能力介于导体和绝缘体之间,与熔点高硬度大无关,A错误;胃酸的主要成分是盐酸,Al(OH)3能与盐酸反应,且碱性弱、无腐蚀性,B正确;漂白粉用于漂白纸张,利用的是漂白粉的漂白性而不是不稳定性,C错误;氧化铁是红棕色粉末,可用于制作红色涂料,与酸反应表现了氧化铁碱性氧化物的性质,两者无关,D错误。
3.下列说法正确的是(　　)
A.水泥、玻璃、青花瓷、玛瑙都属于硅酸盐工业产品
B.二氧化碳通入水玻璃可以得到硅酸
C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸比碳酸酸性强
D.2MgO·SiO2中的酸根阴离子为Si
答案:B
解析:玛瑙的主要成分是SiO2,A不正确;高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,不能说明硅酸比碳酸酸性强,C正确;2MgO·SiO2中的酸根阴离子为Si,D不正确。
4.证明生石灰中既混有石英,又混有石灰石的正确方法是(　　)
A.加入过量的盐酸,观察是否有气泡冒出
B.加入过量的烧碱溶液,观察是否有固体溶解
C.加热至高温,观察是否有气泡冒出,是否有硅酸钙生成
D.先加过量的盐酸搅拌,观察是否有不溶物剩余及气泡出现;若有不溶物则滤出,投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
答案:D
解析:SiO2不溶于除氢氟酸以外的酸,CaO、CaCO3均可溶于盐酸且CaCO3溶于盐酸有气泡生成,SiO2可以溶于NaOH溶液。
5.下列物质中不能用化合反应的方法制得的是(　　)
①SiO2　②H2SiO3　③Na2O2　④Al(OH)3　⑤FeCl3　⑥CaSiO3
A.①③⑤ B.②④⑥
C.②⑤ D.②④
答案:D
解析:①Si+O2SiO2,③2Na+O2Na2O2,⑤2Fe+3Cl22FeCl3,⑥SiO2+CaOCaSiO3,②无法通过化合反应来实现,④一般用铝盐同碱反应来制备,但不属于化合反应。故选D项。
6.(2015安徽宿州模拟)下列叙述中正确的是(　　)
A.因为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸的强
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质相似
C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物
D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能与水反应生成硅酸
答案:D
解析:根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温溶液中适用,在高温下不适用,事实是碳酸酸性比硅酸的强,故A项错误;CO2和SiO2属于不同种类型晶体,在物理性质方面有很大差异,故B项错误;SiO2与氢氟酸反应,不属于碱性氧化物与酸的一般反应,在此反应中SiO2没有表现碱性,故C项错误;SiO2虽属于酸性氧化物,但不能直接与H2O反应生成H2SiO3,D项正确。
7.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是(　　)

A.SiO2属于两性氧化物
B.盛放Na2CO3溶液用玻璃塞的试剂瓶
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示的转化都是氧化还原反应〚导学号95380224〛
答案:C
解析:SiO2是酸性氧化物;Na2CO3溶液呈碱性,试剂瓶不能用玻璃塞;题图中有的转化不是氧化还原反应,如SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O等。
8.下列有关玻璃的说法不正确的是(　　)
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
答案:B
解析:B选项,玻璃属于玻璃态物质,是混合物,没有固定的熔点,错误。
9.金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得,反应方程式为SiO2+3CSiC+2CO↑,下列有关制造金刚砂的说法中正确的是(　　)
A.该反应中的氧化剂是SiO2,还原剂为C
B.该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C.该反应中转移的电子数为12e-
D.该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO,其物质的量之比为1∶2
答案:D
解析:反应产物SiC中Si、C的化合价分别为+4、-4价,所以SiO2既不是氧化剂,也不是还原剂;碳元素从0价转变成-4价(SiC)和+2价(CO),CO是氧化产物,SiC是还原产物,两者的物质的量之比为2∶1;根据化学方程式,电子转移数目为4e-。
二、非选择题(本题包括4个小题,共55分)
10.(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讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)在元素周期表中,A位于　　　　族,与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为　　　　　　　　,A与B在原子的电子层结构上的相同点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)易与C发生化学反应的酸是　　　　　　,反应的化学方程式是　。 
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。写出生成D和F的化学反应方程式: 
　。 
(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是　　　　　　。 
答案:(1)ⅣA　+6　最外层均有4个电子,最内层均有2个电子
(2)氢氟酸　SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
(3)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,
Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
(4)50%
解析:(1)A元素单质可作半导体材料,含A元素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。比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。
(2)C为SiO2,能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。
(4)若SiO2恰好完全反应或过量,与CaCO3反应的化学方程式只有一个,即CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。若CaCO3过量,除发生上述反应外,还会发生反应:CaCO3CaO+CO2↑。总之,CaCO3的多少决定了CO2的产量,可通过以下关系式列式求解:
CaCO3~　CO2
100 g 22.4 L
m(CaCO3) 11.2 L
m(CaCO3)=50 g。
混合物中CaCO3的质量分数:100%=50%。
11.(12分)已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化,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③的化学方程式是 
　。 
(3)反应④的离子方程式是 
　。 
(4)写出一个由A生成H的置换反应方程式: 
　。 
答案:(1)制光导纤维　作建筑材料
(2)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(3)Si+CO2+H2OH2SiO3↓+C
(4)C+H2O(g)CO+H2(合理即可)
解析:气体C是形成酸雨的大气污染物,且由A与浓硫酸反应得到,故C为SO2;A→G的转化在高温条件下进行,且为同族置换反应,故应为2C+SiO22CO↑+Si;则原转化关系为

12.(12分)从“南澳一号”沉船中发现了大量宋代精美瓷器,体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]可掺进瓷石制胎,青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8),在1 300 ℃左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。
(1)下列说法正确的是　　　　(填序号)。 
A.高岭土分子中x=2
B.钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液
C.烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化
D.青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
(2)在“南澳一号”考古直播过程中,需用高纯度SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。

①洗涤石英砂的目的是 
　。 
②二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为
　。 
③在以上流程中,要将洗净的石英砂研磨成粉末,目的是　。 
④工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅,粗硅中含有SiC,其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是　　　　(填序号)。 
A.SiC是一种传统的无机非金属材料
B.制造粗硅时的反应为2SiO2+5CSi+SiC+4CO↑
C.在以上流程中,将盐酸改为NaOH溶液,也可达到目的
D.纯净的SiO2只能用于制造光导纤维
答案:(1)CD
(2)①除去石英砂中的NaCl杂质　②SiO2+2OH-Si+H2O
③增大反应物之间的接触面积,从而增大反应速率,提高生产效率
④B
解析:(1)选项A,根据化合物中各元素的正、负化合价代数和等于零的原则,可得:(+3)2+(+4)2+(-2)5-x=0,解得x=4。选项B,钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C,根据水泥的制造过程可推测出烧制青花瓷的过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。选项D,青花瓷、玻璃、水泥是硅酸盐产品。(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质,洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。②SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O,据此可写出相应的离子方程式。③将纯净的石英砂研磨后能增大反应物的表面积,从而增大反应物与盐酸的接触面积,而增大反应速率,提高生产效率。④选项A,SiC是一种新型无机非金属材料。选项B,粗硅中含有SiC,其 Si和SiC的物质的量之比为1∶1,根据元素的原子个数守恒,可将题述信息转化为如下反应:2SiO2+5CSi+SiC+4CO↑。选项C,因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中,无法实现二者的分离。选项D,纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。
13.(18分)工业上用硅石为原料,制备高纯多晶硅的流程如下:

有关性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
其他
SiHCl3
-126.5 ℃
33.0
易与水强烈反应,空气中易自燃
SiCl4
-70
57.6
易水解
HCl
-114.2
-84.7

(1)制备粗硅的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;硅的一种重要用途是　 
　。 
(2)第②步经冷凝得到的SiHCl3中含有少量SiCl4和HCl,提纯SiHCl3采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;尾气中含有少量SiCl4和HCl,可通过　　　　　　除去。 
(3)实验室用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):

①需要加热的装置有　　　　(填序号);如无装置B则C中能发生的副反应方程式是　 
　。 
②制备实验操作成功的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及实验开始时先　　　　　　　　　　　　　　　;反应一段时间后,装置D中观察到的现象是　。 
(4)粗硅中一般含有微量铁、铝、碳、硼、磷、铜等杂质,为鉴定硅中是否含铁,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后加入的最佳试剂是　　　　(填写字母代号)。 
a.碘水　b.氯水　c.NaOH溶液　d.KSCN溶液　e.Na2SO3溶液
〚导学号95380225〛
答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑　半导体材料(制造晶体管、集成电路)(硅整流器和太阳能电池)(变压器铁芯)等
(2)分馏(或蒸馏)　NaOH(或碱)溶液
(3)①C、D　SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2↑+3HCl
②通一段时间H2,将装置中的空气排尽　有固体物质生成(石英管的内壁附有灰黑色晶体)
(4)bd
解析:(1)高温用C还原SiO2生成CO而不是CO2。(2)分离、提纯不同沸点的液体可以采用分馏或蒸馏的方法,尾气中含有少量HCl和SiCl4,SiCl4水解生成H2SiO3和HCl,可用碱液除去。(3)用Zn、稀硫酸制得的H2会混有少量H2O,而SiHCl3能与H2O剧烈反应,所以要进行干燥。C装置用水浴加热SiHCl3使其挥发成气体,和H2进入D装置反应。因为SiHCl3+H2Si+3HCl反应温度为1 000~1 100 ℃,故C、D装置都需加热。因为SiHCl3容易在空气中自燃,实验中还要注意先通一段时间H2排尽装置中的空气。

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