2021高考化学一轮复习课时规范练15含硅矿物与信息材料含解析苏教版

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课时规范练15　含硅矿物与信息材料 ‎(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.(2019浙江嵊州一中月考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中,不正确的是(　　)。‎ A.高纯度的硅广泛用于制造计算机芯片 B.硅可由二氧化硅还原制得 C.低温时,硅与水、空气和酸不反应,但能与氢氟酸反应 D.自然界中硅的储量丰富,自然界中存在大量的单质硅 答案:D 解析:硅在自然界中全部以化合态形式存在,D项错误。‎ ‎2.(2019河南南阳第一中学模拟)下列说法正确的是(　　)。‎ A.陶瓷、玻璃、水晶、玛瑙的主要成分都是硅酸盐 B.SiO2和CO2都是酸性氧化物,不能与酸反应 C.氢氟酸不能存放在带有橡皮塞的玻璃瓶中 D.将SO2气体依次通过NaHCO3溶液、硅酸钠溶液可以证明酸性强弱顺序:H2SO4>H2CO3>H2SiO3‎ 答案:C 解析:水晶和玛瑙的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐,A错误;二氧化硅能与HF反应,B错误;氢氟酸能腐蚀玻璃,不能盛放在玻璃瓶中,一般盛在塑料瓶中,C正确;正确的操作为二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中反应生成二氧化碳,二氧化碳再与硅酸钠溶液反应生成硅酸,D错误。‎ ‎3.将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后加热蒸干,再在高温下充分灼烧,最后所得的固体物质是(　　)。‎ A.SiO2 B.Na2CO3、Na2SiO3‎ C.Na2CO3、SiO2 D.Na2SiO3‎ 答案:D 解析:将足量CO2气体通入水玻璃中,发生反应:2CO2+Na2SiO3+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3;加热蒸干,高温灼烧时发生反应:H2SiO3H2O+SiO2;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,各反应物之间存在如下关系:H2SiO3~2NaHCO3,H2SiO3~SiO2,2NaHCO3~Na2CO3~SiO2~Na2SiO3,由上述关系可知,最后所得固体物质是Na2SiO3。‎ ‎4.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅化合物的叙述错误的是(　　)。‎ A.氮化硅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 8‎ C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,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个数之比为1∶2‎ 答案:D 解析:在氮化硅中N元素为-3价,Si元素为+4价,则化学式为Si3N4,A项正确;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,B项正确;光导纤维的主要成分为SiO2,C项正确;在SiO2晶体中,一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键,硅原子与硅氧单键个数之比为1∶4,D项错误。‎ ‎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NH4Cl D.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 答案:C 解析:试管成分含有二氧化硅,高温条件下可以和焦炭反应,A项错误;硅属于亲氧元素,在自然界中硅以化合态存在,B项错误;SiCl4(极易水解)水解后生成硅酸和氯化氢,氯化氢易与氨气反应生成氯化铵固体,C项正确;由GeO2提取半导体材料单质锗(Ge),有元素化合价的升降,是氧化还原反应,D项错误。‎ ‎6.(2019广西贺州平桂高级中学高三检测)能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是(　　)。‎ A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀 C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2‎ D.HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,氯化氢通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀 答案:B 解析:氧化物的溶解性与相应酸的酸性无必然联系,A错误;CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀,说明硅酸的酸性比常见的弱酸碳酸更弱,B正确;高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2,是因为高温下硅酸盐更稳定,不能说明硅酸是弱酸,C错误;氯化氢通入可溶性硅酸盐溶液中生成硅酸沉淀,因为盐酸是强酸,只能证明硅酸的酸性比盐酸弱,但不能证明硅酸酸性比碳酸弱,D错误。‎ ‎7.水玻璃(Na2SiO3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(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工艺流程:‎ 下列说法正确的是(　　)。‎ A.稻壳灰价格低廉,且副产品活性炭有较高的经济价值 8‎ 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+2NaOHNa2SiO3+H2O 答案:A 解析: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,所以该流程变化中硅元素的化合价没有发生改变,C项错误;由复分解反应的概念可知,反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O不属于复分解反应,D项错误。‎ ‎8.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是(　　)。‎ A.反应①②③均属于氧化还原反应 B.H2和HCl均可循环利用 C.SiO2是一种坚硬难熔的固体 D.SiHCl3摩尔质量为135.5 g 答案:D 解析:反应①为SiO2+2CSi+2CO↑,反应②为Si+3HClSiHCl3+H2,反应③为SiHCl3+H2Si+3HCl,均为氧化还原反应,A项正确;反应②生成的H2可在反应③中利用,反应③中生成的HCl可用于反应②,故B项正确;C项正确;摩尔质量的单位是g·mol-1,D项错误。‎ ‎9.化合物A、B、C、D各由两种元素组成,甲、乙、丙是由三种短周期元素组成的单质。这些化合物与单质之间存在下图所示关系(C是一种有机物),以下结论不正确的是(　　)。‎ A.上述转化关系所涉及的化合物中有一种是酸性氧化物 B.甲、乙、丙三种单质的晶体一定是分子晶体 C.上图所示的五个转化关系中,有三个涉及化合反应 D.上图所示的五个转化关系均涉及氧化还原反应 答案:B 解析:由单质甲能与有机物C反应生成A与B,甲可与单质乙反应生成A,A继续与乙反应生成D,可推出甲、乙、丙分别为O2、碳、H2,A、B、D分别为CO2、H2O、CO,进而可判断A、C、D项正确;B项中乙(碳)形成的单质不是分子晶体,错误。‎ 8‎ ‎10.蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验。首先将其溶于过量的盐酸,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是(　　)。‎ A.沉淀X的成分是SiO2‎ B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3‎ C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2‎ D.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+‎ 答案:B 解析:向蛇纹石试样中加入过量的盐酸,其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2+、Al3+、Fe3+和H+的溶液Y,而SiO2不溶解,形成沉淀X,溶液Y中加入过量NaOH溶液,将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀,A、C、D项正确;将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液,其中的Al2O3和SiO2溶解,而MgO和Fe2O3不溶解,形成沉淀,B项错误。‎ 二、非选择题(本题共4个小题,共50分)‎ ‎11.(10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)B元素的原子最外层电子数与A相同,其相对原子质量比A小,则B在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)写出易与C发生反应的酸与C反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3)将C与纯碱混合,高温熔融时发生化学反应生成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。‎ ‎①写出生成D的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是　 。 ‎ A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.瓷坩埚 ‎③将过量E通入D的溶液中发生反应的化学方程式是 　 。‎ ‎(4)100 g C与石灰石的混合物在高温下充分反应后,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)第2周期第ⅣA族 ‎(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O ‎(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑　②ABD ‎③Na2SiO3+2CO2+2H2O2NaHCO3+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 8‎ 酸只有氢氟酸。(3)SiO2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)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应,故不能用A、B、D项中的坩埚熔融Na2CO3。过量CO2通入Na2SiO3溶液中生成的物质是NaHCO3而不是Na2CO3。(4)可能的反应有CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑和CaCO3CaO+CO2↑,n(CaCO3)与n(CO2)的关系为n(CaCO3)=n(CO2),11.2LCO2气体的物质的量=‎11.2L‎22.4L·mol‎-1‎=0.5mol,m(CaCO3)=0.5mol×100g·mol-1=50g,样品中碳酸钙的质量分数:‎50g‎100g×100%=50%。‎ ‎12.(14分)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒,与水接触易水解,沸点8.2 ℃。在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃条件下反应可以制得SiH2Cl2。‎ ‎(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的　　　　性。 ‎ ‎(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)按照气体流向从左到右,制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母,其中装置C用到两次)。‎ ‎(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为　　　　,后面装置C的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和　　　　　、　　　　　　　。 ‎ ‎(6)新的制取SiH2Cl2方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃条件下反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃条件下反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,结果会   (用化学方程式表示)。‎ 答案:(1)吸水 ‎(2)Si+2HClSiH2Cl2‎ ‎(3)d　e　f　g　b　c　d ‎(4)P2O5或CaCl2　尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中 ‎(5)SiCl4　SiHCl3‎ ‎(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)‎ 解析:(1)浓硫酸吸水放热使浓盐酸挥发逸出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,SiH2Cl2从g处导出,在B装置中收集,SiH2Cl2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中以及吸收多余的SiH2Cl2防止污染空气,则应在B后接 8‎ 干燥管;(4)前面的C装置是干燥氯化氢气体,应选酸性或中性干燥剂,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中;(5)由碳能生成CCl4、CHCl3、CH2Cl2等,联想到Si能生成SiCl4、SiHCl3等;(6)如果通入气体次序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3。‎ ‎13.(12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:‎ Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;‎ Ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;‎ Ⅲ.SiHCl3与过量H2在1 100 ℃条件下反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃。‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)第Ⅰ步制备粗硅的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)粗硅与HCl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)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去):‎ ‎①装置B中的试剂是　　　　,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是　 。‎ ‎②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　,装置D中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是　　　　(填字母)。 ‎ a.碘水　b.氯水　c.NaOH溶液　d.KSCN溶液　e.Na2SO3溶液 答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑‎ ‎(2)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　SiHCl3+H2Si+3HCl ‎③排尽装置中的空气　④bd 解析:(1)高温下,SiO2和C反应生成Si和CO,反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。‎ ‎(2)根据这几种物质沸点不同,可以采用蒸馏的方法分离。‎ ‎(3)①为防止SiHCl3与H2O反应,需要干燥剂干燥氢气,浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应,所以可以作干燥剂;升高温度能使SiHCl3汽化,从而使SiHCl3和氢气在D中反应。‎ 8‎ ‎②D中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl,Si为固态,所以看到的现象是有固体物质生成。‎ ‎③为防止SiHCl3与空气中O2反应,需要排尽装置中的空气。‎ ‎④向溶液中加入强氧化剂,然后加入KSCN溶液检验铁离子,氯水具有强氧化性,故选b、d。‎ ‎14.(14分)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅气体产物的成分进行探究。‎ 已知:PdCl2溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd(产生黑色金属钯粉末,使溶液变浑浊)。‎ ‎(1)实验时要通入足够长时间的N2,其原因是  　 。 ‎ ‎(2)装置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)装置C、D中所盛试剂分别为　　　　　　　　、　　　　　　,若装置C、D中溶液均变浑浊,且经检测两气体产物的物质的量相等,则该反应的化学方程式为　 。‎ ‎(4)该装置的缺点是　 。 ‎ ‎(5)资料表明,上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L,假定气体产物只有CO,固体产物只有Si和SiC,则Si和SiC的物质的量之比为　　　　。 ‎ ‎(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强:  　 。 ‎ 答案:(1)用氮气将装置中的空气排尽,避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰 ‎(2)作安全瓶,防止倒吸 ‎(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si ‎(4)没有尾气吸收装置 ‎(5)2∶1‎ ‎(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体,溶液变浑浊,证明碳酸酸性强于硅酸 解析:(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行,而高温下碳与空气中氧气反应,所以实验时要将装置中的空气排尽。‎ ‎(2)根据装置图可知,B装置可以作安全瓶,防止倒吸。‎ ‎(3)根据元素守恒,碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳,所以C装置用来检验有没有二氧化碳,D装置用来检验一氧化碳;若装置C、D中溶液均变浑浊,说明生成的气体中既有二氧化碳又有一氧化碳,根据两气体产物的物质的量相等和元素守恒可写出化学方程式。‎ ‎(4)一氧化碳有毒,不能排放到空气中,而该装置没有尾气吸收装置。‎ 8‎ ‎(5)18gSiO2物质的量=‎18g‎60g·mol‎-1‎=0.3mol,8.4g焦炭物质的量=‎8.4g‎12g·mol‎-1‎=0.7mol,充分反应后收集到标准状况下的气体13.44L,气体物质的量=‎13.44L‎22.4L·mol‎-1‎=0.6mol,假定气体产物只有CO,固体产物只有Si和SiC,SiO2+2C2CO↑+Si,Si+CSiC,依据化学方程式计算可得Si与SiC物质的量之比为2∶1。‎ ‎(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱,可将CO2气体通入硅酸钠溶液,若生成硅酸沉淀,则说明碳酸酸性强于硅酸。‎ 8‎