2020鲁科版高考化学复习规范练 (13)
课时规范练13 硅 无机非金属材料
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:H2SO4>H2SiO3>H2CO3
2.(2019安徽铜陵模拟)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.硅酸盐均不溶于水
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
C.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Ⅰ中进行的反应为
①Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g);
容器Ⅱ中进行的反应为
②SiHCl3+H2Si(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SiHCl3
C.反应①和②中HCl均作氧化剂
D.反应①和②属于可逆反应
8.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.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+2NaOHNa2SiO3+H2O
9.二氧化硅(SiO2)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
C.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 ℃,1.01×105 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B
H2CO3>H2SiO3,错误。
2.D 在氮化硅中,N元素为-3价,Si元素为+4价,则化学式为Si3N4,A正确;硅酸钠易溶于水,D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 SiO2、Al2O3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;Na2CO3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②中HCl是生成物,是氧化产物;反应①、②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合价没有发生改变,C项错误;由复分解反应的概念可知,SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,不属于复分解反应,D项错误。
9.B 二氧化硅与NaOH反应:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,生成了盐和水,SiO2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;Na2CO3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)2BaCO3↓+H2O
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
CO2 + 2NaOHNa2CO3+H2O
0.1 mol 0.2 mol 0.1 mol
CO2 + Na2CO3+H2O2NaHCO3
0.1 mol 0.1 mol 0.2 mol
CO2 + BaCO3+H2OBa(HCO3)2
0.1 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0.2 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2周期第ⅣA族
(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ ②ABD ③2CO2+Si+2H2OH2SiO3↓+2HC (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)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)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+SiO2CaSiO3+CO2↑和CaCO3CaO+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m(CaCO3)=0.5 mol×100 g·mol-1=50 g,样品中碳酸钙的质量分数为×100%=50%。
12.答案 (1)干燥剂 催化剂 OCO
(2)SiO2+2CSi+2CO↑
(3)过滤 蒸发浓缩、冷却结晶
(4)防止镁离子水解
(5)Na2SiO3+2HCl2NaCl+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,也可以用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为OCO。(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Ⅰ为过滤,操作Ⅱ为蒸发浓缩、冷却结晶。(4)MgCl2·6H2O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+2HClSiH2Cl2
(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)SiCl4 SiHCl3 (6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+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,SiH2Cl2从g处挥发,在B装置中收集,SiH2Cl2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、SiHCl3。
