2021届一轮复习鲁科版硅无机非金属材料作业

2021届一轮复习鲁科版硅无机非金属材料作业

硅 无机非金属材料 基础巩固 ‎1.(2019全国3,7)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是(　　)‎ A.高纯硅可用于制作光感电池 B.铝合金大量用于高铁建设 C.活性炭具有除异味和杀菌作用 D.碘酒可用于皮肤外用消毒 答案C 解析本题考查了化学与STSE的关系,特别注重了化学物质在生产、生活中的应用。晶体硅中的电子吸收光能,电子发生跃迁,可将光能转换为电能,A项正确;铝合金具有密度小、硬度大等优点,可大量用于高铁的建设,B项正确;活性炭具有疏松多孔结构,有较强的吸附性,可用于除异味,但不具有杀菌作用,C项错误;碘酒中的碘单质具有强氧化性,可杀菌消毒,故可用于皮肤外用消毒,D项正确。‎ ‎2.(2020甘肃兰州模拟)下列关于硅材料的说法不正确的是(　　)‎ A.钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同 B.制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂 C.陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 D.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂 答案D 解析钢化玻璃就是将普通玻璃先切割成要求的尺寸,然后加热到接近软化点的温度,再进行快速均匀的冷却而得到的玻璃,故钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同,A正确;玻璃是传统硅酸盐产品,制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英,故B正确;陶瓷是传统无机非金属材料,是人类应用很早的硅酸盐材料,故C正确;水玻璃为硅酸钠的水溶液,属于混合物,故D错误。‎ ‎3.(2020河南信阳模拟)下列叙述正确的是(　　)‎ A.硅在自然界中能够以单质形式存在 B.SiO2是酸性氧化物,所以不与任何酸反应 C.可用Na2SiO3溶液和CO2反应来制备H2SiO3‎ D.NaOH溶液可以盛装在带玻璃塞的磨口试剂瓶中 答案C 解析硅在自然界中都是以二氧化硅和硅酸盐的形式存在,故A错误;SiO2能与氢氟酸反应,不与其他酸反应,故B错误;强酸与弱酸的盐反应可制备弱酸,可用Na2SiO3溶液和CO2反应来制备H2SiO3,故C正确;NaOH溶液要密封保存,试剂瓶应用橡胶塞或软木塞,不能用玻璃塞,因为NaOH能与玻璃中的SiO2反应生成具有黏性的硅酸钠,该反应的化学方程式为2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O,故D错误。‎ ‎4.(2020广西钦州调研)下列说法中,错误的是(　　)‎ A.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 B.二氧化硅溶于水生成硅酸 C.NaOH溶液应存放在带橡胶塞的试剂瓶中 D.二氧化硅是一种熔点很高、硬度很大的氧化物 答案B 解析光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的,A正确;二氧化硅不溶于水,B错误;氢氧化钠溶液能与二氧化硅反应生成黏性较强的硅酸钠,使玻璃塞与瓶口黏合在一起而不易打开,因此NaOH溶液应存放在带橡胶塞的试剂瓶中,C正确;二氧化硅是原子晶体,因此是一种熔点很高、硬度很大的氧化物,D正确。‎ ‎5.(2020广东韶关质检)二氧化硅是一种酸性氧化物,下列物质中不能和二氧化硅发生化学反应的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　‎ A.氢氟酸 ‎ B.碳(高温下)‎ C.碳酸钠(高温下) ‎ D.水 答案D 解析二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水,故A不选;高温下,二氧化硅和碳反应生成硅和一氧化碳,故B不选;高温下,二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳,故C不选;二氧化硅和水不反应,故选D。‎ ‎6.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 答案B 解析由航空材料的成分组成可知其质轻、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均属于新型无机非金属材料,C、D项正确。‎ ‎7.水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,以氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是　　　　　　　　,还可使用　　　　代替硝酸。 ‎ ‎(2)沉淀A的主要成分是　　　　,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)加氨水过程中加热的目的是　　　　　　　　　　　　　。沉淀B的主要成分为　　　　　　、　　　　　　　　　　(写化学式)。 ‎ ‎(4)草酸钙沉淀经稀硫酸处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为MnO‎4‎‎-‎+H++H2C2O4Mn2++CO2↑+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为　　　　　　。 ‎ 答案(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+　H2O2‎ ‎(2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O)‎ ‎(3)防止胶体生成,易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3‎ ‎(4)45.0%‎ 解析(1)在此过程中需将铁元素转化为Fe3+,再通过调节pH4~5使其转化为Fe(OH)3而除去,所以加入硝酸的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,还可以用H2O2代替硝酸,不会产生其他杂质。‎ ‎(2)A为SiO2或H2SiO3,SiO2、H2SiO3均能与HF反应,反应的化学方程式为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O。‎ ‎(3)加热使得Fe3+、Al3+的水解平衡正向移动,促进Fe3+、Al3+的水解,能防止胶体生成,易沉淀分离,所以沉淀B的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。‎ ‎(4)滴定反应的离子方程式为2MnO‎4‎‎-‎+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O,由方程式可得关系式 ‎5Ca2+~5H2C2O4~2MnO‎4‎‎-‎ ‎　5　　　　　　　　　2‎ ‎　n　　　　0.050 0×36×10-3 mol n=4.5×10-3 mol,‎ 所以m(Ca)=4.5×10-3 mol×40 g·mol-1=0.18 g 所以w(Ca2+)=‎0.18 g‎0.400 g×100%=45.0%。‎ 能力提升 ‎8.(2020山西运城调研)下列说法正确的是(　　)‎ A.在粗硅的制取中发生反应2C+SiO22CO↑+Si,硅被还原,所以碳的还原性强于硅的还原性 B.盛放NaOH溶液时,使用带玻璃塞的磨口瓶 C.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入CO2‎ D.由Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑可知,硅酸的酸性强于碳酸 答案C 解析依据元素周期律,硅的还原性强于碳,C和SiO2的反应能发生是因为产物中有CO气体生成,使平衡向右移动,故A错误;磨口玻璃塞中玻璃的成分二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应,生成具有黏性的硅酸钠,造成玻璃塞和瓶体黏在一起,不便于打开,所以盛放氢氧化钠溶液时,不可以用玻璃瓶塞,故B错误;二氧化硅难溶于水,所以无法用二氧化硅与水直接反应制得,用SiO2制取硅酸,先使二氧化硅与氢氧化钠溶液发生反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,然后通入CO2,发生反应Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3制得硅酸,故C正确;反应不是在水溶液中进行的,且产物中有气体生成,与酸性强弱无关,一般在溶液中强酸可制得弱酸,即向硅酸钠溶液中通入CO2制得硅酸,说明碳酸酸性强于硅酸,故D错误。‎ ‎9.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 答案A 解析该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用,A项正确;Si是固体,SiHCl3是液体,分离Si与SiHCl3可用过滤的方法,B项错误;反应②中HCl是生成物,是氧化产物,C项错误;反应①②在不同条件下进行,不是可逆反应,D项错误。‎ ‎10.二氧化硅(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 答案B 解析二氧化硅与NaOH反应的化学方程式为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。‎ ‎11.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)(　　)‎ 答案C 解析通入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。‎ ‎12.(2020安徽合肥重点中学联考)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的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(产生的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)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案(1)要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)没有尾气处理装置将CO吸收　(5)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,高温下碳与空气中氧气也能反应,所以实验时要将装置中的空气排尽,则实验时要通入足够长时间的N2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装置用来检验二氧化碳,D装置用来检验一氧化碳,所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液;若装置C、D中溶液均变浑浊,说明既有二氧化碳又有一氧化碳,检测两气体产物的物质的量相等,根据元素守恒可得化学方程式为3SiO2+4C2CO2+2CO+3Si。‎ ‎(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将CO吸收。‎ ‎(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱,可将CO2气体通入硅酸钠溶液发生反应CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓,说明酸性H2CO3>H2SiO3。‎ ‎13.某矿石含碳酸镁和石英,制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下:‎ ‎(1)“硅胶”常用作　　　　　　　,也可以用作　　　　　　　的载体。A的结构式为　　　　　　　。 ‎ ‎(2)制备粗硅的方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)操作Ⅰ为　　　　　　　,操作Ⅱ为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)操作Ⅲ,需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)溶液G用E酸化的方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 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。‎ 拓展深化 ‎14.二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。该物质易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃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)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接顺序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母,其中装置C用到2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　　　　　、　　　　　等。 ‎ ‎(6)新的制取SiH2Cl2的方法:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体顺序相反,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,干燥剂可选用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蒸气进入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。‎