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无机非金属材料的主角 硅A组全员必做题1.气凝胶是一种世界上最轻的固体，也被称为“固态烟”，非常坚固耐用，它可以承受相当于自身重量几千倍的压力，最高能承受1 400摄氏度的高温，绝热性能十分优越，其主要成分是二氧化硅等。下列说法正确的是()A该材料具有良好的导电性B二氧化硅可用于制作光导纤维C二氧化硅耐所有的酸或碱D水泥的主要成分是二氧化硅解析：气凝胶的主要成分是二氧化硅，二氧化硅不导电，A项不正确；二氧化硅可溶于强碱和氢氟酸，C项不正确；水泥的主要成分是硅酸盐，D项不正确。答案：B2下列说法中，不正确的是()ASiO2是酸性氧化物，但不与水反应B泡花碱属于盐类C明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒D玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料解析：明矾中的铝离子水解得到氢氧化铝胶体，其具有吸附作用，可以净水但不能杀菌、消毒；漂白粉具有强氧化性，具有杀菌、消毒作用。答案：C3(2016湖北八校联考)如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行搏集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是()ACO2是形成酸雨的主要物质BCO2导致温室效应，是一种大气污染物CCO2(g)C(s)2CO(g)H0，高温有利于该反应自发进行D实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳解析：硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项错误；CO2不属于大气污染物，B项错误；CO2(g)C(s)2CO(g)为熵增的吸热反应，当THTS0时，反应易自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项正确；实验室不能用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，包裹在大理石的表面，会阻止大理石与稀硫酸接触，使反应停止，D项错误。答案：C4青花瓷中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近代科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A可用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2B性质稳定，不易脱色C易溶解于强酸和强碱Dx等于6解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定。不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为2价，Cu为2价，Si为4价，则x6，用氧化物形式表示为BaOCuO2SiO2。A、B、D均正确。答案：C5(2016泰州模拟)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，最后得到的固体物质是()ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2 DSiO2解析：将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2OSiO2,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，各反应物存在如下关系，H2SiO32NaHCO3，H2SiO3SiO2,2NaHCO3Na2CO3SiO2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。答案：A6(2016湖北八校联考)钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的。钢化玻璃一般不会发生自爆现象，但当钢化玻璃中含有硫化镍结核时就有可能发生自爆现象。下列有关说法中错误的是()A制取钢化玻璃的原料为石灰石、纯碱和石英B钢化玻璃是一种新型无机非金属材料C制取钢化玻璃的主要反应都是非氧化还原反应D在碳素钢中加入镍等合金元素可以制得不锈钢及各种特种钢解析：制取钢化玻璃的原料和制取普通玻璃的原料一样，均为石灰石、纯碱和石英，A项正确；钢化玻璃属于传统无机非金属材料，B项错误；由普通玻璃制取钢化玻璃发生的是物理变化，而制取普通玻璃的反应为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2和CaCO3SiO2CaSiO3CO2，两个反应均为非氧化还原反应，故C项正确；D项正确。答案：B7(2016江苏苏锡常镇四市一模)我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图。下列叙述正确的是()ASiO2与干冰的物理性质相似BSiO2耐腐蚀，不与任何酸反应C工业上用SiO2制备粗硅D光纤主要成分是SiO2，具有导电性解析：SiO2熔点高，硬度大，而CO2熔点低，常温下为气体，A错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，B错误；SiO2无导电性，D错误。答案：C8(2016安徽省示范高中联考)将硅、铁物质的量均为1 mol 的某种硅铁合金粉末分别与下列溶液充分反应(溶液均过量)，放出氢气最多的是()A18.4 molL1H2SO4溶液B1.5 molL1 HCl溶液C4 molL1 HNO3溶液D3 molL1 NaOH溶液解析：A、C中不能产生氢气，1 mol硅与足量的NaOH溶液可产生2 mol氢气，1 mol铁与盐酸反应可产生1 mol氢气，故A、B、C均错误，D正确。答案：D9下列说法正确的是()A在粗硅的制取中发生2CSiO22COSi，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性B硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中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CO2D由Na2CO3SiO2CO2Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸解析：依据元素周期律硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，A项错误；硅酸钠是一种黏合剂，B项错误；D项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，D项错误。答案：C10(2016皖南八校联考)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)下列说法正确的是()A步骤的化学方程式为：SiO2CSiCO2B步骤中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子C二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应DSiHCl3(沸点33.0 )中含有少量的SiCl4(沸点67.6 )，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3解析：步骤的化学方程式为：SiO22CSi2CO，A错误；步骤中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol电子，B错误；硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，C错误；D正确。答案：D112010年5月15日，CCTV对“南澳一号”沉船的考古进行了两个小时的现场直播，从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_(填选项字母)。A高岭土分子中x2B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。洗涤石英砂的目的是_。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_。在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是_。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11。下列说法正确的是_(填选项字母)。ASiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥B制造粗硅时的反应为：2SiO25CSiSiC4COC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解析：(1)选项A，根据化合价代数和等于零的原则，可得：6810x0，解得x4。选项B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C，根据水泥制造过程可推测出烧制青花瓷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、水泥符合硅酸盐产品的特点，是硅酸盐产品。(2)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。SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子方程式。将纯净的石英砂研磨后能增大物质的表面积，从而增大反应物与盐酸的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为11，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO25C=SiSiC4CO。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。答案：(1)CD(2)除去石英砂中的NaCl杂质SiO22OH=SiOH2O增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率B12硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是_。A陶瓷 B玻璃C水泥 D生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_，工艺师常用_(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作_。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是_。A普通玻璃坩埚 B石英玻璃坩埚C氧化铝坩埚 D铁坩埚(4)工业上常利用反应2CSiO2Si2CO制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是_(填化学式，下同)，氧化剂是_。解析：(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含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，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。答案：(1)D(2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO2B组重点选做题13.氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。其中NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因_。(2)图示的变化中，属于氧化还原反应的是_。(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_。(4)在反应中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为_。(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式_。解析：石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。反应是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看做Si结合四个OH生成H4SiO4，原硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl结合H生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。答案：(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)(3)SiCl43H2O=4HClH2SiO3(若写H4SiO4也对)(4)Si3N4(5)3SiCl42N26H2Si3N412HCl14媒体曾报道江苏肯德基连锁店在煎炸中添加滤油粉的情况，经卫生部门检测，滤油粉实质为食品级三硅酸镁。三硅酸镁为白色无味粉末，不溶于水和乙醇，易与无机酸反应。有关部门规定三硅酸镁样品中含水量不超过12.2%为优良级。某化学小组欲测定三硅酸镁的化学式(可用MgxSi3OymH2O表示)，实验步骤如下：步骤一：取16.6 g 三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0 g。步骤二：另取 16.6 g 三硅酸镁样品，向其中加入足量100 mL 4 mol/L 的盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，得固体 9.0 g 。该固体为空间网状结构且熔沸点很高。(1)通过计算确定MgxSi3OymH2O的化学式。(2)该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级？(3)写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式。解析：(1)由题意知步骤二中得到的固体为SiO2,9.0 g SiO2的物质的量为0.15 mol，样品中H2O的质量为16.6 g13.0 g3.6 g，物质的量为0.2 mol。设16.6 g 三硅酸镁的物质的量为a。MgxSi3OymH2O3SiO2mH2O13ma0.15 mol0.2 mol解得a0.05 mol，m4MgxSi3OymH2O的摩尔质量为332 g/mol则24x28316y184332由化合物中各元素正负化合价代数和为零得2x432y联立解得：x2，y8，所求化学式为Mg2Si3O84H2O。(2)样品中含水量为100%21.7%12.2%，故样品不是优良级。(3)根据反应情况可写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式：Mg2Si3O84H2O4HCl=2MgCl23H2SiO33H2O。答案：(1)Mg2Si3O84H2O(2)否(3)Mg2Si3O84H2O4HCl=2MgCl23H2SiO33H2O
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