2019版高考化学总复习 第4章 非金属及其重要化合物 第1节 无机非金属材料的主角——硅模拟预测通关 新人教版.doc

第1节 无机非金属材料的主角硅一、选择题1硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是()解析：选C。玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。2下列关于碳、硅的叙述正确的是()A碳、硅都是A族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐D高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料解析：选C。自然界中含有单质碳(如金刚石、石墨)，A错误；二氧化碳、二氧化硅的物理性质(如熔、沸点)差别很大，B错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D错误。3大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是()选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路板B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料解析：选A。石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。4下列离子方程式的书写正确的是()A水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2NaCOH2SiO3B澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCOC硅与氢氟酸的反应：Si4H4F=SiF42H2D二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH=SiOH2O解析：选D。A项，Na2SiO3是强电解质，应拆分成Na、SiO，且应生成HCO；B项，正确写法是CO2OH=HCO；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H和F。5下列叙述正确的是()A红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐B硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂C制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同D金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应解析：选B。红宝石的主要成分为Al2O3，珍珠的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C选项错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D选项错误。6寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O34SiO2H2O，下列观点不正确的是()A寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触B寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质解析：选C。根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A正确；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中不会溶解变质，C错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D正确。7下列除杂方法正确的是()ASiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去BCO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管并加热CCO2中含有HCl杂质，可以通入盛有Na2CO3溶液的洗气瓶DNa2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤除去解析：选B。A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通入盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入了NaHCO3杂质。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反应器中发生的反应为氧化还原反应解析：选A。A项，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，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，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：容器中进行的反应为Si(粗)3HCl(g)SiHCl3(l)H2(g)；容器中进行的反应为SiHCl3H2Si(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SiHCl3C反应和中HCl均作氧化剂 D反应和互为可逆反应解析：选A。该工艺流程中HCl和H2可循环使用；分离Si与SiHCl3可用过滤的方法；反应中HCl是生成物，是氧化产物；反应、不在同一条件下进行，不是可逆反应。10浓度相同的NaOH溶液各100 mL倒入A、B、C三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的CO2，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2 molL1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断不正确的是()A原NaOH溶液的浓度为0.2 molL1BB烧杯中通入的CO2体积为448 mL(标准状况)C通入CO2后，A烧杯中的溶质为Na2CO3和NaHCO3D通入CO2后，C烧杯中溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)n(Na2CO3)21解析：选B。CO2通入NaOH溶液，可能发生反应2NaOHCO2=Na2CO3H2O或NaOHCO2=NaHCO3，由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生CO2气体，且最终完全反应消耗的盐酸均为100 mL生成NaCl，由原子守恒得n(Na)n(Cl)，即n(NaOH)n(HCl)，故c(NaOH)0.2 molL1，A正确；B烧杯中从开始加入盐酸到开始产生气体与从开始产生气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入CO2后生成的溶液为Na2CO3溶液，据2NaOHCO2可知n(CO2)0.01 mol，标准状况下V(CO2)224 mL，B错误；A烧杯中未产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质为Na2CO3和NaHCO3，C正确；C烧杯中通入CO2未产生气体消耗的盐酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故溶液溶质为Na2CO3和NaOH，n(Na2CO3)n(NaHCO3)(10075)1030.2 mol5103 mol，故n(NaOH)(500)1030.2 mol1102 mol，即n(NaOH)n(Na2CO3)21，D正确。二、非选择题11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)工业上常用2CSiO2Si2CO制备粗硅，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(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)含有SiO2的坩埚可与Na2CO3反应，Al2O3也可与Na2CO3反应。答案：(1)D(2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO212分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol/L的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：(1)在A情况下，溶质是_(填化学式)，其物质的量之比为_。在B情况下，溶质是_(填化学式)，其物质的量之比为_。(2)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为_。解析：(1)CO2通入NaOH溶液中进行反应时，据CO2量与NaOH量的相对多少，有两个阶段：CO22NaOH=Na2CO3H2O，此时溶质可能为NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(刚好反应)；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，此时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3或只有 NaHCO3。据图分析：B情况最终生成的CO2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的CO2)是A情况的2倍。(2)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据元素守恒有n(NaOH)n(Na)n(Cl)0.2 mol/L0.15 L0.03 mol，所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0.03 mol/0.02 L1.5 mol/L。答案：(1)NaOH、Na2CO311Na2CO3、NaHCO311(2)1.5 mol/L13综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是_(填字母)。A可在碱性氧化物中寻找B可在A、A族元素形成的氧化物中寻找C可在具有强氧化性的物质中寻找(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是在500 ，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700 ，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，写出CO2与Li4SiO4反应的化学方程式：_。(3)如图所示，利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用、构建低碳环保社会。过程反应中二氧化碳作_(填“氧化”或“还原”)剂，每生成3 mol的Fe3O4可转化CO2的体积为_(标准状况)。请说明该转化的优点：_。解析：(1)A项，Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故A正确；B项，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，锂与钠、镁为A、A族元素，所以可在A、A族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故B正确；C项，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原反应无关，故C错误。(2)在500 ，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以化学方程式为CO2Li4SiO4Li2CO3Li2SiO3。(3)根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为Fe3O4和C，过程反应的化学方程式为Fe0.9OCO2=Fe3O4C，可知生成3 mol的Fe3O4消耗1 mol CO2，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，可实现铁的氧化物的循环利用。答案：(1)AB(2)CO2Li4SiO4Li2CO3Li2SiO3(3)氧化22.4 L将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe3O4可循环使用14硅是人类文明发展的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)工业生产粗硅的反应有SiO22CSi(粗)2CO，SiO23CSiC2CO。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为11，则参加反应的C和SiO2的质量之比为_。(2)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：若反应为Si(粗)3HClSiHCl3H2，则反应的化学方程式为_。设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应中HCl的利用率为90%，反应中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H2的物质的量之比是_ 。解析：(1)将两方程式叠加，可知C和SiO2的物质的量之比为52，因此质量比为(512)(260)12。(2)由流程图可知反应是SiHCl3和H2反应生成纯硅和HCl，因此化学方程式为SiHCl3H2Si(纯)3HCl。由题中条件可知：Si(粗)3HClSiHCl3H21 mol 3 mol1 molSiHCl3H2Si(纯)3HCl1 mol 1 mol 3 mol由以上数据可知循环生产中只能产生3 mol HCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加(3) mol HCl，循环生产中只产生1 mol H2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加(1) mol H2，所以补充投入HCl和H2的物质的量之比为(3)(1)51。答案：(1)12(2)SiHCl3H2Si(纯)3HCl51