2019-2020年高三化学稳步提升训练3.3 含硅矿物与信息材料.doc

2019-2020年高三化学稳步提升训练3.3 含硅矿物与信息材料 随堂演练巩固1.(xx江苏常州高三一模,1)化学在人类生活中扮演着重要角色,以下应用正确的是( ) A.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅土吸收水果释放的乙烯,可达到水果保鲜的目的 B.为改善食物的色、香、味并防止变质,可在其中加入大量食品添加剂 C.使用无磷洗衣粉,可彻底解决水体富营养化问题 D.天然药物无任何毒副作用,可长期服用 【解析】 乙烯是植物的催熟剂,硅土具有吸附能力。成熟的水果不断释放出乙烯,被硅土吸附后,又被高锰酸钾溶液氧化,从而降低水果所在环境中乙烯的浓度,达到推迟未成熟水果成熟的目的。 【答案】 A 2.(xx天津六校联考高三一模,15)下列各项操作中不发生先沉淀后溶解现象的是( ) 向饱和碳酸钠溶液中通入过量的 向胶体中逐滴滴加入过量 向溶液中通入过量 向石灰水中通入过量 向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸 A. B. C.D. 【解析】 向饱和碳酸钠溶液中通入过量的析出的晶体不溶解;向溶液中通入过量将生成沉淀;向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸,生成的硅酸沉淀不溶解。 【答案】 D 3.蛇纹石由MgO 、Al 、SiO、Fe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 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 C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到的沉淀的主要成分是和 D.溶液Y中的阳离子主要是、Al、Fe 、H 【解析】 向蛇纹石试样中加入过量的盐酸,其中的MgO 、Al 、Fe溶解形成含 、Al 、Fe和的溶液Y,而不溶解形成沉淀X,溶液Y中加入过量NaOH溶液,将得到和沉淀,所以A 、C和D选项正确；向蛇纹石试样中加入过量的NaOH溶液，其中的Al和溶解形成和而MgO和不溶解形成沉淀,故B项不正确。 【答案】 B 4.和田玉在我国至少有7 000年的历史,也称为软玉,是我国玉文化的主体。和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐,某种和田玉的化学成分为有关叙述正确的是( ) A.其化学式改写为氧化物的形式为: B.它能够抵抗任何酸碱的腐蚀 C.其中铁元素的化合价为+3价 D.其中铁元素的化合价为+2价 【解析】 假设和田玉中铁元素的化合价为+x,根据化合物中正负化合价的代数和为零,可得:x即x=2,所以将其化学式改写为氧化物的形式为:2CaO3MgO2FeO8SiO2H2O。硅酸盐一般耐酸碱的腐蚀,但不是所有的酸碱都蚀它,如氢氟酸可以和其中的硅结合成气体,浓硝酸可以将其中所含的氧化成。 【答案】 D 5.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题: (1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下: 写出由纯制备高纯硅的化学方程式: 。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。遇水剧烈反应生成、HCl和另一种物质,配平后的化学反应方程式为 ;还原过程中若混入可能引起的后果是 。 (2)下列有关硅材料的说法正确的是 (填字母)。 A.碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥 B.氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承 C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料光导纤维 D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高 E.盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 (3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液,振荡。写出实验现象并给予解释 。 【解析】 中的Si呈+2价,而硅酸中的Si呈+4价在反应中表现出还原性,表现出氧化性的只能为从而确定另一种产物为。具有可燃性,若与按一定比例混合,遇明火可能会发生爆炸。 (2)A中,碳化硅化学性质稳定,但通常不用于生产耐高温水泥,而用于制造金刚砂和砂轮。D中,普通玻璃为混合物,其熔点并不太高。E中,盐酸不能溶解硅,不可能用它作单晶硅的抛光液。 (3)硅酸钠中的硅酸根离子,与氯化铵中的铵离子,相遇后相互促进水解,从而生成硅酸沉淀。 【答案】 (1) Si+3HCl 发生爆炸 (2)BC (3)有白色胶状沉淀生成,反应原理为 课后作业夯基(时间:45分钟,满分:100分) 一、选择题(本题包括5小题,每小题3分,共15分,每小题只有一个选项符合题目要求) 1.(xx江苏苏锡常镇四市联考高三模拟,1)化学与科学、技术、社会和环境密切相关。下列有关说法中错误的是 ( ) A.”海市蜃楼”是一种与光学和胶体性质相关的自然现象 B.食盐中掺入适量的碘酸钾因而可有效地抵抗核辐射 C.锂可用于制造质量轻、容电量大的可充电电池 D.高纯度硅是制造太阳能电极板材料之一 【解析】 食盐中掺入适量的碘酸钾,主要是为了补充人体所需要的碘。 【答案】 B 2.(xx北京市海淀区高三模拟,6)生活中处处有化学,下列表述不正确的是( ) A.燃煤时加入适量的石灰石可减少二氧化硫的排放 B.用于制作集成电路板的酚醛树脂是天然高分子化合物 C.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,是制备硅胶和木材防火剂的原料 D.控制工业废水和生活污水的排放可以有效地防止水体污染,改善水质 【解析】 用于制作集成电路板的酚醛树脂,是合成高分子化合物。 【答案】 B 3.(原创题)3000多年前,欧州腓尼基船员因在美丽的地中海沿岸的贝鲁斯河口旁生火野炊,无意中发现了生产玻璃的工艺。后来,生产玻璃的秘密被泄露出去,世界各地才相继进行生产。下列有关玻璃的说法不正确的是( ) A.玻璃在加热时能够熔化,说明玻璃有固定的熔点 B.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅 C.生产钾玻璃的主要原料是碳酸钾、石灰石和石英砂 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞,是为了防止黏性物质硅酸钠的生成 【解析】 玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅,属于玻璃态物质,是混合物,没有固定的熔点,A不正确,B正确。生产钠玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂,生产钾玻璃的主要原料则是碳酸钾、石灰石和石英砂,C正确。玻璃中的与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠,硅酸钠是无机黏合剂,能将玻璃塞与瓶口黏合,故D正确。 【答案】 A 4.(xx浙江温州高三模拟,7)青石棉是一种致癌物质,其化学式为化学组成可表示为:。青石棉用稀硝酸溶液处理时,还原产物只有NO,下列说法正确的是( ) A.青石棉不属于硅酸盐原料 B.青石棉中含有一定量的石英晶体 C.青石棉属于新型无机非金属材料 D.1 mol青石棉能使1 mol稀硝酸被还原 【解析】 由青石棉的化学式可知,1 mol青石棉中含有3 mol二价Fe,被硝酸氧化成失去3 mol ;硝酸被还原后,N元素由+5价降低为+2价,化合价降低3价,所以只需消耗1 mol 。 【答案】 D 5.工业生产的生石灰中常混有二氧化硅和石灰石。现将该生石灰样品溶于过量的盐酸中。然后在不断搅拌(必要时可以加热)的情况下,向反应混合液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量,如果纵坐标表示固体难溶物的质量(m),横坐标表示所加入氢氧化钠溶液的体积(V),则下列图示正确的是 ( ) 【解析】 生石灰、二氧化硅和石灰石的混合物中加入过量盐酸,生石灰和石灰石溶解,二氧化硅不溶解。向反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液,NaOH首先与过量的盐酸发生反应,所以开始时固体难溶物的质量无变化,C、D两项错误;当酸耗完后开始溶解,发生反应的离子方程式为: ,依据两个方程式的系数关系可知1 mol (60 g)溶解,同时生成1 mol难溶物 g),难溶物的质量增加,待完全反应后,氯化钙与NaOH反应,生成氢氧化钙沉淀,所以沉淀质量不断增加,当钙离子全部生成沉淀后,再加入氢氧化钠,沉淀质量不变。 【答案】 B 二、不定项选择题（本题包括5小题，每小题7分，共35分，每小题有一个或两个选项符合题目要求）6.有关含硅物质用途的说法中,不正确的是( ) A.含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性,可用来制造耐酸设备 B.硅芯片的使用,大大减小了计算机的体积与质量,加快了计算速度 C.佩戴涂加氧化亚铜和溴化银的变色眼镜可保护眼睛免遭强光伤害 D.氧化铝陶瓷具有较高的硬度和耐磨性,可用来生产陶瓷发动机 【解析】 在玻璃中加入适量的溴化银和氧化铜的微小晶粒,经过适当热处理可以制成变色玻璃。 【答案】 C 7.(xx海南化学,9)”碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来”捕捉”其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。 下列有关该方法的叙述中正确的是( ) A.能耗大是该方法的一大缺点 B.整个过程中,只有一种物质可以循环利用 C.”反应分离”环节中,分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤 D.该方法可减少碳排放,捕捉到的还可用来制备甲醇等产品 【解析】 由题可知基本过程中有两个反应:二氧化碳与氢氧化钠反应,碳酸钙的高温分解,A选项正确;循环利用的应该有CaO和NaOH 两种物质,B选项错误;”反应分离”过程中分离物质的操作应该是过滤,C选项错误;D选项中甲醇工业上可用制备。 【答案】 AD 8.下列各物质的主要成分含硅酸盐的是( ) 石英玻璃 水玻璃 钢化玻璃 有机玻璃 硅芯片 玻璃钢 A. B. C. D. 【解析】 石英玻璃的成分为二氧化硅,有机玻璃的成分为聚酯类物质,硅芯片的成分为高纯硅,玻璃钢是由玻璃抽成丝、织成布,再涂上树脂制成。 【答案】 C 9.在石灰窑中烧制生石灰,1 mol 完全分解所需要的能量,可由燃烧0.453 mol碳来提供。设空气中体积分数为0.为0.79,则石灰窑产生的气体中的体积分数可能是( ) A.0.43B.0.46 C.0.49D.0.52 【解析】 燃烧0.453 mol碳需要 0.453 mol,由空气提供,则的物质的量为0.453 .704 mol。的体积分数为.46,B正确;实际生产中,需通入足量空气,则气体中会有过量的空气的体积分数也可能小于0.46。 【答案】 AB 10.向一定量的溶液中缓慢滴加稀盐酸,并不断搅拌。随着盐酸的加入,溶液中各离子数目也相应地发生变化。溶液中各离子数目与图中四条曲线的对应关系完全正确的是( ) a b c d A B C D 【解析】 分析过程中的化学反应,书写离子方程式: ,由此分析n不变,n一直增大,n减小,n先增大后减小,符合的只有C。 【答案】 C 三、非选择题(本题包括4小题,共50分) 11.(12分)(xx江苏苏北四市高三模拟,18)从废钯催化剂(该催化剂的载体为活性炭,杂质元素有铁、镁、铝、硅、铜等)中提取海绵钯(含Pd99.9%)的部分工艺流程如下: 将最后所得到的滤液,经过一定的操作后可得到海绵钯。 (1)废钯催化剂经烘干后,再在800 的高温下焙烧,焙烧过程中需通入足量空气的原因是 ;焙烧时钯转化为氧化钯(PdO),则甲酸还原氧化钯的化学方程式为 。 (2)钯精渣中钯的回收率高低主要取决于王水溶解的操作条件,已知反应温度、反应时间和王水用量对钯回收率的影响如图1图3所示,则王水溶解钯精渣的适宜条件为 、 、 。 (3)王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比13混合而成的,王水溶解钯精渣的过程中有化合物A和一种无色、有毒气体B生成,并得到滤渣。气体B的分子式 ;滤渣的主要成分是 。 经测定,化合物A由3种元素组成,有关元素的质量分数为Pd:42.4%,H:0.8%,则A的化学式为 。 【解析】 钯催化剂的载体为活性炭,为除去活性炭,需通入足量的空气。从坐标图像中可以看出,为使钯的回收率高,温度、时间、质量比依次为80-90 (或90 左右)、反应时间约为8 h、钯精渣与王水的质量比为18。王水溶解钯精渣时,无色有毒气体只能为NO,不可能为黄绿色的。只有不溶于王水,所以滤渣为。A中除含Pd、H外,还应含有Cl,其含量为56.8%。 【答案】 (1)使活性炭充分燃烧而除去 PdO+HCOOH (2)8090 (或90 左右)、反应时间约为8 h、钯精渣与王水的质量比为18 (3)NO 或其他合理答案) 12.(14分)(xx江苏盐城高三模拟,18)氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物。已知硅的熔点是1420,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。)合成氮化硅的主要工艺流程如下: (1)净化和时,铜屑的作用是: ;硅胶的作用是 。 (2)在氮化炉中 H=-727.5 kJ开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度: ;体系中要通入适量的氢气是为了 。 (3)X可能是 (选填”盐酸”“硝酸”“硫酸”“氢氟酸”)。 (4)如何说明氮化硅产品已用水洗干净? 。 (5)用硅粉作硅源、叠氮化钠作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为: 。 【解析】 分析流程图时,我们需依据工业生产的目的,明确各步操作的原理。工业生产的主要反应: 在此之前,需制备纯净的所以前面三步是除去氮气中的杂质及加酸洗涤的目的是除去氮化硅中混有的金属氧化物及铜屑,因此加入的酸必为稀硝酸。 【答案】 (1)除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气 (2)这是放热反应,防止局部过热,导致硅熔化熔合成团,阻碍与的接触 将体系中的氧气转化为水蒸气,而易被除去 (若答将整个体系中空气排尽也可得分) (3)硝酸 (4)洗涤后的滤出液呈中性 +4Na 13.(12分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450500 ),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图: 相关信息如下: a.四氯化硅遇水极易水解; b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物; c.有关物质的物理常数见下表: 物质 沸点/ 57.7 12.8 315 熔点/ -70.0 -107.2 升华温度/ 180 300 162 请回答下列问题: (1)写出装置A中发生反应的离子方程式 。 (2)装置A中g管的作用是 ;装置C中的试剂是 ;装置E中的h瓶需要冷却的理由是 。 (3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是 (填写元素符号)。 (4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成再用标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是: 滴定前是否要滴加指示剂? (填”是”或”否”),请说明理由 。 某同学称取5.000 g残留物,经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL试样溶液,用1. 标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质量分数是 。 【解析】 制备四氯化硅的原料为和Si。A为的制备装置,B、C为除杂装置。先用B除去HCl,再用C(浓硫酸)除去水蒸气。通入粗硅中反应,用冷水将产物冷凝即可。 (1)制取氯气用浓盐酸和在加热条件下反应。 (2)g管是将分液漏斗与烧瓶相连,则它们中的压强是相等的,这样便于盐酸能顺利滴下。的沸点很低,只有57.7 ,而反应的温度达几百度,故需要冷凝收集。 (3)从物质的物理性质表可发现、升华温度比的沸点高,故残留物中应有Al、P、Cl元素。 (4)由于高锰酸钾溶液本身是紫红色的,与反应时,可以褪色,故可以兼作指示剂。根据方程式可以找出关系, - n 0.020 mol。 w%=4.480%。 【答案】 (2)平衡压强 浓硫酸 使冷凝 (3)Al、P、Cl (4)否 溶液自身可作指示剂 4.480% 14.(12分)已知高温下能发生如下反应:Si+CSiC 。现有石英砂和炭粉的混合物a mol,在高温电炉中隔绝空气充分反应,反应完全后,冷却得到残留固体。 (1)写出可能发生反应的化学方程式 、 。 (2)若石英砂与混合物的物质的量之比为x (1/4x1/3) ,试求:残留固体的成分及物质的量(注:残留固体的物质的量用a、x表示)。 【解析】 因为发生的反应都为二氧化硅与碳的反应,所以我们应从x出发,确定二者的物质的量之比为12和13的两个特殊点上发生的反应。反应确定后,计算就显得简单了。 【答案】 Si+2CO SiC+2CO (2)Si,物质的量为(4x-1)a mol;SiC,物质的量为(1-3x)a mol