2019高考化学总复习 第三章 金属及其化合物 课时作业10 碳、硅及无机非金属材料 新人教版.doc

课时作业10碳、硅及无机非金属材料一、选择题1下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()ACO2、SiO2对应的含氧酸分别是H2CO3、H2SiO3B常温下CO2和SiO2均能与Na2CO3溶液反应CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物DCO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：CO2、SiO2均为酸性氧化物，对应的酸分别是H2CO3、H2SiO3；CO2与Na2CO3溶液在常温下发生反应，但SiO2只有在高温条件下才与Na2CO3固体发生反应；CO2由分子构成，SiO2由硅、氧原子按12比例构成。故正确答案为A。答案：A2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：Na2SiO3是强电解质，应拆成Na、SiO，且应生成HCO，A错；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。答案：D3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的玻璃管且加热CCO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶DNa2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤解析：A项，SiO2、Al2O3均与NaOH反应；C项，Na2CO3溶液也吸收CO2；D项，CO2与Na2CO3溶液也反应。答案：B4下列变化中，不能一步实现的是()ANa2SiO3H2SiO3 BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3 DSiO2Na2SiO3解析：Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。答案：C5蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3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SiO2B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Fe2O3C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Fe(OH)3和Mg(OH)2D溶液Y中的阳离子主要是Mg2、Al3、Fe3、H解析：向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2、Al3、Fe3和H的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入过量NaOH溶液，将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B错误。答案：B6下列溶液中通入大量的CO2气体一定会产生浑浊的是()氯化钙溶液 澄清的石灰水碳酸钠溶液 偏铝酸钠溶液硅酸钠溶液 次氯酸钙溶液A BC D解析：本题考查CO2的性质，常见酸酸性强弱的比较。HCl是强酸，H2CO3是弱酸，CO2气体通入氯化钙溶液中不会生成碳酸钙沉淀，不符合题意；少量CO2气体通入澄清的石灰水中会生成碳酸钙沉淀，CO2过量时生成能溶于水的碳酸氢钙，不符合题意；CO2与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，不一定会产生浑浊，不符合题意；CO2气体通入偏铝酸钠溶液中，会生成氢氧化铝沉淀，符合题意；H2CO3的酸性强于H2SiO3的，CO2通入硅酸钠溶液中，会生成H2SiO3沉淀，符合题意；H2CO3的酸性比HClO的酸性强，CO2通入次氯酸钙溶液中，生成碳酸钙，CO2过量时生成能溶于水的碳酸氢钙，不符合题意。综上所述，通入大量的CO2气体一定会产生浑浊的是。答案：C7下列说法中正确的是()A单质氧化物酸或碱盐，硅单质可以按上述关系进行转化B若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系C二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D青花瓷胎体的原料为高岭土Al2Si2O5(OH)4，若以氧化物形式可表示为Al2O3SiO2H2O解析：本题考查硅及其化合物的性质与转化。A项，Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物酸或碱”不能实现，错误；B项，bc，ca均不能通过一步反应实现，错误；C项，二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，正确；D项，硅酸盐可以用氧化物的形式表示，Al2Si2O5(OH)4可表示为Al2O32SiO22H2O，错误。答案：C8如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示的转化都是氧化还原反应解析：SiO2是酸性氧化物，A错误；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。答案：C9金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO23CSiC2CO，下列有关说法中正确的是()A该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂是CB该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为12C该反应中每生成1 mol SiC转移12 mol电子D该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为12解析：反应产物SiC中Si、C的化合价分别为4、4，所以SiO2既不是氧化剂，也不是还原剂；碳元素从0价转变为4价(SiC)和2价(CO)，其中CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为21；根据化学方程式，知该反应中每生成1 mol SiC，转移4 mol电子。答案：D10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步骤中生成或消耗1 mol Si，转移2 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 )，可通过蒸馏提纯SiHCl3解析：应生成CO，A错误；转移电子数为4 mol，B错误；Si也能与HF反应，C错误。答案：D11某合金材料含铁和硅，研磨后取等量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀NaOH溶液中，放出等量的H2，则该材料中铁和硅的关系正确的是()A物质的量之比为11 B物质的量之比为12C质量之比为41 D质量之比为21解析：合金材料(含铁和硅)分别投入足量稀盐酸、足量的稀NaOH溶液中，发生的反应为Fe2HCl=FeCl2H2、Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。由题意可知，等量的合金材料样品分别与足量稀盐酸、足量的稀NaOH溶液反应，放出等量的H2，则有n(Fe)2n(Si)，即n(Fe)/n(Si)21，从而可知m(Fe)/m(Si)(256)(128)41。答案：C12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SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析：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，SiO2中，硅元素的化合价是4价，Na2SiO3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，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不属于复分解反应，错误。答案：A二、非选择题13硅是带来人类文明的重要元素之一，在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)工业上生产粗硅的反应有：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的物质的量之比为_。(2)工业上制取纯硅和氮化硅的方法如下：其中NH中各元素的化合价与NH3中的相同。请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：a整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式_。H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。b图示、的变化中，属于氧化还原反应的是_。c在反应中，3 mol Si(NH2)4在高温下分解可得1 mol氮化硅粉末和8 mol NH3，则氮化硅的化学式为_。(3)工业上还可以在二氧化碳氛围中利用金属钠还原二氧化硅在较低的温度下得到硅，同时生成一种盐X。写出此种方法制备硅的化学反应方程式_。(4)常温下，SiCl4为液态，沸点为57.6 ，在空气中产生白色烟雾。制备高纯度硅的中间产物SiCl4中溶有液态杂质，若要得到高纯度SiCl4，应采用的方法是_；用化学方程式及必要文字解释SiCl4在空气中产生白色烟雾的原因为_。解析：本题以硅及其化合物为载体，考查元素化合物的知识，意在考查考生应用知识解决实际问题的能力。(1)根据反应SiO22CSi(粗)2CO，SiO23CSiC2CO，生成1 mol Si需C为2 mol、SiO2为1 mol，生成1 mol SiC需C为3 mol、SiO2为1 mol，产品中Si与SiC的物质的量之比为11时，参加反应的C和SiO2的物质的量之比为52。(2)a.化学方程式为SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2。b.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。c.由质量守恒可知3 mol Si(NH2)4在高温下分解可得1 mol Si3N4和8 mol NH3。(3)在二氧化碳氛围中通过利用金属钠来还原二氧化硅可在较低的温度下得到硅，同时生成碳酸钠，化学方程式为SiO24Na2CO2=2Na2CO3Si。(4)由SiCl4的沸点低的性质可以选择蒸馏的方法纯化，但因为SiCl4能够水解，所以必须选择无水(无水蒸气)的环境进行该操作；SiCl4在空气中与水蒸气反应生成H2SiO3和HCl，产生白色烟雾。答案：(1)52(2)a.SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3bcSi3N4(3)SiO24Na2CO2=2Na2CO3Si(4)干燥条件下蒸馏SiCl43H2O=H2SiO34HCl，产生白色烟雾14如图是一些常见元素的单质或化合物之间的转化关系(溶液中的水及部分反应物或生成物未标出)。A、E是空气的两种主要成分；反应是在1 500 隔绝空气的条件下发生的，其中生成物D是单质。C是由两种元素组成的新型材料，且和SiC具有相同的价电子数和原子数，J是一种能引起温室效应的气体，K是两性化合物，反应、用于工业上生产H。请回答下列问题：(1)A的电子式：_；I的化学式：_；H的化学式：_。(2)写出反应的化学方程式：_ _。(3)写出反应的离子方程式(J少量)：_。写出反应的离子方程式：_。(4)B和SiC的纳米级复合粉末是新一代大规模集成电路理想的散热材料，反应是科学家研究开发制备该纳米级复合材料的最新途径。已知：B由Si及另外两种元素组成，且Si与另外两种元素的物质的量之比均为14。请写出反应的化学方程式：_。解析：本题主要考查了碳、硅、铝、氮及其化合物的性质，意在考查考生通过运用相关化学知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。根据已知信息可推测J为CO2，D为C(碳)，K为Al(OH)3，I为NaAlO2，F为NH3，E为O2，G为NO，H为HNO3，A为N2，结合(4)中信息知B为Al4SiC4，故C为AlN。(2)反应为NH3的催化氧化反应：4NH35O24NO6H2O。(3)反应为向NaAlO2溶液中通入CO2的反应，离子方程式为CO22AlO3H2O=2Al(OH)3CO；反应为AlN在碱性溶液中的水解反应，离子方程式为AlNH2OOH=AlONH3。(4)反应的化学方程式为Al4SiC42N24AlNSiC3C。答案：(1)NNNaAlO2HNO3(2)4NH35O24NO6H2O(3)CO22AlO3H2O=2Al(OH)3COAlNH2OOH=AlONH3(4)Al4SiC42N24AlNSiC3C15某实验小组设计了如图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COPdCl2H2O=CO22HClPd(产生黑色金属钯粉末，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)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为_。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_。解析：(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验前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装置作安全瓶，防止倒吸。(3)碳与二氧化硅反应可能生成CO也可能生成CO2，所以C装置用来检验CO2，D装置用来检验CO，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CO2又有CO，由于两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO24C2CO22CO3Si。(4)CO有毒，不能直接排放到空气中，而该装置缺少尾气吸收装置吸收未反应的CO。(5)n(SiO2)0.3 mol，n(C)0.7 mol，充分反应后收集到0.6 mol气体，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则有：SiO2 2C 2COSi0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 molSiCSiC1 1 10.1 mol 0.1 mol 0.1 mol故Si和SiC的物质的量之比为0.2 mol0.1 mol21。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，将CO2气体通入硅酸钠溶液，发生反应CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3，溶液变浑浊，说明酸性H2CO3H2SiO3。答案：(1)将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气等对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO24C2CO22CO3Si(4)缺少尾气吸收装置(5)21(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸16三氯氢硅是制备多晶硅、单晶硅的重要原料。在加热条件下，粗硅与氯化氢气体反应生成三氯氢硅，以下是实验室制备三氯氢硅的装置示意图：已知： 熔点()沸点()化学性质SiHCl312633遇水强烈水解SiCl47058遇水强烈水解(1)仪器a的名称是_。(2)装置A中的试剂是_，其作用是_。(3)装置B中的玻璃管内装有粗硅，加热时发生的主要反应的化学方程式为_ _。(4)装置C中冰水的作用是_ _，装置D的干燥管中盛有碱石灰，其作用是_。(5)这种方法得到的SiHCl3中含有少量SiCl4，对SiHCl3进行提纯的操作方法是_ _。解析：本题考查化学综合实验，意在考查考生对化学实验基本方法和技能的掌握情况。(1)根据仪器a的结构特点及在装置图中的位置可知，a为圆底烧瓶。(2)由表格中提供的信息可知，反应物中不能混有水分，故装置A是干燥装置，对HCl气体进行干燥应选用浓硫酸。(3)Si与HCl在加热条件下发生氧化还原反应生成SiHCl3和H2。(4)生成物SiHCl3的沸点低，以气体的形式逸出，故用冰水使之冷却液化；碱石灰的作用：吸收尾气和防止空气中的水蒸气进入。(5)SiHCl3和SiCl4的沸点不同，可以采用蒸馏法进行提纯。答案：(1)圆底烧瓶(2)浓硫酸干燥HCl(3)Si3HClSiHCl3H2(4)冷却生成物，使之液化吸收未反应的HCl和空气中的水蒸气(5)蒸馏