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第10讲无机非金属材料的主角碳、硅A组基础题组1.下列我国古代优秀艺术作品中,所用材料不属于无机非金属材料的是()ABCD商代后母戊鼎新石器时代人面鱼纹彩陶盆明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶三国青瓷羊形烛台2.(2017北京海淀期中,2)下列说法不正确的是()A.钠、钾着火时,不能用泡沫灭火器灭火B.氧化铝是冶炼金属铝的原料,也是较好的耐火材料C.石英是制造光导纤维的原料,也是常用的半导体材料D.在汽车尾气系统中装催化转化器,可降低尾气中CO、NOx等的排放量3.(2017北京东城二模,6)能源是人类生存和发展的基础。下列能源的开发和利用过程中不涉及化学反应的是()A.太阳能热水器B.火力发电C.发动机中燃料燃烧D.中国古代制陶4.(2017北京东城期末,1)材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。下列物品所用材料的主要成分是有机高分子化合物的是()5.(2018北京密云阶段测试)下列关于硅及其化合物的说法不正确的是()A.水玻璃可用作木材防火剂B.硅是制造光导纤维的材料C.硅是制造太阳能电池的常用材料D.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素6.(2017北京西城期末,17)C、Si是构成无机非金属材料的重要元素。(1)Si在周期表中的位置为。(2)为比较C、Si的非金属性,某同学设计了如下实验:装置中盛放的试剂是,装置中发生反应的离子方程式是。(3)SiC是一种重要的高温耐磨材料。SiC中,C元素显(填“正”或“负”)化合价,从原子结构角度解释原因:。7.(2017北京朝阳期中,17)硅材料是微电子工业和太阳能发电的基础材料,以二氧化硅为原料制备纯硅的方法主要有热还原法和熔盐电解法等。(1)非金属热还原法:工业上以石英砂(含SiO2)、焦炭为原料,高温熔炼制得工业硅。流程如下:石英砂粗硅SiCl4纯硅卤素(X2)都能与Si反应生成SiX4 ,从原子结构角度解释原因:。中事实不能作为“碳的非金属性比硅强”的证据,理由是。(2)金属热还原法:实验室中可将金属镁与足量二氧化硅的微细粉末混合加热而制得硅。流程如下:SiO2粗硅纯硅中发生反应的化学方程式是。已知:.Si在常温下很难被氢氟酸腐蚀。.MgF2(氟化镁)难溶于水和氢氟酸。请设计中分离提纯的实验: (按上图形式呈现)。(3)熔盐电解法:采用CaCl2为熔盐体系,由SiO2直接电解制得纯硅。装置图如下:判断N为电源正极的理由是 。制得硅的电极反应式为。B组提升题组8.(2018北京海淀期中)下列关于硅及其化合物的说法不正确的是()A.高纯硅具有良好的半导体性能,可制成硅芯片、光电池、光导纤维等B.二氧化硅能与氢氟酸反应,可用氢氟酸蚀刻玻璃C.向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有不溶物生成,实验室可用该方法制备硅酸D.“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂9.(2017北京西城期末,15)将气体a通入溶液b中,始终无明显变化的是()气体a溶液bACl2NaBrBCO2CaCl2CSO2Ba(NO3)2DNO2FeSO410.(2017北京朝阳一模,26)我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。从含铅废料(PbSO4、PbO2、PbO等)中回收铅,实现铅的再生,意义重大。一种回收铅的工艺流程如下:(1)铅蓄电池放电时,PbO2作极。(2)过程,已知:PbSO4、PbCO3的溶解度(20 )曲线见图1;Na2SO4、Na2CO3的溶解度曲线见图2。根据图1写出过程的离子方程式:。生产过程中的温度应保持在40 。若温度降低,PbSO4的转化速率下降。根据图2,解释原因:.温度降低,反应速率降低;.(请你提出一种合理解释)。若生产过程中温度低于40 ,所得固体中含有较多Na2SO4杂质,原因是。(3)过程,发生反应2PbO2+H2C2O4 2PbO+H2O2+2CO2。实验中检测到有大量O2放出,推测PbO2氧化了H2O2,通过实验证实了这一推测。实验方案是。(已知:PbO2为棕黑色固体;PbO为橙黄色固体)(4)过程,将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液。电解Na2PbCl4溶液,生成Pb,如图3。图3阴极的电极反应式是。电解一段时间后,Na2PbCl4浓度极大下降,为了恢复其浓度且实现物质的循环利用,阴极区采取的方法是。11.(2017北京理综,26)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:钛精矿粗TiCl4纯TiCl4资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/58136181(升华)3161 412熔点/-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶难溶(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)H2=-220.9 kJmol-1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:。氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据下图判断:CO2生成CO反应的H0(填“”“随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液MgCl2、AlCl3、FeCl3(2)SiCl4高于136 ,低于181 解析(1)将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,H0。在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136 以上,181 以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。12.答案(1)增大盐酸浓度、加热、将废料粉碎(合理答案均可)(2)In2O3+6H+2In3+3H2O(3)同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱(还原性减弱)(4)除去a、b两种滤渣中的锡和锌(5)解析(1)影响化学反应速率的因素包括温度、浓度、压强、催化剂、接触面积等,本题中可以从温度、浓度、接触面积三个角度作答;(2)In2O3与盐酸反应的离子方程式为In2O3+6H+2In3+3H2O;(3)两种元素都在第五周期,铟的族序数更小且与酸反应更剧烈,而锡为两性金属,得出铟的金属活动性强于锡,步骤中加入过量铟后发生的反应为2In+3Sn2+2In3+3Sn,以除去溶液中的Sn2+,故加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+的原因为同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱(还原性减弱);(4)根据表格中信息和流程图可知,Sn和Zn都能与NaOH溶液反应,分别形成SnO22-和ZnO22-(类似Al和NaOH溶液的反应),与不和碱反应的In分离,达到提纯In的目的;故步骤和中NaOH溶液的作用是除去a、b两种滤渣中的锡和锌。
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