高考化學一輪復習訓練第4章第1節(jié)無機非金屬材料的主角硅

第四章第一節(jié)[A組·基礎練習]1．(2020·安徽六校聯(lián)考)化學與生產和生活密切相關。下列有關說法正確的是()A．古代記載文字的器物——甲骨，其主要成分是蛋白質B．工藝裝飾材料——天然水晶，屬于硅酸鹽產品C．第五形態(tài)的碳單質——碳納米泡沫，與石墨烯互為同分異構體D．秸稈經加工處理成具有吸水性的材料——植物纖維，可用作食品干燥劑【答案】D2．(2020·山東泰安第四中學期中)據(jù)報道，科學家已經研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根頭發(fā)的二十萬分之一。如下圖所示，這種碳膜片形狀如蜂巢，是由碳原子構成的六邊形單元向外延展而成。下列有關碳膜片的說法中，正確的是()A．碳膜片屬于一種新型的化合物B．碳膜片與石墨的結構相同C．碳膜片與C60互為同素異形體D．碳膜片在氧氣中完全燃燒的產物和碳在氧氣中完全燃燒的產物不同【答案】C【解析】碳膜片和石墨都是由碳原子構成的單質，但是碳膜片與石墨的結構不同，A、B錯誤；碳膜片在氧氣中完全燃燒的產物和碳在氧氣中完全燃燒的產物相同，完全燃燒的產物都是二氧化碳，D錯誤。3．(2020·華中師范大學附中質量測評)碳元素是自然界中與人類關系最密切的元素之一，金剛石、石墨和石墨烯是碳元素常見的同素異形體。下列與碳元素相關的說法錯誤的是()A．金剛石是自然界中硬度最大的天然材料B．石墨在一定條件下轉化成金剛石是化學變化C．石墨烯屬于烯烴，能夠發(fā)生加成反應D．碳纖維質輕、強度大，可作為航空器材的結構材料【答案】C【解析】石墨烯為碳單質，不屬于烯烴，C錯誤。4．(2019·四川成都模擬)下列說法正確的是()A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產品B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強D．2MgO·SiO2中的酸根陰離子為SiOeq\o\al(2－,4)【答案】B【解析】水晶、瑪瑙不是硅酸鹽工業(yè)產品，A錯誤；只能得出在高溫的條件下硅酸鈉比碳酸鈉穩(wěn)定的結論，C錯誤；酸根陰離子應為SiOeq\o\al(4－,4)，D錯誤。5．下列說法不正確的是()A．SiO2能與HF反應，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料，化學式為Si3N4D．石英是良好的半導體材料，可以制成光電池，將光能直接轉化成電能【答案】D6．用四種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應關系錯誤的是()選項操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁不消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁BaCl2溶液【答案】D【解析】由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而會析出NaHCO3晶體，A正確；H2SiO3與CO2不反應，渾濁不會消失，B正確；CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色，C正確；CO2不與BaCl2反應生成BaCO3沉淀，D錯誤。7．(2020·安徽合肥高級中學期末)某同學用下圖所示的裝置及藥品進行酸性強弱比較的實驗，下列說法不正確的是()A．①和②中發(fā)生的反應均為復分解反應B．向Na2SiO3飽和溶液中滴入酚酞溶液無明顯現(xiàn)象C．一段時間后②中有膠凍狀物質生成D．該實驗能證明酸性強弱的順序是硫酸＞碳酸＞硅酸【答案】B【解析】硅酸鈉溶液屬于強堿弱酸鹽，水溶液顯堿性，滴入酚酞變紅，B錯誤。[B組·提高練習]8．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質是()A．Na2SiO3 B．Na2CO3，Na2SiO3C．Na2CO3，SiO2 D．SiO2【答案】A【解析】將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3；高溫灼燒時發(fā)生反應：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，各反應物存在如下關系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～Na2SiO3，由上述關系可知，最后所得固體物質是Na2SiO3，故選A。9．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產等領域。如圖是用稻谷殼為基本原料制取水玻璃的工藝流程：下列說法錯誤的是()A．若是在實驗室中進行操作B、操作D，則均需要用到玻璃棒B．反應器中的離子方程式為2OH－＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OC．操作C可提高原料的利用率D．操作A為稻殼在空氣中充分燃燒【答案】D【解析】操作B為過濾、操作D為蒸發(fā)濃縮，A正確；由稻殼灰成分及操作B后得Na2SiO3溶液知B正確；洗滌液中含有Na2SiO3，循環(huán)利用可提高硅的利用率，C正確；操作A若為充分燃燒，則C會轉化為CO2，D錯誤。10．(2019·湖北荊州月考)某實驗小組設計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產物的成分進行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應的化學方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd(產生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實驗時要通入足夠長時間的N2，其原因是_________________________________。(2)裝置B的作用是____________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為________________、______________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經檢測兩氣體產物的物質的量相等，則該反應的化學方程式為___________________________________。(4)該裝置的缺點是______________________。(5)資料表明，上述反應在焦炭過量時會生成副產物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反應后收集到標準狀況下的氣體13.44L，假定氣體產物只有CO，固體產物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質的量之比為________。(6)設計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強：__________________________________________。【答案】(1)要用氮氣將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對實驗產生干擾(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)沒有尾氣處理裝置將CO吸收(5)2∶1(6)向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸【解析】(3)根據(jù)質量守恒，碳與二氧化硅反應可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置是用來檢驗有沒有二氧化碳生成，D裝置是用來檢驗一氧化碳，所以裝置C、D中所盛放試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，由于檢測到兩氣體產物的物質的量相等，根據(jù)質量守恒可寫出化學方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，而該裝置沒有吸收CO的尾氣處理裝置。(5)18gSiO2的物質的量為eq\f(18g,60g/mol)＝0.3mol，8.4g焦炭的物質的量為eq\f(8.4g,12g/mol)＝0.7mol，充分反應后收集到標準狀況下13.44LCO的物質的量為eq\f(13.44L,22.4L/mol)＝0.6mol，則參與形成SiC的碳的物質的量為0.1mol，若固體產物只有Si和SiC，則有：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si0.3mol0.6mol0.6mol0.3mol剩余C的物質的量為0.1mol，Si＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC0.1mol0.1mol0.1mol故得到Si和SiC的物質的量之比為(0.3mol－0.1mol)∶0.1mol＝2∶1。(6)驗證碳酸、硅酸的酸性強弱可利用強酸制弱酸的原理，證明酸性：H2CO3＞H2SiO3。11．硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、硬度大、化學性質穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學氣相沉積法，在H2的保護下，使SiCl4與N2反應生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應的化學方程式：____________________。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：①凈化N2和H2時，銅屑的作用是________________________，硅膠的作用是__________。②在氮化爐中發(fā)生反應3SiO2(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)＋3O2(g)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，開始時，嚴格控制氮氣的流速以控制溫度的原因是____________________；體系中要通入適量的氫氣是為了____________________。③X可能是________(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。(3)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：①整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應，寫出該反應的化學方程式：____________________。②假設每一輪次制備1mol純硅，且生產過程中硅元素沒有損失，反應Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應Ⅱ中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產中，補充投入HCl和H2的物質的量之比是________?！敬鸢浮?1)3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl(2)①除去原料氣中的氧氣除去生成的水蒸氣②該反應是放熱反應，防止局部過熱，導致硅熔化成團，阻礙與N2的接觸將體系中的氧氣轉化為水蒸氣，使氧氣易被除去(或將整個體系中空氣排盡)③硝酸(3)①SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑②5∶1【解析】(1)根據(jù)原子守恒可寫出化學方程式3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧氣和水蒸氣都能腐蝕氮化硅，而氮氣和氫氣中含有水蒸氣和氧氣，所以銅屑的作用是除去氧氣，硅膠的作用是除去水蒸氣。②因為該反應是放熱反應，如果溫度過高，局部過熱，會導致硅熔化成團，阻礙與N2的接觸；通入氫氣能將體系中的氧氣轉化為水蒸氣，而易被除去。③由于工業(yè)用硅中含有銅的氧化物，在反應中氧化銅