課時規(guī)范練12碳硅無機(jī)非金屬材料環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)

課時規(guī)范練12碳、硅無機(jī)非金屬材料環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)基礎(chǔ)鞏固1.(2020天津?qū)W業(yè)水平等級考適應(yīng)性測試)下列“中國制造”所用的材料屬于無機(jī)非金屬材料的是()A.宇航服所用聚酯纖維B.“天眼”反射面板所用鋁合金C.港珠澳大橋所用水泥D.“蛟龍?zhí)枴彼免伜辖?.(2020華中師大一附中質(zhì)量測評)碳元素是自然界中與人類關(guān)系最密切的元素,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(guān)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(zhuǎn)化成金剛石是化學(xué)變化C.石墨烯屬于烯烴,能夠發(fā)生加成反應(yīng)D.碳纖維質(zhì)輕、強(qiáng)度大,可作為航空器材的結(jié)構(gòu)材料3.(2020湖南長沙七校聯(lián)考)化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān),下列說法正確的是()A.全球首段光伏高速公路亮相濟(jì)南,光伏發(fā)電所用電池板主要材料是二氧化硅B.《物理小識》記載“青礬(綠礬)廠氣熏人,衣服當(dāng)之易爛,栽木不茂”,青礬廠氣是CO和CO2C.平昌冬奧會“北京8分鐘”主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)用石墨烯制作發(fā)熱服飾,說明石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料D.《本草綱目》描述“冬月灶中所燒薪柴之灰,令人以灰淋汁,取堿浣衣”,其中的堿是K2CO34.(2020黑龍江牡丹江第一高級中學(xué)期末)硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質(zhì)。下列說法正確的是()A.某硅酸鹽的化學(xué)式為KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示B.水玻璃是純凈物,可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽D.高純硅可用于制造光導(dǎo)纖維,高純二氧化硅可用于制造太陽能電池5.《天工開物》記載:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,擇取無砂粘土而為之”,“凡坯既成,干燥之后,則堆積窯中燃薪舉火”“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色),與造磚同法”。下列說法錯誤的是()A.粘土是制磚瓦和水泥的主要原料B.“燃薪舉火”使粘土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化C.沙子的主要成分為硅酸鹽D.泥坯燒制后自然冷卻成紅瓦,澆水冷卻成青瓦6.(2020廣東清遠(yuǎn)第一中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校月考)將過量CO2分別通入①CaCl2溶液,②Na2SiO3溶液,③Ca(OH)2溶液,④飽和Na2CO3溶液,⑤NaAlO2溶液,最終溶液變渾濁的是()A.①②⑤ B.②④⑤ C.②③⑤ D.②③④7.(2020福建泉州第十六中學(xué)期中)多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡易過程?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.硅粉與HCl在300℃時反應(yīng)生成1molSiHCl3氣體和H2,放出225kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。SiHCl3的電子式為。

Ⅱ.將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法,對應(yīng)的反應(yīng)依次為:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)氫化過程中所需的高純度H2可用惰性電極電解KOH溶液制備,寫出產(chǎn)生H2的電極名稱(填“陽極”或“陰極”),該電極的電極反應(yīng)為。

(2)反應(yīng)③的ΔH3=(用ΔH1和ΔH2表示)。

(3)由粗硅制備多晶硅過程中循環(huán)使用的物質(zhì)除SiCl4、SiHCl3和Si外,還有(填分子式)。

能力提升8.(雙選)(2020安徽肥東縣高級中學(xué)調(diào)研)化學(xué)家Seidel指出Si與NaOH溶液的反應(yīng)中首先是Si與OH反應(yīng)生成SiO44-,然后SiO44-迅速水解生成H4SiOA.原硅酸鈉(Na4SiO4)能迅速水解,且水解后使溶液呈堿性B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均屬于硅酸鹽產(chǎn)品C.2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl說明Cl的非金屬性強(qiáng)于SiD.半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到家庭”是指:將二氧化硅制成晶體硅9.(2020浙江7月選考,24)Ca3SiO5是硅酸鹽水泥的重要成分之一,其相關(guān)性質(zhì)的說法不正確的是()A.可發(fā)生反應(yīng):Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2OB.具有吸水性,需要密封保存C.能與SO2反應(yīng)生成新鹽D.與足量鹽酸作用,所得固體產(chǎn)物主要為SiO210.(2020河北辛集中學(xué)段考)空氣中的硫酸鹽會加劇霧霾的形成,我國科學(xué)家用下列實(shí)驗(yàn)研究其成因:反應(yīng)室底部盛有不同吸收液,將SO2和NO2按一定比例混合,以N2或空氣為載體通入反應(yīng)室,相同時間后,檢測吸收液中SO42-的含量反應(yīng)室載體吸收液SO4數(shù)據(jù)分析及結(jié)論①N2蒸餾水a(chǎn)ⅰ.b≈d>a≈cⅱ.若起始不通入NO2,則最終檢測不到SO②3%氨水b③空氣蒸餾水c④3%氨水d下列說法不正確的是()A.控制SO2和氮氧化物的排放是治理霧霾的有效措施B.反應(yīng)室①中可能發(fā)生反應(yīng):SO2+2NO2+2H2OH2SO4+2HNO2C.本研究表明,硫酸鹽的形成主要與空氣中O2有關(guān)D.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用銨態(tài)氮肥可能會加重霧霾的形成11.二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。該物質(zhì)易燃、有毒,與水接觸易水解,沸點(diǎn)為8.2℃。在銅催化作用下,HCl與硅在250~260℃反應(yīng)可以制得SiH2Cl2。(1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料,選用A裝置制取HCl,利用了濃硫酸的性。

(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為。

(3)按照氣體從左到右的方向,制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接順序?yàn)閍→()→()→()→()→()→()→()(填儀器接口的字母,其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的順序,前面裝置C中裝的藥品為,后面裝置C的作用為。

(5)反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外,還會生成H2和、等。

(6)新的制取SiH2Cl2的方法:往硅粉中先通入Cl2,在300~350℃反應(yīng)生成SiCl4,然后再與HCl在250~260℃反應(yīng),可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體順序相反,結(jié)果是(用化學(xué)方程式表示)。

12.(2020江西上饒?jiān)驴?光纖通信是光導(dǎo)纖維傳送信號的一種通信手段,合成光導(dǎo)纖維及氮化硅(一種無機(jī)涂層)的工藝流程如下:回答下列問題:(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2C+SiO2Si+2CO↑,其中還原劑為(填化學(xué)式),該反應(yīng)涉及的副反應(yīng)可能有(碳不足)C+SiO2Si+CO2↑和(碳足量)。

(2)經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下:組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸點(diǎn)/℃57.631.88.28512.575.5圖中“操作X”的名稱為;PCl3的電子式為。

(3)已知反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl,則反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為。若向一個2L恒容密閉容器中投入1molSiCl4和1molNH3,6min后反應(yīng)完全,則0~6min內(nèi),HCl的平均反應(yīng)速率為mol·L·min1。

拓展深化13.(2020福建師大附中期中)為更有效處理工業(yè)廢氣中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等,從而減少大氣污染,科學(xué)家不斷對相關(guān)反應(yīng)進(jìn)行研究嘗試。(1)按每年全國發(fā)電燃煤8億噸,煤中含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)以2%計(jì),若不經(jīng)過脫硫處理,則會有億噸SO2排放到大氣中(假設(shè)S全部轉(zhuǎn)化為SO2)。

(2)下列物質(zhì)中,能吸收SO2的有(填序號)。

a.氨水 b.酸性KMnO4溶液c.生石灰 d.Na2CO3溶液(3)某工廠采用(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合溶液A吸收廢氣中的SO2并制備(NH4)2SO3·H2O,過程如下:①“吸收”過程中,溶液中(NH4)2SO3和NH4HSO3物質(zhì)的量之比變(填“大”或“小”)。

②“制備”過程中,溶液B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

③檢驗(yàn)產(chǎn)品(NH4)2SO3·H2O中含有少量SO42-的方法如下:取少量產(chǎn)品加水溶解,((4)選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前較為成熟的煙氣脫硝技術(shù),其反應(yīng)原理主要為4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)ΔH=1627kJ·mol1①被NO氧化的NH3和被O2氧化的NH3的物質(zhì)的量之比為。

②氨氮比[n(NH3)n(NO)]會直接影響該方法的脫硝率。如圖為350℃時只改變氨氣的投放量,NO的百分含量與氨氮比的關(guān)系圖。當(dāng)n(NH課時規(guī)范練12碳、硅無機(jī)非金屬材料環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)1.C宇航服所用聚酯纖維為有機(jī)合成高分子材料,故A錯誤;“天眼”反射面板所用鋁合金屬于金屬材料,故B錯誤;港珠澳大橋所用水泥為硅酸鹽材料,屬于無機(jī)非金屬材料,故C正確;“蛟龍?zhí)枴彼免伜辖饘儆诮饘俨牧?故D錯誤。2.C金剛石是自然界中硬度最大的天然材料,故A正確;石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化成金剛石存在舊鍵斷裂和新鍵生成,該轉(zhuǎn)化過程是化學(xué)變化,故B正確;石墨烯為碳單質(zhì),不屬于烯烴,故C錯誤;碳纖維質(zhì)輕、強(qiáng)度大,可作為航空器材的結(jié)構(gòu)材料,故D正確。3.D光伏發(fā)電所用電池板的主要材料是晶體硅,A錯誤;題中所說的“青礬廠氣”,指的是煅燒硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)后產(chǎn)生的三氧化硫和二氧化硫;這類氣體遇水或濕空氣會生成硫酸、亞硫酸或具有腐蝕性的酸霧,B錯誤;石墨烯是非金屬材料,C錯誤;草木灰的主要成分是碳酸鉀,用水溶解時碳酸鉀水解導(dǎo)致溶液呈堿性,D正確。4.A硅酸鹽KAlSi3O8可用氧化物的形式表示成K2O·Al2O3·6SiO2,選項(xiàng)A正確;水玻璃為硅酸鈉的水溶液,屬于混合物,選項(xiàng)B錯誤;水晶的主要成分是二氧化硅,二氧化硅是氧化物,不是硅酸鹽,選項(xiàng)C錯誤;二氧化硅可用于制造光導(dǎo)纖維,高純硅可用于制造太陽能電池,選項(xiàng)D錯誤。5.CA項(xiàng),由“擇取無砂粘土而為之”,說明粘土是制磚瓦和水泥的主要原料,正確;B項(xiàng),“燃薪舉火”是提供高溫的環(huán)境,使粘土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化,正確;C項(xiàng),沙子的主要成分為二氧化硅,錯誤;D項(xiàng),粘土中有一定量的鐵元素,泥坯燒制后自然冷卻成紅瓦(含氧化鐵),澆水冷卻時碳與水反應(yīng)得到CO和H2,可將三價鐵還原為二價亞鐵,形成青瓦,正確。6.B①碳酸酸性比鹽酸弱,CO2與CaCl2溶液不會反應(yīng),不變渾濁;②碳酸酸性比硅酸強(qiáng),過量的CO2與Na2SiO3溶液反應(yīng):2CO2+Na2SiO3+2H2O2NaHCO3+H2SiO3↓,變渾濁;③酸性氧化物能與堿反應(yīng),過量的CO2與Ca(OH)2反應(yīng):Ca(OH)2+2CO2Ca(HCO3)2,不變渾濁;④過量的CO2通入飽和Na2CO3溶液中發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3↓,因?yàn)樘妓釟溻c溶解度比碳酸鈉小,變渾濁;⑤過量的CO2通入NaAlO2溶液中發(fā)生反應(yīng):CO2+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3,變渾濁。7.答案Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=225kJ·mol1·Ⅱ.(1)陰極2H2O+2eH2↑+2OH(2)ΔH2ΔH1(3)HCl、H2解析Ⅰ.根據(jù)題意,硅粉與HCl在300℃反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)ΔH=225kJ·mol1;SiHCl3中所有原子達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),其電子式為

··Ⅱ.(1)根據(jù)電解原理,陰極上產(chǎn)生H2,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2eH2↑+2OH。(2)根據(jù)蓋斯定律,由②①得到反應(yīng)③,即ΔH3=ΔH2ΔH1。(3)根據(jù)流程可知,循環(huán)使用的物質(zhì)除SiCl4、SiHCl3和Si外,還有HCl、H2。8.AD原硅酸鈉(Na4SiO4)是強(qiáng)堿弱酸鹽,水解后使溶液呈堿性,A正確;石英的主要成分是SiO2,不是硅酸鹽,所以石英玻璃不屬于硅酸鹽產(chǎn)品,B錯誤;2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl說明酸性HCl大于H2SiO3,由于鹽酸為無氧酸,不能證明氯的非金屬性強(qiáng)于硅,C錯誤;沙子的主要成分是SiO2,以沙子為原料經(jīng)過還原得到晶體Si,可制成各種半導(dǎo)體電器被人們使用,所以半導(dǎo)體工業(yè)所說的“從沙灘到家庭”是指將二氧化硅制成晶體硅,D正確。9.DCa3SiO5可寫作3CaO·SiO2,則其與NH4Cl加熱時可發(fā)生反應(yīng),得到CaSiO3、CaCl2、NH3和H2O,A項(xiàng)正確;Ca3SiO5有吸水性,易板結(jié),應(yīng)密封保存,B項(xiàng)正確;SO2對應(yīng)的酸為H2SO3,為中強(qiáng)酸,SO2能與Ca3SiO5反應(yīng)生成新鹽CaSO3,C項(xiàng)正確;Ca3SiO5與鹽酸反應(yīng)會生成H2SiO3沉淀,而不是SiO2,D項(xiàng)錯誤。10.C因?yàn)榭諝庵械牧蛩猁}會加劇霧霾的形成,SO2和氮氧化物在一定條件下可以產(chǎn)生SO42-,所以控制SO2和氮氧化物的排放是治理霧霾的有效措施,故A正確;反應(yīng)室①中SO2為還原劑,NO2為氧化劑,N2是載體,蒸餾水是吸收液,可發(fā)生反應(yīng):SO2+2NO2+2H2OH2SO4+2HNO2,故B正確;由b≈d>a≈c,若起始不通入NO2,則最終檢測不到SO42-可知,硫酸鹽的形成主要與NO2有關(guān),故C錯誤;銨態(tài)氮肥易分解產(chǎn)生氨氣,由已知的數(shù)據(jù)分析可知,在載體相同、吸收液為氨水的條件下,將SO2和NO2按一定比例混合時產(chǎn)生SO42-的濃度較大11.答案(1)吸水(2)Si+2HClSiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或無水CaCl2尾氣處理和防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)解析(1)濃硫酸有吸水性,且吸水后放熱,使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)根據(jù)題意并利用原子守恒法可配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)利用A裝置制取HCl,連接C裝置干燥,再從f進(jìn)入D中反應(yīng),SiH2Cl2從g處揮發(fā),在B裝置中收集,SiH2Cl2的密度比空氣大,導(dǎo)氣管應(yīng)長進(jìn)短出,為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中,則應(yīng)在B裝置后連接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的,干燥劑可選用P2O5或無水CaCl2,后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中,應(yīng)選堿石灰。(6)如果通入氣體順序相反,生成的SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應(yīng),從而生成SiCl4、SiHCl3。12.答案(1)C3C+SiO2SiC+2CO↑(2)精餾(或蒸餾或分餾)

··Cl····

··P··解析(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2C+SiO2Si+2CO↑,其中碳元素化合價升高,則還原劑為C。碳足量時,生成的CO2與碳反應(yīng)生成CO,同時還會生成SiC,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3C+SiO2SiC+2CO↑。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知物質(zhì)的沸點(diǎn)相差較大,因此圖中“操作X”的名稱為精餾(或蒸餾或分餾);PCl3是共價化合物,其電子式為

·(3)根據(jù)方程式可知反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣是氯化氫,HCl可用于制取鹽酸。根據(jù)化學(xué)方程式可知反應(yīng)中四氯化硅過量,生成氯化氫是3mol,HCl的濃度是3mol÷2L=1.5mol·L1,則0~6min內(nèi),HCl的平均反應(yīng)速率為1.5mol·L1÷6min=0.25mol·L1·min1。13.答案(1)0.32(2)abcd(3)①?、贜H4HCO3+NH4HSO3(N