2023屆高考化學(xué)人教版一輪復(fù)習(xí)測評-(十一)　無機(jī)非金屬材料的主角-硅

無機(jī)非金屬材料的主角——硅一、選擇題(本題包括12個(gè)小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．(2022·內(nèi)江模擬)下列物品所使用的主要材料不屬于無機(jī)非金屬材料的是()A．石墨烯超輕海綿 B．宣紙C．瓷器 D．碳化硅陶瓷軸承【詳解】B石墨烯超輕海綿為碳單質(zhì)，屬于無機(jī)非金屬材料，故A錯(cuò)誤；陶瓷屬于硅酸鹽材料，屬于無機(jī)非金屬材料，故C錯(cuò)誤；碳化硅陶瓷軸承是新型無機(jī)非金屬材料，故D錯(cuò)誤。2．(2021·漢中模擬)《本草綱目》中對玻璃有如下敘述：“本作頗黎。頗黎，國名也。其瑩如水，其堅(jiān)如玉，故名水玉，與水精(即水晶，主要成分為SiO2)同名。有酒色、紫色、白色，瑩澈與水精相似”。下列說法正確的是()A.玻璃的成分為SiO2B.將熟石灰、黏土、石英在高溫下熔融，可制得普通玻璃C.玻璃質(zhì)地堅(jiān)硬，但易破碎D.玻璃容器可用于實(shí)驗(yàn)室中盛裝NaOH固體，只要注意密封保存【詳解】C玻璃用石灰石、純堿、石英為原料制備，主要成分為硅酸鹽和二氧化硅，故A、B錯(cuò)誤；玻璃中含有二氧化硅，能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成具有黏性硅酸鈉溶液，所以不能用帶有磨口玻璃塞的玻璃試劑瓶盛裝NaOH溶液，故D錯(cuò)誤。3．(2021·銀川模擬)化學(xué)與生活、人類生產(chǎn)、社會發(fā)展密切相關(guān)，下列有關(guān)化學(xué)知識的說法錯(cuò)誤的是()A.高純度的二氧化硅廣泛用于制作光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維遇強(qiáng)堿會“斷路”B.“中國天眼”的鏡片材料為SiC，屬于新型無機(jī)非金屬材料C.“蛟龍”號潛水器所使用的鈦合金材料具有強(qiáng)度大、密度小、耐腐蝕等特性D.北斗導(dǎo)航專用ASIC硬件結(jié)合國產(chǎn)處理器打造出一顆“中國芯”，其主要成分為SiO2【詳解】D晶體硅為良好的半導(dǎo)體，是制造芯片的主要材料，二氧化硅不具有此用途，故D錯(cuò)誤。4．(2022·資陽模擬)下列物質(zhì)的用途錯(cuò)誤的是()A.硅是制造太陽能電池的常用材料B.硅是制取水泥的原料C.水晶和瑪瑙的主要成分是二氧化硅D.二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的材料【詳解】B硅是制造太陽能電池的常用材料，也是芯片的常用材料，A正確；水泥的原料主要是二氧化硅、碳酸鈣、石膏等，B錯(cuò)誤；水晶、瑪瑙、石英主要成分是二氧化硅，C正確；二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的材料，D正確。5．(2022·遂寧模擬)下列有關(guān)硅的說法不正確的是()A.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)B.硅的導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料D.加熱到一定程度時(shí)，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)【詳解】A硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下能與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，故A錯(cuò)誤。6．(2022·蕪湖模擬)下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述不正確的是()A.都是共價(jià)化合物B.都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)C.都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸D.SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨【詳解】CSiO2和CO2都是共價(jià)化合物，A正確；都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生鹽和水，B正確；SiO2不能溶于水且不能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，C錯(cuò)誤；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，固態(tài)CO2容易升華，升華時(shí)吸收大量的熱，因此干冰可用于人工降雨，D正確。7．(2021·瀘州模擬)2021年5月15日，中國首個(gè)火星探測器天問一號成功登陸火星。碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料被應(yīng)用于該探測器。下列關(guān)于該復(fù)合材料的說法錯(cuò)誤的是()A.是一種有機(jī)高分子材料B.碳化硅是增強(qiáng)體，起到骨架作用C.碳化硅中的化學(xué)鍵類型為共價(jià)鍵D.具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定等特性【詳解】A碳化硅屬于無機(jī)物，不屬于有機(jī)高分子，故A錯(cuò)誤。8．(2021·廣安模擬)硅及其化合物在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有重要的作用，下列說法中不正確的是()A.SiO2能與HF反應(yīng)，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.石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池D.氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，其化學(xué)式為Si3N4【詳解】C晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能，而不是二氧化硅，故C錯(cuò)誤。9．大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物質(zhì)的俗名與化學(xué)式或用途不相符的一組是()選項(xiàng)俗名主要成分(化學(xué)式)用途A石英SiO2集成電路板B純堿Na2CO3制備玻璃C水玻璃Na2SiO3制備硅膠D鐵紅Fe2O3用作油漆和涂料【詳解】A石英主要用于生產(chǎn)玻璃，也可用于制造光導(dǎo)纖維，晶體硅才用于制作集成電路板。10．(2022·銅川模擬)東漢著名的煉丹理論家魏伯陽所著的《周易參同契》提出：“胡粉投火中，色壞還為鉛”，已知胡粉主要成分是2PbCO3·Pb(OH)2。下列有關(guān)說法正確的是()A．胡粉中的Pb顯＋4價(jià)B．這里的“火”中含有炭C．此過程中可能發(fā)生了化合反應(yīng)D．在元素周期表中鉛與碳都位于第ⅥA族【詳解】B由于碳酸根離子為－2價(jià)，而氫氧根離子為－1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可知，胡粉中的Pb顯＋2價(jià)，故A錯(cuò)誤；金屬鉛要通過熱還原法來冶煉，故在上述過程中2PbCO3·Pb(OH)2先分解為氧化鉛(PbO)，然后被碳還原為鉛(Pb)，即“火”中含有炭，故B正確；由胡粉冶煉鉛的步驟是胡粉先分解為PbO：2PbCO3·Pb(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))3PbO＋2CO2↑＋H2O，然后C將PbO還原為Pb單質(zhì)：PbO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO↑，無化合反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；鉛和碳的最外層均有4個(gè)電子，故均為第ⅣA族，故D錯(cuò)誤。11．(2022·辛集模擬)能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是()A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水B．CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀C．高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2D．氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，該氣體通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀【詳解】B酸性強(qiáng)弱與水溶性沒有關(guān)系，則無法據(jù)此比較酸性強(qiáng)弱，故A錯(cuò)誤；CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀，反應(yīng)方程式是Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反應(yīng)原理是強(qiáng)酸制弱酸，說明碳酸比硅酸酸性強(qiáng)，故B正確；比較強(qiáng)酸制取弱酸是在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，則在高溫下固體之間的反應(yīng)不能比較酸性強(qiáng)弱，故C錯(cuò)誤；HCl通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，該氣體通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸，只能說明鹽酸的酸性比碳酸強(qiáng)，可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀，可能為鹽酸與硅酸鹽的反應(yīng)，無法確定碳酸與硅酸酸性的強(qiáng)弱，故D錯(cuò)誤。12．(2022·商洛模擬)中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院芶盛博士等人根據(jù)玉兔二號提供的一個(gè)暗綠色閃光的“石塊”信息進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)石塊主要由約45%的斜長石(CaAl2Si2O8)、7%的輝石(XYAl2－2nSi2O6)(X、Y為單核離子，0＜n≤1)和6%的橄欖石(M2SiO4，M為Mg、Fe)組成。下列關(guān)于上述“三石”的說法正確的是()A．含硅元素，屬于硅酸鹽；含金屬元素，屬于金屬材料B．斜長石可以寫為CaSiO3·Al2(SiO3)3的形式C．若輝石中n＝1、Y為V3＋時(shí)，X可以是Na＋或Li＋等一價(jià)離子D．橄欖石的氧化物形式一定為MgO·FeO·SiO2【詳解】C上述三種石塊斜長石、輝石、橄欖石的主要成分中都含硅元素，屬于硅酸鹽；盡管含金屬元素，但不屬于金屬材料，A錯(cuò)誤；根據(jù)化學(xué)式書寫可知該表示中O原子個(gè)數(shù)與原式子不符合，不能表示斜長石，B錯(cuò)誤；若n＝1，則其中不含Al元素。O元素的負(fù)化合價(jià)為(－2)×6＝－12；2個(gè)Si為2×(＋4)＝＋8，所以當(dāng)n＝1、Y為V3＋時(shí)，根據(jù)化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知X為＋1價(jià)的金屬離子，X可以是Na＋或Li＋等＋1價(jià)離子，C正確；橄欖石當(dāng)用氧化物形式表示時(shí)，若M只表示Mg，則氧化物表示為2MgO·SiO2，因此不一定為MgO·FeO·SiO2，D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括3個(gè)小題)13．硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________(填字母)。A．陶瓷 B．玻璃C．水泥 D．生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________，工藝師常用________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作______________。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合在高溫熔融時(shí)反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝(4)工業(yè)上常用2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑制備粗硅，該反應(yīng)物中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是________?！驹斀狻?1)生石灰(CaO)不含Si元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，SiO2能與HF反應(yīng)，所以通常用氫氟酸來雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火劑。含有SiO2的坩堝可與Na2CO3反應(yīng)，Al2O3也可與Na2CO3反應(yīng)?！敬鸢浮?1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)CSiO214．硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料，在工業(yè)中可利用鎂制取硅：2Mg(過量)＋SiO2eq\o(=,\s\up7(△))2MgO＋Si，2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si(副反應(yīng))。查資料得：①M(fèi)g2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)；②SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解、易自燃的氣體；③Mg在加熱時(shí)能與CO2、N2反應(yīng)。Ⅰ.如圖1是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行Mg與SiO2反應(yīng)的裝置。(1)盛放稀硫酸的裝置為____________，由于氧氣的存在對該實(shí)驗(yàn)有較大影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，試管中的固體藥品可選用________(填字母)。a．石灰石b．鋅粒c．純堿(2)反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸。可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為①________________；②_________________。Ⅱ.利用如圖2裝置(量氣管“0”刻度在刻度線的最上方)可測定生成物的純度。(3)實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先____________________。(4)若反應(yīng)結(jié)束時(shí)讀數(shù)前未調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面高度相平(右邊的液面高于左邊液面)，則會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果____________(填“偏高”“偏低”“無影響”)?！驹斀狻竣?(1)Mg可以與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣，選用的藥品為稀硫酸和鋅粒；(2)Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常溫下不穩(wěn)定、易自燃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O，所以往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星；Ⅱ.(3)實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；(4)讀數(shù)前右邊的液面高于左邊液面，則測得V(H2)偏小→n(H2)偏小→m(Si)偏小，所以測得Si的純度偏低?！敬鸢浮?1)分液漏斗b(2)①M(fèi)g2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑②SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O(3)檢查裝置的氣密性(4)偏低15．(2021·大連模擬)高純硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料，如圖是一種生產(chǎn)高純硅的工藝流程示意圖：已知：①流化床反應(yīng)器的主反應(yīng)：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2；②還原爐的主反應(yīng)：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl；③SiHCl3極易水解：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑?；卮鹣铝袉栴}：(1)石英砂的主要成分為SiO2，SiO2是一種酸性氧化物，能與燒堿反應(yīng)生成鹽和水，下列物質(zhì)中也能與燒堿反應(yīng)生成鹽和水的是________(填字母)。A．Al B．Al2O3C．CuO D．NaHCO3SiO2還能在一種常見的酸中溶解，生成一種氣態(tài)含硅物質(zhì)，這種酸的電子式為____________。(2)電弧爐中生成粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________________________。若電弧爐中焦炭過量，還會有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為____________。(3)整個(gè)操作流程都需隔絕空氣，原因是__________________________________________________________________________________________________________(答出兩條即可)。(4)流化床反應(yīng)器中除SiHCl3外，還可能發(fā)生副反應(yīng)，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分餾的方法加以分離，該操作方法的理論依據(jù)是________________________。(5)上述操作流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是______________________________?！驹斀狻?1)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成