廣西2019年高考化學一輪復習 考點規(guī)范練10 無機非金屬材料的主角——硅 新人教版.docx

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考點規(guī)范練10　無機非金屬材料的主角——硅 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題只有一個選項符合題目要求) 1.(2018廣東佛山教學質量檢測一)2017年國產大飛機C919試飛成功,化學工作者研發(fā)的新材料發(fā)揮了重要作用。下列關于C919的說法中錯誤的是(　　) A.機身涂料中的氫氧化鋁有阻燃作用 B.發(fā)動機使用的高溫陶瓷材料氮化硅屬于硅酸鹽產品 C.使用的碳纖維復合材料能經(jīng)受許多由溫差帶來的“冷凍熱蒸”的考驗 D.使用的第三代鋁鋰合金具有低密度、高比強度、優(yōu)良的耐低溫等性能 2.下列敘述不正確的是(　　) A.粗硅SiCl4Si的轉化均能一步實現(xiàn) B.甲乙丙的轉化中,若甲為焦炭,則丁可能是O2 C.單質硅常用作半導體材料和制作光導纖維 D.高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅 3.(2018太原模擬)下列敘述正確的是(　　) ①氧化鋁是一種比較好的耐火材料,可用來制造耐火坩堝 ②氧化鐵常用于制作紅色油漆和涂料?、酃杷徕c是制備硅膠和木材防火劑的原料　④用純堿、石灰石、石英為原料可制普通玻璃?、菔沂?、石英和水晶的主要成分都是SiO2 A.①③④⑤ B.②③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④ 4.近年來科學家制造出大量的新物質,對下列三種物質的相關說法錯誤的是(　　) 石墨烯:從石墨中分離出來,是最薄、最堅硬的物質 石墨炔:平面網(wǎng)狀結構的全碳分子,具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性 納米碳管:具有優(yōu)良的場發(fā)射性能,制作成陰極顯示管、儲氫材料 A.石墨烯具有良好的導電性 B.上述三種物質與金剛石互為同素異形體 C.石墨炔孔徑略大于H2分子的直徑,可作H2的提純薄膜 D.上述三種物質與濃硫酸都能發(fā)生反應,但反應產物不同 5.下列說法正確的是(　　) A.高溫下,可在試管內完成焦炭和石英砂制硅的反應 B.自然界中硅的儲量豐富,自然界中存在大量的單質硅 C.現(xiàn)代海戰(zhàn)通過噴放液體SiCl4(極易水解)和液氨可產生煙幕,其主要成分是NH4Cl D.從燃煤煙道灰中(含GeO2)提取半導體材料單質鍺(Ge),不涉及氧化還原反應 6.(2018銀川模擬)科學家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產高純硅的工藝流程如圖所示: 容器①中進行的反應①為Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g);容器②中進行的反應②為SiHCl3+H2Si(純)+3HCl。下列說法中正確的是(　　) A.該工藝流程的優(yōu)點是部分反應物可循環(huán)使用 B.最好用分液的方法分離Si和SiHCl3 C.反應①和②中HCl均作氧化劑 D.反應①和②均屬于可逆反應 7.在CO2中,Mg燃燒生成MgO和C。下列說法正確的是 (　　) A.元素C的單質只存在金剛石和石墨兩種同素異形體 B.Mg、MgO中鎂元素微粒的半徑:r(Mg2+)>r(Mg) C.在該反應條件下,Mg的還原性強于C的還原性 D.該反應中化學能全部轉化為熱能 8.下列離子方程式的書寫正確的是(　　) A.水玻璃中通入過量二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O2Na++CO32-+H2SiO3 B.澄清石灰水中通入過量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2Ca2++2HCO3- C.硅與氫氟酸的反應:Si+4H++4F-SiF4↑+2H2↑ D.二氧化硅溶于燒堿溶液中:SiO2+2OH-SiO32-+H2O 9.C、Si、S都是自然界中含量豐富的非金屬元素,下列關于其單質及化合物的說法中正確的是(　　) A.三種元素在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài) B.C、Si、S的氧化物都屬于酸性氧化物,能與堿反應 C.最低價的氣態(tài)氫化物都具有還原性,一定條件下可與O2發(fā)生反應 D.其最高價氧化物對應水化物的酸性強弱:H2SO4>H2SiO3>H2CO3 10.某溶液中含有SiO32-、Br-、CO32-、Na+,向該溶液中通入過量的Cl2,下列判斷不正確的是(　　) A.SiO32-和Br-濃度都會減小 B.溶液顏色會發(fā)生變化 C.該過程中不會有沉淀生成 D.離子濃度基本保持不變的只有Na+ 二、非選擇題(本題共5小題,共50分) 11.(8分)X是一種新型無機非金屬材料,具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關生產過程如下: 為了確定C的組成,某同學進行了以下的探究過程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I可用于制造光導纖維。 按要求回答下列問題: (1)C的化學式為　　　　;X的化學式為　　　　。 (2)寫出下列方程式: 反應①的化學方程式　; 反應⑦的離子方程式　。 12.(10分)金剛石、SiC具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕特性,應用廣泛。 (1)碳與短周期元素Q的單質化合僅能生成兩種常見氣態(tài)化合物,其中一種化合物R為非極性分子。碳元素在周期表中的位置是　　　　　　　　　　　,Q是　　　　(填名稱),R的電子式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)一定條件下,Na還原CCl4可制備金剛石。反應結束冷卻至室溫后,回收其中的CCl4的實驗操作名稱為　　　　,除去粗產品中少量鈉的試劑為　　　　。 (3)碳還原SiO2制SiC,其粗產品中雜質為Si和SiO2。現(xiàn)將20.0 g SiC粗產品加入過量的NaOH溶液中充分反應,收集到0.1 mol氫氣,過濾得SiC固體11.4 g,濾液稀釋到1 L。生成氫氣的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　,硅酸鹽的物質的量濃度為　　　　　　　。 (4)下列敘述正確的有　　　　(填序號)。 ①Na還原CCl4的反應、Cl2與H2O的反應均是置換反應 ②水晶、干冰熔化時克服粒子間作用力的類型相同 ③Na2SiO3溶液與SO3的反應可用于推斷Si與S的非金屬性強弱 ④鈉、鋰分別在空氣中燃燒,生成的氧化物中陰陽離子數(shù)目比均為1∶2 13.(10分)金屬鋁質輕且有良好的防腐蝕性,在國防工業(yè)中有非常重要的作用,利用鋁熱反應完成鋼軌的焊接非常方便迅速。完成下列填空: (1)在特制漏斗中將鋁熱劑混合均勻后,引發(fā)鋁熱反應的操作是　　　　　　　　　　　　。 (2)硅與鋁同周期,地殼里硅、鋁的含量硅　　　　(填“>”“<”或“=”)鋁。工業(yè)上制備金屬鋁的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)SiO2是硅酸鹽玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可寫成Na2OCaO6SiO2,鈉長石(NaAlSi3O8)的氧化物形式為　　　　　　　　　,長石是鋁硅酸鹽,不同類長石其氧原子的物質的量分數(shù)相同,由此可推知鈣長石的化學式為　。 (4)某鋁合金由Al、Si、Cu、Mg組成。①稱取100 g該鋁合金樣品,分成等質量的A、B兩份。向A中加入足量NaOH溶液,向B中加入足量的稀鹽酸。②待兩份反應物都充分反應之后,稱得濾渣質量相差1.60 g,收集得到的兩份氣體的體積相差2 240 mL(標準狀況下)。則100 g該鋁合金樣品中Si和Mg的物質的量分別是n(Si)=　　　　和n(Mg)=　　　　。 14.(10分)含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通信材料——光導纖維,C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。 (1)與A同族但相對原子質量比A小的元素B的原子結構示意圖為　　　　　　　。 (2)C與氫氟酸反應的化學方程式是　。 (3)將C與純堿混合高溫熔融時反應生成D,同時還生成B的最高價氧化物E;將全部的E與全部的D在足量的水中混合后,生成了含A的化合物F。 ①生成D和F的化學方程式分別為　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　。 ②要將純堿高溫熔化,下列坩堝中可選用的是　　　(填序號)。 A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝 C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝 15.(2018南昌一模)(12分)二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。SiH2Cl2易燃、有毒,與水接觸易水解,沸點為8.2 ℃。在銅的催化作用下,HCl與硅在250~260 ℃反應可以制得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)連接次序為a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填儀器接口的字母,其中裝置C用到兩次)。 (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的方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反應生成SiCl4,然后再與HCl在250~260 ℃反應,可以大大提高產率。如果通入氣體次序相反,結果會　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化學方程式表示)。  考點規(guī)范練10　無機非金屬材料的主角——硅 1.B　氮化硅(Si3N4)不是硅酸鹽產品,B項錯誤。 2.C　粗硅與氯氣在高溫下化合生成四氯化硅:Si+2Cl2SiCl4,再在高溫條件下用氫氣還原SiCl4得到純硅:2H2+SiCl4Si+4HCl,A正確;甲為焦炭,丁為氧氣,焦炭不充分燃燒生成CO(乙),CO繼續(xù)被氧氣氧化生成CO2(丙),CO2(丙)在高溫時被焦炭(甲)還原為CO(乙),B正確;單質硅常用作半導體材料,但不能制作光導纖維,SiO2可用來制作光導纖維,C錯誤;2C+SiO2Si+2CO↑,是工業(yè)上制取粗硅的主要反應,D正確。 3.D?、傺趸X具有很高的熔點,是一種比較好的耐火材料,可用來制造耐火坩堝,故①正確;②氧化鐵俗稱鐵紅,常用于制作紅色油漆和涂料,故②正確;③硅酸鈉具有黏性,是用來制備硅膠和木材防火劑的原料,故③正確;④工業(yè)上以純堿、石灰石、石英為原料制普通玻璃,故④正確;⑤石灰石的主要成分是碳酸鈣,石英和水晶的主要成分都是SiO2,故⑤錯誤。 4.D　石墨烯作為電導體,它和銅有著一樣出色的導電性,A項正確;題給三種物質均為碳的單質,與金剛石互為同素異形體,B項正確;碳原子半徑大于氫原子,則石墨炔孔徑大于H2分子的直徑,可以容納H2分子,則石墨炔是理想的H2提純薄膜,C項正確;題述三種物質都是碳的單質,在加熱條件下與濃硫酸都能發(fā)生反應,且反應產物相同,D項錯誤。 5.C　試管的成分中含有二氧化硅,高溫條件下可以和焦炭反應,A項錯誤;硅屬于親氧元素,在自然界中硅以化合態(tài)形式存在,B項錯誤;SiCl4(極易水解)水解后生成硅酸和氯化氫,氯化氫易與氨氣反應生成氯化銨固體,C項正確;由GeO2提取半導體材料單質鍺(Ge),有元素化合價的升降,是氧化還原反應,D項錯誤。 6.A　從反應流程容易看出,HCl可循環(huán)使用,A項正確;Si為固體,SiHCl3為液體,應該用過濾法分離兩者,B項錯誤;反應①中HCl作氧化劑,反應②中HCl為氧化產物,C項錯誤;反應①和②都不是可逆反應,D項錯誤。 7.C　元素C的單質還存在C60等同素異形體,A項錯誤;Mg的電子層數(shù)比Mg2+多,所以半徑r(Mg)>r(Mg2+),B項錯誤;化學方程式為2Mg+CO22MgO+C,還原劑為Mg,還原產物為C,根據(jù)還原劑的還原性強于還原產物的還原性知,Mg的還原性強于C的,C項正確;燃燒過程中除了熱能還有光能等其他形式的能量放出,D項錯誤。 8.D　Na2SiO3是強電解質,應拆成Na+、SiO32-,通入過量CO2應生成HCO3-,A項錯誤;澄清石灰水中通入過量二氧化碳的離子方程式為CO2+OH-HCO3-,B項錯誤;氫氟酸是弱酸,不能拆分成H+和F-,C項錯誤。 9.C　硅是親氧元素,硅元素在自然界中以硅酸鹽、二氧化硅的形式存在,A錯誤;CO是不成鹽氧化物,不與堿反應,B錯誤;最低價的氣態(tài)氫化物化合價只能升高,具有還原性,一定條件下可與氧氣反應,C正確;碳的非金屬性比硅強,則碳酸酸性強于硅酸,酸性:H2SO4>H2CO3>H2SiO3,D錯誤。 10.C　溶液中含有SiO32-、Br-、CO32-、Na+,向該溶液中通入過量的Cl2,溶液呈酸性,SiO32-、CO32-均與H+反應,前者生成H2SiO3沉淀,后者生成CO2氣體,溶液中Br-與Cl2發(fā)生氧化還原反應生成Br2,故溶液中SiO32-和Br-濃度都會減小,A項正確,C項錯誤;原溶液為無色溶液,通入過量的Cl2后會有Br2生成,溶液呈橙色,B項正確;Na+不與Cl2反應,故其濃度基本保持不變,D項正確。 11.答案(1)SiCl4　Si3N4 (2)Si+2Cl2SiCl4　SiO32-+2H2O+2CO2H2SiO3↓+2HCO3- 解析本題可從I入手推斷,I可用于制造光導纖維,故其為二氧化硅,F為硅酸,H為硅酸鈉,E為HCl,C為四氯化硅,X為Si3N4。反應①為Si與Cl2反應生成SiCl4,反應⑦為硅酸鈉與過量的二氧化碳反應生成硅酸和碳酸氫鈉。 12.答案(1)第二周期第ⅣA族　氧　OCO (2)過濾　乙醇或水(合理即可) (3)Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑　0.17 molL-1 (4)③④ 解析(1)由題意可知元素Q為O(氧),形成的化合物R為CO2,其電子式為OCO。(2)因為CCl4為液體,C(金剛石)和Na都為固體,所以用過濾法分離;除去C(金剛石)中的Na可以用水或乙醇。(3)混合物中的Si可以與NaOH溶液反應生成氫氣,離子方程式為Si+2OH-+H2OSiO32-+2H2↑。由于雜質SiO2也能生成Na2SiO3,所以可先求混合物中SiO2的質量,再求硅酸鹽的物質的量濃度。 Si　~　2H2 28g　　2mol 1.4g　　0.1mol m(SiO2)=20.0g-11.4g-1.4g=7.2g n(SiO2)=0.12mol 所以n(Na2SiO3)=n(Si)+n(SiO2)=1.4g28gmol-1+0.12mol=0.17mol c(Na2SiO3)=0.17mol1L=0.17molL-1。 (4)①中Cl2與H2O的反應不是置換反應;②中水晶熔化克服的是共價鍵,干冰熔化克服的是分子間作用力,兩者不同。 13.答案(1)鋪上一層KClO3粉末,點燃插入的鎂條 (2)>　2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ (3)Na2OAl2O36SiO2　CaAl2Si2O8 (4)0.4 mol　0.6 mol 解析(1)氧化鐵與鋁在高溫條件下發(fā)生鋁熱反應生成氧化鋁和鐵,反應的化學方程式為Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,為使反應順利進行,可加入氯酸鉀,為助燃劑,同時插上鎂條作為引燃劑,點燃鎂條時反應放出大量的熱引發(fā)反應進行,所以引發(fā)鋁熱反應的實驗操作是加少量KClO3,插上鎂條并將其點燃。 (2)地殼中含量排在前五位的元素分別是O、Si、Al、Fe、Ca,地殼里硅的含量大于鋁;工業(yè)上通過電解氧化鋁冶煉金屬鋁。 (3)結合鈉長石的化學式及化合物中各元素的化合價代數(shù)和等于0可得鈣長石的氧化物形式為CaOAl2O32SiO2,則鈣長石的化學式為CaAl2Si2O8。 (4)A中Al、Si與氫氧化鈉溶液反應,B中Al、Mg與鹽酸反應,A和B中Al反應放出的氣體相等,因此兩份氣體差和質量差均來源于Mg、Si,Si、Mg與生成氫氣的物質的量關系為Si~2H2、Mg~H2,標準狀況下2240mL氣體的物質的量為2.24L22.4Lmol-1=0.1mol,通過討論分析可知合金中Mg的質量大于Si,Si反應放出的氣體體積大于Mg反應放出的氣體。設A中含有的Si的物質的量為x,B中含有Mg的物質的量為y, 由質量差可得:①24gmol-1y-28gmol-1x=1.60g 由氣體相差0.1mol可得:②2x-y=0.1mol, 聯(lián)立①②求得:x=0.2mol,y=0.3mol,則100g該鋁合金樣品中Si和Mg的物質的量分別為0.4mol、0.6mol。 14.答案(1) (2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O (3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑　Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓?、贒 解析含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料,則A元素是Si;含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通信材料——光導纖維,則C是SiO2;C與燒堿反應生成含A元素的化合物D,則D是Na2SiO3。(1)與Si同族但相對原子質量比Si小的元素B是碳元素,其原子結構示意圖為○+6?2??4?。(2)C是SiO2,SiO2與氫氟酸反應的化學方程式是SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。(3)①將SiO2與純堿混合高溫熔融時反應生成Na2SiO3,化學方程式是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;由于酸性:H2CO3>H2SiO3,將反應產生的CO2通入Na2SiO3水溶液中,發(fā)生反應:Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓。②要將純堿高溫熔化,坩堝應該不能與純堿發(fā)生反應。普通玻璃坩堝中含有SiO2,能夠與純堿在高溫下發(fā)生反應,不能使用;石英玻璃坩堝的主要成分是SiO2,能夠與純堿在高溫下發(fā)生反應,不能使用;氧化鋁坩堝的主要成分氧化鋁是兩性氧化物,可以像SiO2那樣能夠與純堿在高溫下發(fā)生反應,不能使用;鐵坩堝與純堿不發(fā)生反應,可以使用。 15.答案(1)吸水　(2)Si+2HClSiH2Cl2　(3)d　e　f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　尾氣處理和防止空氣中的水進入B中　(5)SiCl4　SiHCl3　(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl) 解析(1)濃硫酸有吸水性,使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A裝置制取HCl,連接C裝置干燥,從f進入D中反應,SiH2Cl2從g處揮發(fā)出來,在B裝置中收集,SiH2Cl2的密度比空氣的大,導氣管應“長進短出”,為防止空氣中的水進入B中,則應在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的,應選用P2O5或CaCl2,后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進入B中,應選堿石灰。(6)如果通入氣體次序相反,SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應,生成SiCl4、SiHCl3。