高中化學高考三輪沖刺 2023屆高三化學總復習鞏固練習9無機非金屬材料的主角-硅

鞏固練習9無機非金屬材料的主角——硅時間：45分鐘分值：100分一、選擇題(共48分，每小題4分)1．宣傳科學知識，介紹高新科技，揭露偽科學，是科學工作者的義務，下列說法正確的是()A．以石英砂為主要原料生產(chǎn)光導纖維B．“水玻璃”超薄透明，是一種新型裝飾材料C．納米材料是一種稱為“納米”的新物質制成的材料D．炭爐邊放盆水，可防止煤氣中毒[答案]A[解析]石英砂的主要成分是SiO2；“水玻璃”是Na2SiO3水溶液的俗稱；納米是長度單位，1nm＝10－9m2．面對日益惡化的地球生態(tài)環(huán)境，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署建議“低碳生活方式”降低二氧化碳溫室氣體的排放，人人行動來保護我們生存的家園。下列說法正確的是()A．CO2的比例模型為B．用過氧化鈉吸收CO2是目前比較經(jīng)濟的減碳方案C．16O=C=18O與16O=C=16O互為同位素且化學性質相似D．從我做起節(jié)電、節(jié)氣等低碳生活方式可減少溫室氣體排放量[答案]D[解析]碳的原子半徑比氧大，A錯；用Na2O2吸收CO2成本太高，B錯；C中的兩物質不是核素，不可能是同位素的關系。3．《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你梳妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來才知道大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是()A．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2B．性質穩(wěn)定，不易脫色C．易溶解于強酸和強堿溶液D．x等于6[答案]C[解析]由題意可知硅酸銅鋇比較穩(wěn)定，則C錯誤。由化合物中各元素的化合價代數(shù)和為零，有(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋x·(－2)＝0，解得x＝6，D正確。4．有些科學家提出硅是“21世紀的能源”，這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列關于硅的說法不正確的是()A．高純度的單質硅被廣泛用于制作計算機芯片B．硅可由二氧化硅還原制得C．低溫時硅與水、空氣和酸不反應，但能與氫氟酸反應D．自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質硅[答案]D[解析]硅元素在自然界中全部以化合態(tài)存在，不存在單質硅。5．某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化合物，向稀鹽酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀產(chǎn)生，則原氧化物是()A．Al2O3 B．MgOC．SiO2 D．Fe2O3[答案]C[解析]能與NaOH反應的氧化物有Al2O3、SiO2，生成物分別為NaAlO2和Na2SiO3，但由于題目中是向稀鹽酸中加所生成化合物的水溶液，即鹽酸過量，NaAlO2與過量鹽酸反應生成AlCl3，無沉淀，Na2SiO3與鹽酸反應生成H2SiO3白色沉淀，故選C。6．下列各組物質中，滿足下圖物質一步轉化關系的選項是()選項XYZA.NaNaOHNaHCO3B.CuCuSO4Cu(OH)2C.CCOCO2D.SiSiO2H2SiO3[答案]C[解析]NaHCO3不能一步到Na；Cu(OH)2不能一步到Cu；依2C＋O2eq\o(=,\s\up7(不完全燃燒))2CO,2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2,2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C；SiO2不能一步到H2SiO3，H2SiO3不能一步到Si，D錯誤。7．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對①～⑤反應中SiO2所表現(xiàn)的化學性質或作用所作的判斷，其中正確的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑a．反應①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于雕刻玻璃b．反應②中SiO2表現(xiàn)氧化性c．反應③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性d．反應④中SiO2將揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來e．反應⑤中SiO2未參加氧化還原反應A．a(chǎn)ce B．bdeC．cde D．dab[答案]B[解析]通常用氫氟酸來雕刻玻璃，與之對應的反應是③，因此a判斷錯誤，c判斷也錯，因為酸性氧化物是指與堿反應生成鹽和水的氧化物，這正好與反應①對應；反應②是一個置換反應，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應④是一個復分解反應，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應⑤中硅的化合價和氧的化合價都沒有改變，因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應，e判斷也正確；所以選B項。8．下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是()①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料A．①② B．②③C．①④ D．③④[答案]C[解析]水晶的成分是SiO2不屬于硅酸鹽，②錯；光導纖維的主要成分是SiO2，③錯，C項正確。9．下列①～⑧中物質間的反應不能產(chǎn)生氣體的是()①石灰石和鹽酸②冷濃硫酸中投入鋁片③石英與蘇打混合加強熱④石墨與高溫水蒸氣⑤過氧化鈉與水⑥氟與水⑦鈉與硫酸銅溶液⑧碳酸氫鈉與氫氧化鈉A．①和⑤ B．④和⑦C．③和⑦ D．②和⑧[答案]D[解析]②因為鈍化，⑧的反應為NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O，D項正確。10．高溫金屬陶瓷廣泛應用于火箭和導彈技術中。將鋁粉、石墨和二氧化鈦按一定比例混合均勻，涂在金屬表面，在高溫下煅燒：4Al＋3TiO2＋3C=2Al2O3＋3TiC，留在金屬表面的涂層是一種高溫金屬陶瓷。下列有關該反應說法正確的是()A．TiO2是氧化劑，C、Al是還原劑B．TiC中鈦元素為－4價C．TiC不屬于新型無機非金屬材料D．每生成1molTiC轉移電子4mol[答案]D[解析]A項，根據(jù)化學方程式分析各元素化合價的變化情況，可知，Al在反應中失電子，為還原劑，C在反應中得電子，為氧化劑，TiO2中元素的價態(tài)沒有變化，既不是氧化劑也不是還原劑；B項，TiC中鈦元素為＋4價；C項TiC是新型無機非金屬材料；D項，根據(jù)價態(tài)變化與電子轉移的關系可知D項正確。11．四氯化硅還原法是當前制備較高純度硅的一種方法，有關反應的化學方程式為：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))4HCl＋Si下列說法不合理的是()A．反應制得的硅可用于制造半導體材料B．增大壓強有利于加快上述反應的化學反應速率C．四氯化硅可以由粗硅與氯氣通過化合反應制得D．混入少量空氣對上述反應無影響[答案]D[解析]此反應可以制得較高純度的硅，工業(yè)上用此反應制得的硅生產(chǎn)半導體。對有氣體參加的化學反應，增大壓強能提高其反應速率。反應中的四氯化硅是由粗硅與氯氣通過化合反應制得的。如果反應中混入少量空氣，制得的硅會和氧氣發(fā)生反應生成SiO2，使制得的不再是純硅。12．下列關于硅及其化合物的說法正確的是()A．硅是光導纖維的主要成分B．硅鎢酸H4SiW12O40中W的化合價為＋6C．二氧化硅與水反應制得的硅酸溶膠有丁達爾效應D．硅是非金屬元素，合金材料中不可能含有硅[答案]B[解析]光導纖維的主要成份是SiO2，A項錯誤；二氧化硅不能和水反應，C項錯誤；合金材料中也可能含有非金屬元素，如生鐵(含碳)、硅鋼等，D項錯誤。二、非選擇題(共52分)13．(15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)代通訊材料——光導纖維，C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于________族，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________________________________________________________________________，A與B在原子的電子層結構上的相同點是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)易與C發(fā)生化學反應的酸是________，反應的化學方程式是___________________________________________________。(3)將C與純堿混合高溫熔融時也發(fā)生化學反應生成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，又發(fā)生化學反應生成含A的化合物F。①寫出生成D和F的化學反應方程式：___________________________________________________________________________。②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝[答案](1)ⅣA最外層均有4個電子，最內層均有2個電子(2)氫氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(3)①SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓②D[解析](1)A元素的單質可作半導體材料，含A元素的化合物C是制造光導纖維的原料，可知A為硅元素，C為SiO2，D為Na2SiO3。比硅相對原子質量小的同族元素B為碳。(2)C為SiO2，能與SiO2反應的酸只有氫氟酸。(3)SiO2與Na2CO3高溫下反應生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應，故不能用以上材質的坩堝熔融Na2CO3。14．(16分)(2023·北京海淀區(qū)期末練習)氮化硅可用作高溫陶瓷復合材料，在航空航天、汽車發(fā)動機、機械等領域有著廣泛的應用。由石英砂合成氮化硅粉末的路線如下圖所示。eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭/高溫),\s\do5(①))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(Cl2/723～773K),\s\do5(②))eq\x(SiCl4粗)eq\o(→,\s\up7(精餾),\s\do5(③))eq\x(SiCl4精)eq\o(→,\s\up7(NH3),\s\do5(④))eq\x(SiNH24)eq\o(→,\s\up7(高溫),\s\do5(⑤))eq\x(氮化硅)其中—NH2中各元素的化合價與NH3相同。請回答下列問題：(1)石英砂不能與堿性物質共同存放，以NaOH為例，用化學反應方程式表示其原因：________________________________________________________________________。(2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應的是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SiCl4在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學反應方程式為____________________。(4)在反應⑤中，3molSi(NH2)4在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8molA氣體，則氮化硅的化學式為______________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應的化學方程式__________________________。[答案](1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)SiCl4＋3H2O=4HCl↑＋H2SiO3↓(4)Si3N4(5)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋12HCl[解析]石英砂不能與堿性物質共同存放的實質是SiO2與堿性物質可以發(fā)生反應。反應①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應，反應②是硅單質與Cl2反應，也是氧化還原反應。SiCl4水解可以看做Si結合四個OH－生成H4SiO4，H4SiO4不穩(wěn)定失水生成H2SiO3，Cl－結合H＋生成HCl。氮化硅的化學式可通過題目信息，運用質量守恒求得。結合題給信息，SiCl4與N2、H2反應可得到Si3N4和HCl。15．(21分)已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物、化學性質具有一定的相似性；Mg和Na的化學性質也具有一定的相似性(提示：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C)。Ⅰ.用如圖所示的裝置進行Mg和SO2反應的實驗：(1)選擇制取SO2的合適試劑________(填選項代號)。①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；③Na2SO3固體；④CaSO3固體。(2)寫出裝置B中發(fā)生的主要反應的化學方程式：_______________________________________________________。(3)你認為該裝置是否有不足之處？________，如果有，請一一說明_____________________________________________________。Ⅱ.某研究性學習小組進行了“實驗室制Si”的研究，他們以課本為基礎，查閱資料后得到以下可供參考的信息：①工業(yè)上在高溫時用C還原SiO2