2023版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第四章非金屬及其化合物第12講無機(jī)非金屬材料的主角-硅限時(shí)訓(xùn)練

PAGEPAGE6無機(jī)非金屬材料的主角-硅[選題細(xì)目表]考查知識(shí)點(diǎn)根底題中檔題較難題1.碳、硅及其化合物的主要應(yīng)用12.硅的制備273.硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系34、6、9104.硅酸鹽材料55.硅及其化合物知識(shí)的綜合應(yīng)用811一、選擇題(此題包括7個(gè)小題，每題6分，共42分，每題僅有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．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。以下物質(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用做油漆和涂料解析：石英主要用于生產(chǎn)玻璃(光導(dǎo)纖維)，晶體硅才用于制作集成電路。答案：A2．單晶硅是制作電子集成電路的根底材料，對(duì)硅的純度要求很高。用化學(xué)方法可制得高純度硅，其化學(xué)方程式為①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up15(高溫))Si＋2CO↑②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up15(△))SiCl4③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up15(高溫))Si＋4HCl。以下對(duì)上述三個(gè)反響的表達(dá)不正確的選項(xiàng)是()A．①③為置換反響B(tài)．②為化合反響C．①②③均為氧化復(fù)原反響D．三個(gè)反響的反響物中硅元素均被復(fù)原解析：反響①③為置換反響，反響②為化合反響，三個(gè)反響均有元素化合價(jià)變化，均屬于氧化復(fù)原反響，其中反響①和③中硅元素被復(fù)原，反響②中硅元素被氧化。答案：D3．(2022·濟(jì)南模擬)以下離子方程式的書寫正確的選項(xiàng)是()A．水玻璃中通入過量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．硅與氫氟酸的反響：Si＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析：Na2SiO3是強(qiáng)電解質(zhì)，應(yīng)拆成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，且應(yīng)生成HCOeq\o\al(－,3)，A錯(cuò)；B項(xiàng)正確寫法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；C項(xiàng)，氫氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。答案：D4．以下變化中，不能一步實(shí)現(xiàn)的是()A．Na2SiO3→H2SiO3B．H2SiO3→SiO2C．SiO2→H2SiO3D．SiO2→Na2SiO3解析：Na2SiO3eq\o(→,\s\up15(鹽酸))H2SiO3；H2SiO3eq\o(→,\s\up15(△))SiO2，SiO2eq\o(→,\s\up15(NaOH))Na2SiO3，SiO2不與H2O反響，故不能一步轉(zhuǎn)化為H2SiO3。答案：C5．(2022·宣城模擬)以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．紅寶石、珍珠、水晶、鉆石等裝飾的主要成分都是硅酸鹽B．硅酸鈉的水溶液俗名為水玻璃，可用于制備硅膠和木材防火劑C．制造玻璃是復(fù)雜的物理過程，玻璃的組成不同，性能不同D．金剛石是自然界中硬度最大的物質(zhì)，不可能與氧氣發(fā)生反響解析：紅寶石的主要成分為Al2O3，珍珠的主要成分為CaCO3，水晶的主要成分為SiO2，鉆石為碳單質(zhì)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；制造玻璃包含復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石是碳單質(zhì)，具有碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B6．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復(fù)再生D．圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化復(fù)原反響解析：SiO2是酸性氧化物；Na2CO3溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞；題圖中有的轉(zhuǎn)化不是氧化復(fù)原反響，例如SiO2與NaOH溶液的反響。答案：C7．(2022·晉城模擬)科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如下圖：容器①中進(jìn)行的反響為①Si(粗)＋3HCl(g)=SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中進(jìn)行的反響為②SiHCl3＋H2=Si(純)＋3HCl。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是局部反響物可循環(huán)使用B．最好用分液的方法別離Si和SiHCl3C．反響①和②中HCl均作氧化劑D．反響①和②屬于可逆反響解析：該工藝流程中HCl和H2可循環(huán)使用；別離Si與SiHCl3可用過濾的方法；反響②中HCl是生成物，是氧化產(chǎn)物；反響①、②不在同一條件下進(jìn)行，不是可逆反響。答案：A二、非選擇題(此題包括4個(gè)小題，共58分)8．(14分)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)以下物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________。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與氫氧化鈉溶液反響的化學(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與純堿混合高溫熔融反響制得，高溫熔融純堿時(shí)以下坩堝可選用的是__________。A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝C．氧化鋁坩 D．鐵坩堝(4)工業(yè)上常利用反響2C＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高溫))Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反響中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是__________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是______________。解析：(1)生石灰是CaO，為堿性氧化物且不含Si，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反響的化學(xué)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸，因此工藝師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。SiO2和Na2CO3在高溫下反響生成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在高溫下反響，故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融純堿。(4)題給反響中C(碳)被氧化，SiO2中＋4價(jià)的硅被復(fù)原，因此SiO2作氧化劑。答案：(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氫氟酸(3)防火劑D(4)CSiO29．(14分)A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種非金屬元素，它們能發(fā)生如下圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系，該元素(用R表示)的單質(zhì)能與NaOH溶液反響生成鹽(Na2RO3)和氫氣。請(qǐng)答復(fù)以下問題：(1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：A______；B________；C________；D________；E________。(2)寫出反響①的化學(xué)方程式：________________________，該反響中氧化劑與復(fù)原劑的物質(zhì)的量之比為________。(3)寫出反響④的離子方程式：___________________________。(4)寫出反響⑤的離子方程式：____________________________。(5)H2CO3的酸性強(qiáng)于E的，請(qǐng)用離子方程式予以證明：______________________________________________________。解析：解答此題的“突破口(1)〞是非金屬元素R的單質(zhì)能與NaOH溶液反響生成鹽(Na2RO3)和氫氣，說明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化?！巴黄瓶?2)〞是反響條件“高溫〞，A在高溫條件下，能與焦炭、CaCO3發(fā)生反響，那么A為SiO2。從而順藤摸瓜推知B為CaSiO3，D為Si，E為H2SiO3。答案：(1)SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up15(高溫))Si＋2CO↑1∶2(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑(4)SiOeq\o\al(2－,3)＋Ca2＋=CaSiO3↓(5)SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)10．(14分)(2022·濱州模擬)以磷礦石、石英、氯化氫等為原料生產(chǎn)白炭黑(SiO2·nH2O)、磷及甲醇，以下工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。(1)上述反響中，屬于置換反響的是________(填“Ⅰ〞“Ⅱ〞“Ⅲ〞“Ⅳ〞或“Ⅴ〞)。(2)SiHCl3的沸點(diǎn)為33.0℃，提純SiHCl3適宜的方法是______________。(3)高溫下進(jìn)行的反響Ⅱ的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________；固體廢棄物CaSiO3可用于________________。(4)反響Ⅲ需在高溫、隔絕氧氣和無水條件下進(jìn)行，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________。解析：反響Ⅰ為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up15(高溫))Si＋2CO↑。從圖中可以看出，反響Ⅱ的反響物為SiO2、C和Ca3(PO4)2，產(chǎn)物為CO、P和CaSiO3。反響Ⅲ為Si＋3HCl=SiHCl3＋H2。反響Ⅳ的反響物有SiHCl3和H2O，產(chǎn)物有HCl、H2和SiO2·nH2O。反響Ⅴ為CO＋2H2=CH3OH。(1)置換反響是單質(zhì)與化合物反響生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，只有Ⅰ、Ⅲ符合。(2)SiHCl3的沸點(diǎn)低，可用蒸餾法別離出來。(4)反響Ⅲ產(chǎn)生H2，假設(shè)與O2混合會(huì)引起爆炸。從流程圖中的反響Ⅳ可知，SiHCl3可以與H2O反響，所以反響Ⅲ必須在無水條件下反響。答案：(1)Ⅰ、Ⅲ(2)分餾(蒸餾)(3)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO2eq\o(=,\s\up15(高溫))3CaSiO3＋2P＋5CO↑生產(chǎn)水泥、磚瓦或作為建筑材料等(4)SiHCl3會(huì)水解，同時(shí)產(chǎn)生的H2與O2混合會(huì)發(fā)生爆炸11．(16分)(2022·淄博模擬)單質(zhì)硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的根底材料。通常用碳在高溫下復(fù)原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反響生成四氯化硅(反響溫度為450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣復(fù)原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置圖：相關(guān)信息如下：①四氯化硅遇水極易水解；②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反響生成相應(yīng)的氯化物；③有關(guān)物質(zhì)的局部物理常數(shù)見下表：物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點(diǎn)/℃57.712.8315熔點(diǎn)/℃－70.0－107.2升華溫度/℃180300162請(qǐng)答復(fù)以下問題。(1)裝置A中g(shù)管的作用是____________________________；裝置C中的試劑是___________________________________________。(2)甲方案：f接裝置Ⅰ；乙方案：f接裝置Ⅱ。但是裝置Ⅰ、Ⅱ都有缺乏之處，請(qǐng)你分別評(píng)價(jià)后填寫下表。方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)甲乙(3)在上述(2)的評(píng)價(jià)根底上，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)合理方案并用文字表達(dá)：_____________________________________________________。(4)SiCl4與H2反響的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________。解析：(1)g管使分液漏斗與燒瓶連通，使?jié)恹}酸順利滴下。由信息知，四氯化硅遇水極易水解，故需除去氯氣中的水。B盛放飽和食鹽水用來除去氯氣中的氯化氫氣體，C盛放濃硫酸用來枯燥氯氣。(2)四氯化硅在常溫下易液化，如果收集產(chǎn)品的導(dǎo)管太細(xì)，易堵塞導(dǎo)管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾氣中含有氯氣，要設(shè)置尾氣處