屆高考化學總復習 第4章 第1講《無機非金屬材料的主角-硅》解析訓練

第四章非金屬及其化合物第一講無機非金屬材料的主角——硅一、選擇題(本題共7個小題，每題6分，共42分，每個小題只有一個選項符合題意)1．2012年我國載人飛船再次升空，顯示出我國航天技術已進入世界一流。飛船應用了許多尖端的合成材料。據(jù)報道我國科學家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復合而成的。下列相關敘述不正確的是()。 A．它耐高溫抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質地較脆 C．它沒有固定熔點 D．它是一種新型無機非金屬材料 解析航空材料的特點是質輕、高強度、耐高溫抗氧化等高可靠性，故B錯，A正確；復合材料屬于混合物，沒有固定的熔點，碳化硅、高溫結構陶瓷和碳纖維復合而成的材料均屬于新型無機非金屬材料，C、D正確。 答案B2．(2013·雅安調研)硅作為一種新型能源被廣泛開發(fā)利用，關于其有利因素的下列說法中，你認為不正確的是 ()。 A．硅燃燒產物對環(huán)境產生的污染，容易得到有效控制 B．從Si(s)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(△))SiO2(s)ΔH＝－858.6kJ·mol－1可知，硅燃燒放出的熱量多 C．自然界中硅的儲量豐富，可以從自然界直接獲得單質硅 D．硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料之一 解析硅燃燒生成二氧化硅，二氧化硅不是氣體，其污染容易得到有效控制；硅為固體燃料，化學性質不活潑，運輸、貯存比較容易且又安全；硅在自然界中無單質形式，只有化合物，所以C是錯誤的。 答案C3．(2013·江南八校高三聯(lián)考)下列關于工業(yè)生產的說法中，不正確的是()。 A．工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含雜質的粗硅 B．生產普通水泥的主要原料有石灰石、石英和純堿 C．工業(yè)上將粗銅進行精煉，應將粗銅連接在電源的正極 D．硅和鐵可以冶煉成合金 解析生產普通水泥的原料是石灰石和黏土，B項不正確。 答案B4．(2013·福州質檢)壽山石主要成分為葉蠟石，葉蠟石組成為Al2O3·4SiO2·H2O，下列觀點不正確的是()。 A．壽山石雕刻作品要避免與酸、堿接觸 B．壽山石顏色豐富多彩是因為含有不同形態(tài)的金屬氧化物 C．潮濕的空氣可能導致壽山石作品表面溶解變質 D．置于干燥空氣中可能會導致壽山石作品脫水變質 解析根據(jù)壽山石的主要成分，可知其能與酸或堿發(fā)生反應，A對；壽山石中含有不同形態(tài)的Al2O3，造成其色彩豐富，B對；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反應，不會溶解變質，C錯；久置于干燥空氣中，會造成其中的結晶水失去而變質，D對。 答案C5．(2013·杭州模擬)硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是()。 A．硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料 B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應 C．反應：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑中，Si為還原劑，NaOH和H2O為氧化劑 D．硅能與氫氟酸反應，則硅可以與鹽酸反應 解析粗硅提純涉及的反應：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4、SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl都是氧化還原反應，B錯誤；硅與氫氧化鈉溶液反應中NaOH既不是氧化劑，也不是還原劑，只是反應物，起氧化作用的是水，C錯誤；硅能與氫氟酸反應，但不能與鹽酸反應，D錯誤。 答案A6．(2013·長春一模)將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后所得的固體物質是 ()。 A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 解析分析題述過程中發(fā)生的化學反應：H2O＋CO2＋Na2SiO3=H2SiO3↓＋Na2CO3，Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3，H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，且Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，因此最后所得的固體物質中只有Na2SiO3。 答案A7．(2013·眉山二調)有一粗硅，含雜質鐵，取等質量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的H2，則該粗硅中鐵和硅的關系正確的是(提示：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑) ()。 A．物質的量之比為：1∶1 B．物質的量之比為1∶2 C．質量之比為4∶1 D．質量之比為2∶1 解析粗硅與鹽酸反應是其中的Fe與鹽酸反應：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，粗硅與堿反應是其中的硅與堿液反應：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。因放出等量H2，則Fe與Si的物質的量之比為2∶1，質量之比為4∶1。 答案C二、非選擇題(本題共4個小題，共58分)8．(12分)如何除去下列各粉末狀混合物中的雜質(括號內為雜質)，請選用下面提供的試劑和操作，將標號填在表內。 供選試劑：A.鹽酸B．燒堿溶液C．氧氣D．水 E．CO2 供選操作：①加熱②加熱熔融③過濾④結晶含雜質的物質所加試劑主要操作(1)SiO2(NaHCO3)(2)SiO2(CaCO3)(3)SiO2(Si)(4)NaCl(SiO2) 解析(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法； (2)除去SiO2中的CaCO3可用鹽酸溶解； CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑然后再過濾。 (3)除去SiO2中的Si可用加熱法：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2。 (4)除去NaCl中的SiO2可用過濾、結晶法，因NaCl溶于水而SiO2不溶于水。 答案(1)D③(2)A③(3)C①(4)D③④9．(16分)(2012·南京月考)如圖所示物質的轉化關系中，A是一種固體單質，E是一種白色沉淀。 請回答下列問題： (1)B的化學式是________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應的離子方程式是_________________________________。 (3)A和a溶液反應的離子方程式是__________________________________。 (4)C和過量的鹽酸反應的離子方程式是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析C與過量的鹽酸反應生成白色沉淀E，則E可能是硅酸或氯化銀，若E是氯化銀，則C是硝酸銀，A為銀，則根據(jù)已有知識，銀可以與硝酸反應生成硝酸銀，而銀與硝酸反應能生成三種產物，不符合框圖中物質間的轉化關系。則E只能為硅酸，則C為硅酸鹽，A為硅，a溶液為強堿的水溶液，進一步推出B為二氧化硅。 答案()(1)SiO2光導纖維(2)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑ (4)SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓10．(16分)(2013·廣元模擬)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分別寫出生成D和F的化學反應方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不可選用的是 () A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝 (4)100gC與石灰石的混合物充分反應后，生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質量分數(shù)是________。 解析(1)A的單質可作半導體材料，可知A為Si，位于ⅣA族，與之同族且相對原子質量較小的是碳元素，兩者共同點是最外層均有4個電子。(2)C為SiO2，易與氫氟酸反應生成SiF4和H2O。(3)SiO2與純堿高溫反應生成Na2SiO3(D)和CO2(E)，Al2O3高溫下也與堿性物質反應。(4)不論CaCO3過量與否，生成的CO2由CaCO3決定，由關系式CaCO3～CO2得：eq\f(100g,mCaCO3)＝eq\f(22.4L,11.2L)，解得m(CaCO3)＝50g?；旌衔镏惺沂馁|量分數(shù)為：eq\f(50g,100g)×100%＝50%。 答案(1)ⅣA最外層均有4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↓ ②ABC(4)50%11．(14分)在工業(yè)中利用鎂制取硅：2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(△))2MgO＋Si，同時有副反應發(fā)生：2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si，Mg2Si遇鹽酸迅速反應生成SiH4(硅烷)，SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體。如圖是進行Mg與SiO2反應的實驗裝置： (1)由于氧氣的存在對該實驗有較大影響，實驗中應通入氣體X作為保護氣，試管中的固體藥品可選用________(填序號)。 a．石灰石b．鋅粒c．純堿 (2)實驗開始時，必須先通入X氣體，再加熱反應物，其理由是________________________________________________________________________， 當反應開始后，移走酒精燈反應能繼續(xù)進行，其原因是 ________________________________________________________________________。 (3)反應結束后，待冷卻至常溫時，往反應后的混合物中加入稀鹽酸。可觀察到閃亮的火星，產生此現(xiàn)象的原因 用化學方程式表示為________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 解析(1)由于Mg可在CO2中燃燒，故不能用CO2作為保護氣而可用H2。那么試管中應選用的固體藥品為鋅粒；(2)實驗開始時應先通入氫氣排盡裝置內的空氣，避免空氣中的成分對實驗的影響。然后才能點