高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練第4章第1節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅

第四章第一節(jié)[A組·基礎(chǔ)練習(xí)]1．(2020·安徽六校聯(lián)考)化學(xué)與生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。下列有關(guān)說法正確的是()A．古代記載文字的器物——甲骨，其主要成分是蛋白質(zhì)B．工藝裝飾材料——天然水晶，屬于硅酸鹽產(chǎn)品C．第五形態(tài)的碳單質(zhì)——碳納米泡沫，與石墨烯互為同分異構(gòu)體D．秸稈經(jīng)加工處理成具有吸水性的材料——植物纖維，可用作食品干燥劑【答案】D2．(2020·山東泰安第四中學(xué)期中)據(jù)報(bào)道，科學(xué)家已經(jīng)研制出世界上最薄的材料——碳膜片，其厚度只有一根頭發(fā)的二十萬分之一。如下圖所示，這種碳膜片形狀如蜂巢，是由碳原子構(gòu)成的六邊形單元向外延展而成。下列有關(guān)碳膜片的說法中，正確的是()A．碳膜片屬于一種新型的化合物B．碳膜片與石墨的結(jié)構(gòu)相同C．碳膜片與C60互為同素異形體D．碳膜片在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物和碳在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物不同【答案】C【解析】碳膜片和石墨都是由碳原子構(gòu)成的單質(zhì)，但是碳膜片與石墨的結(jié)構(gòu)不同，A、B錯(cuò)誤；碳膜片在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物和碳在氧氣中完全燃燒的產(chǎn)物相同，完全燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳，D錯(cuò)誤。3．(2020·華中師范大學(xué)附中質(zhì)量測評)碳元素是自然界中與人類關(guān)系最密切的元素之一，金剛石、石墨和石墨烯是碳元素常見的同素異形體。下列與碳元素相關(guān)的說法錯(cuò)誤的是()A．金剛石是自然界中硬度最大的天然材料B．石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化成金剛石是化學(xué)變化C．石墨烯屬于烯烴，能夠發(fā)生加成反應(yīng)D．碳纖維質(zhì)輕、強(qiáng)度大，可作為航空器材的結(jié)構(gòu)材料【答案】C【解析】石墨烯為碳單質(zhì)，不屬于烯烴，C錯(cuò)誤。4．(2019·四川成都模擬)下列說法正確的是()A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C．因?yàn)楦邷貢r(shí)二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸強(qiáng)D．2MgO·SiO2中的酸根陰離子為SiOeq\o\al(2－,4)【答案】B【解析】水晶、瑪瑙不是硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，A錯(cuò)誤；只能得出在高溫的條件下硅酸鈉比碳酸鈉穩(wěn)定的結(jié)論，C錯(cuò)誤；酸根陰離子應(yīng)為SiOeq\o\al(4－,4)，D錯(cuò)誤。5．下列說法不正確的是()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．氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4D．石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能【答案】D6．用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()選項(xiàng)操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁不消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁BaCl2溶液【答案】D【解析】由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而會析出NaHCO3晶體，A正確；H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會消失，B正確；CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色，C正確；CO2不與BaCl2反應(yīng)生成BaCO3沉淀，D錯(cuò)誤。7．(2020·安徽合肥高級中學(xué)期末)某同學(xué)用下圖所示的裝置及藥品進(jìn)行酸性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)，下列說法不正確的是()A．①和②中發(fā)生的反應(yīng)均為復(fù)分解反應(yīng)B．向Na2SiO3飽和溶液中滴入酚酞溶液無明顯現(xiàn)象C．一段時(shí)間后②中有膠凍狀物質(zhì)生成D．該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明酸性強(qiáng)弱的順序是硫酸＞碳酸＞硅酸【答案】B【解析】硅酸鈉溶液屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，水溶液顯堿性，滴入酚酞變紅，B錯(cuò)誤。[B組·提高練習(xí)]8．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，最后得到的固體物質(zhì)是()A．Na2SiO3 B．Na2CO3，Na2SiO3C．Na2CO3，SiO2 D．SiO2【答案】A【解析】將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3；高溫灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，各反應(yīng)物存在如下關(guān)系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～Na2SiO3，由上述關(guān)系可知，最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A。9．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域。如圖是用稻谷殼為基本原料制取水玻璃的工藝流程：下列說法錯(cuò)誤的是()A．若是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行操作B、操作D，則均需要用到玻璃棒B．反應(yīng)器中的離子方程式為2OH－＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OC．操作C可提高原料的利用率D．操作A為稻殼在空氣中充分燃燒【答案】D【解析】操作B為過濾、操作D為蒸發(fā)濃縮，A正確；由稻殼灰成分及操作B后得Na2SiO3溶液知B正確；洗滌液中含有Na2SiO3，循環(huán)利用可提高硅的利用率，C正確；操作A若為充分燃燒，則C會轉(zhuǎn)化為CO2，D錯(cuò)誤。10．(2019·湖北荊州月考)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長時(shí)間的N2，其原因是_________________________________。(2)裝置B的作用是____________________。(3)裝置C、D中所盛試劑分別為________________、______________，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________。(4)該裝置的缺點(diǎn)是______________________。(5)資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過量時(shí)會生成副產(chǎn)物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44L，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為________。(6)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：__________________________________________?！敬鸢浮?1)要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)沒有尾氣處理裝置將CO吸收(5)2∶1(6)向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸【解析】(3)根據(jù)質(zhì)量守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置是用來檢驗(yàn)有沒有二氧化碳生成，D裝置是用來檢驗(yàn)一氧化碳，所以裝置C、D中所盛放試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，由于檢測到兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)質(zhì)量守恒可寫出化學(xué)方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空氣中，而該裝置沒有吸收CO的尾氣處理裝置。(5)18gSiO2的物質(zhì)的量為eq\f(18g,60g/mol)＝0.3mol，8.4g焦炭的物質(zhì)的量為eq\f(8.4g,12g/mol)＝0.7mol，充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下13.44LCO的物質(zhì)的量為eq\f(13.44L,22.4L/mol)＝0.6mol，則參與形成SiC的碳的物質(zhì)的量為0.1mol，若固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則有：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si0.3mol0.6mol0.6mol0.3mol剩余C的物質(zhì)的量為0.1mol，Si＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC0.1mol0.1mol0.1mol故得到Si和SiC的物質(zhì)的量之比為(0.3mol－0.1mol)∶0.1mol＝2∶1。(6)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱可利用強(qiáng)酸制弱酸的原理，證明酸性：H2CO3＞H2SiO3。11．硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護(hù)下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點(diǎn)是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：①凈化N2和H2時(shí)，銅屑的作用是________________________，硅膠的作用是__________。②在氮化爐中發(fā)生反應(yīng)3SiO2(s)＋2N2(g)=Si3N4(s)＋3O2(g)ΔH＝－727.5kJ·mol－1，開始時(shí)，嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟鹊脑蚴莀___________________；體系中要通入適量的氫氣是為了____________________。③X可能是________(填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。(3)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅：①整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是________。【答案】(1)3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl(2)①除去原料氣中的氧氣除去生成的水蒸氣②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化成團(tuán)，阻礙與N2的接觸將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，使氧氣易被除去(或?qū)⒄麄€(gè)體系中空氣排盡)③硝酸(3)①SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑②5∶1【解析】(1)根據(jù)原子守恒可寫出化學(xué)方程式3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧氣和水蒸氣都能腐蝕氮化硅，而氮?dú)夂蜌錃庵泻兴魵夂脱鯕?，所以銅屑的作用是除去氧氣，硅膠的作用是除去水蒸氣。②因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，如果溫度過高，局部過熱，會導(dǎo)致硅熔化成團(tuán)，阻礙與N2的接觸；通入氫氣能將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而易被除去。③由于工業(yè)用硅中含有銅的氧化物，在反應(yīng)中氧化銅