高中一輪復(fù)習(xí)化學(xué)跟蹤檢測(cè)（十三）硅無機(jī)非金屬材料

跟蹤檢測(cè)（十三）硅無機(jī)非金屬材料1．硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質(zhì)。下列說法正確的是()A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品B．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑C．某硅酸鹽的化學(xué)式為KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高純硅可用于制造光導(dǎo)纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池解析：選C水晶的主要成分為SiO2，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，A錯(cuò)誤；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，屬于混合物，B錯(cuò)誤；用于制造光導(dǎo)纖維的是二氧化硅，用于制造太陽能電池的是高純硅，D錯(cuò)誤。2．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。下列物質(zhì)的俗名與化學(xué)式或用途不相符的一項(xiàng)是()選項(xiàng)俗名主要成分(化學(xué)式)用途A石英SiO2集成電路B純堿Na2CO3制備玻璃C水玻璃Na2SiO3制備硅膠D鐵紅Fe2O3用作油漆和涂料解析：選A石英主要用于生產(chǎn)玻璃和光導(dǎo)纖維等，晶體硅才用于制作集成電路。3．我國科學(xué)家制得了SiO2超分子納米管。下列敘述正確的是()A．SiO2與干冰的物理性質(zhì)相似B．SiO2耐腐蝕，不與任何酸反應(yīng)C．工業(yè)上用SiO2制備粗硅D．光導(dǎo)纖維主要成分是SiO2，具有導(dǎo)電性解析：選CA項(xiàng)，SiO2熔、沸點(diǎn)高，干冰的熔、沸點(diǎn)低，兩者物理性質(zhì)不相似；B項(xiàng)，SiO2能與氫氟酸反應(yīng)；C項(xiàng)，工業(yè)上用SiO2制粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；D項(xiàng)，光導(dǎo)纖維主要成分是SiO2，能傳導(dǎo)光，但是不導(dǎo)電。4．(2018·山東棗莊模擬)《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窯中燃薪舉火”，“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯(cuò)誤的是()A．粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料B．“燃薪舉火”使粘土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦D．沙子和粘土的主要成分均為硅酸鹽解析：選DA項(xiàng)，由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙粘土而為之”可知，粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料，正確；B項(xiàng)，黏土燒制成瓦的過程為復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，粘土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，正確；C項(xiàng)，青瓦和紅瓦是在冷卻時(shí)區(qū)分的，自然冷卻的是紅瓦，澆水冷卻的是青瓦，正確；D項(xiàng)，沙子的主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬于硅酸鹽，錯(cuò)誤。5．下列除雜方法正確的是()A．SiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可以加入足量NaOH溶液，然后過濾除去B．CO2中含有CO雜質(zhì)，可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱C．CO2中含有HCl雜質(zhì)，可以通過盛有飽和Na2CO3溶液的洗氣瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì)，可以通入足量的CO2，然后過濾解析：選BA項(xiàng)，SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，應(yīng)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，引入NaHCO3雜質(zhì)，錯(cuò)誤。6．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，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是()A．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生改變D．反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O解析：選AA項(xiàng)，稻殼灰來源廣泛、價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；B項(xiàng)，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SiO2中硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，Na2SiO3中硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯(cuò)誤。7．(2018·定州模擬)多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制晶的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是()A．Y、Z分別為H2、Cl2B．制取粗硅的過程中焦炭與石英會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成碳化硅，在該副反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1C．SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為H2SiO3、H2、HCl，據(jù)此推測(cè)SiHCl3中硅元素的化合價(jià)為＋2價(jià)D．Y與SiHCl3制備多晶硅的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)解析：選BA項(xiàng)，電解飽和食鹽水得到X(NaOH)、Y(H2)、Z(Cl2)，正確；B項(xiàng)，焦炭與石英發(fā)生副反應(yīng)生成碳化硅的化學(xué)方程式為3C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(電爐))SiC＋2CO↑，該反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SiHCl3發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2＋3HCl，根據(jù)化合價(jià)升降總和相等的規(guī)律可知SiHCl3中硅元素的化合價(jià)為＋2價(jià)，正確；D項(xiàng)，Y(H2)與SiHCl3制備多晶硅的反應(yīng)為H2＋SiHCl3=Si＋3HCl，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)，正確。8．(2018·九江模擬)蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成?，F(xiàn)取一份蛇紋石試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首先將其溶于過量的鹽酸，過濾后，在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH溶液至過量。下列敘述不正確的是()A．沉淀X的成分是SiO2B．將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液后過濾，可得到紅色顏料Fe2O3C．在溶液Y中加入過量的NaOH溶液，過濾得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2D．溶液Y中的陽離子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋解析：選B向蛇紋石試樣中加入過量的鹽酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和H＋的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入過量NaOH溶液，將得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正確；將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlOeq\o\al(－,2)和SiOeq\o\al(2－,3)，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B錯(cuò)誤。9．下列說法中正確的是()A．單質(zhì)eq\o(→,\s\up7(O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up7(NaOH或HCl))鹽，硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化B．若a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D．青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示為Al2O3·SiO2·H2O解析：選CA項(xiàng)，Si與O2反應(yīng)生成SiO2，SiO2不與H2O反應(yīng)，“氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或堿”不能實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，b→c，c→a均不能通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化碳和二氧化硅都屬于酸性氧化物，都能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和水，正確；D項(xiàng)，硅酸鹽可以用鹽的形式或氧化物的形式表示，[Al2Si2O5(OH)4]可表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，錯(cuò)誤。10．(2018·煙臺(tái)模擬)三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)難溶于水，在醫(yī)療上可作抗酸劑。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3還可覆蓋在有潰瘍的胃表面，緩解刺激。將0.184g三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)加入到50mL0.1mol·L－1鹽酸中，充分反應(yīng)后，濾去沉淀，用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定剩余的鹽酸，消耗NaOH溶液30mL，則n為()A．6 B．5C．4 D．3解析：選A三硅酸鎂中和胃酸(HCl)的化學(xué)方程式為Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O，根據(jù)化學(xué)方程式，設(shè)0.184gMgSi3O8·nH2O的物質(zhì)的量是x，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為(0.050×0.1－0.030×0.1)mol＝0.002mol，則有Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O1mol4molx0.002mol解得x＝0.0005mol，所以Mg2Si3O8·nH2O的摩爾質(zhì)量是eq\f(0.184g,0.0005mol)＝368g·mol－1，Mg2Si3O8的摩爾質(zhì)量為260g·mol－1，所以18n＝108，即n＝6。11．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置對(duì)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(zhǎng)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(cè)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(huì)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)：__________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)前要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N2將裝置中的空氣排盡。(2)根據(jù)裝置圖可知，B裝置作安全瓶，防止倒吸。(3)根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成CO也可能生成CO2，所以C裝置用來檢驗(yàn)CO2，D裝置用來檢驗(yàn)CO，所以C、D裝置中所盛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CO2又有CO。由于兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO2＋2CO＋3Si。(4)CO有毒，不能排放到空氣中，而該裝置缺少尾氣吸收裝置吸收未反應(yīng)的CO。(5)18gSiO2的物質(zhì)的量＝eq\f(18g,60g·mol－1)＝0.3mol,8.4g焦炭的物質(zhì)的量＝eq\f(8.4g,12g·mol－1)＝0.7mol，充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44L，其物質(zhì)的量＝eq\f(13.44L,22.4L·mol－1)＝0.6mol，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則有：SiO2＋2C=2CO＋Si0．3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋C=SiC1110．1mol0.1mol0.1mol故Si和SiC的物質(zhì)的量之比為0.2mol∶0.1mol＝2∶1。(6)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，將CO2氣體通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，溶液變渾濁，說明酸性：H2CO3>H2SiO3。答案：(1)將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對(duì)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)缺少尾氣吸收裝置(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，證明碳酸酸性強(qiáng)于硅酸12．某礦石含碳酸鎂和石英，制備高純硅和硅膠的工藝流程如下：(1)“硅膠”常用作________，也可以用作________的載體。A的結(jié)構(gòu)式為____________。(2)制備粗硅的方程式為______________________________________________。(3)操作Ⅰ為________，操作Ⅱ?yàn)開______________________________________。(4)操作Ⅲ需要在氯化氫氣流中加熱脫水的原因是________________________。(5)溶液G用E酸化的方程式為________________________________________。解析：(1)“硅膠”多孔，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為O=C=O。(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiO2eq\o(→,\s\up7(C))粗硅eq\o(→,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2))純硅，用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ為過濾，操作Ⅱ?yàn)檎舭l(fā)結(jié)晶。(4)MgCl2·6H2O加熱脫水制得MgCl2，要在氯化氫氣流中進(jìn)行，氯化氫氛圍是防止鎂離子水解。(5)Na2SiO3與HCl反應(yīng)，生成NaCl和H2SiO3。答案：(1)干燥劑催化劑O=C=O(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO(3)過濾蒸發(fā)結(jié)晶或蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶(4)防止鎂離子水解(5)Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓13．(2018·鄭州模擬)未來的交通工具將采用新一代無機(jī)非金屬材料制成的無水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。這類材料中研究較多的是化合物G。(1)化合物G的相對(duì)分子質(zhì)量為140，G中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含兩種元素)與NH3反應(yīng)而生成，同時(shí)產(chǎn)生HCl氣體。請(qǐng)推斷：①化合物G的化學(xué)式為________