2020届一轮复习人教版碳、硅及无机非金属材料作业(1)

2020届一轮复习人教版碳、硅及无机非金属材料作业(1)

碳、硅及无机非金属材料 ‎1．硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)‎ A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示 D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池 ‎[解析]　水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。‎ ‎[答案]　C ‎2．下列叙述中正确的是(　　)‎ A．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似 C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物 D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸 ‎[解析]　 A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体生成，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C错误。‎ ‎[答案]　D ‎3．下列离子方程式的书写正确的是(　　)‎ A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3‎ B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋‎4F－===SiF4↑＋2H2↑‎ D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ‎[解析]　 Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，且应生成HCO，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。‎ ‎[答案]　D ‎4．青石棉(crocidolite)是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)‎ A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体 C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原 ‎[解析]　硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3 mol电子，而还原产物只有NO，故能使1 mol HNO3还原。‎ ‎[答案]　B ‎ ‎5．下列除杂方法正确的是(　　)‎ A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热 C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶 D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤 ‎[解析]　A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入NaHCO3。‎ ‎[答案]　B ‎6．锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)与碳、硅两元素同位于第ⅣA族，其原子序数按锗、锡、铅的顺序依次增大，则下列推断一定不正确的是(　　)‎ A．铅可形成PbO、PbO2两种氧化物 B．锗与盐酸不反应，锡、铅能与盐酸反应 C．锗、锡、铅的＋4价氢氧化物的碱性：Ge(OH)4＜Sn(OH)4＜Pb(OH)4‎ D．锗、锡、铅的金属性依次减弱 ‎[解析]　Pb在ⅣA族，有＋2、＋4两种化合价因而可形成PbO、PbO2两种氧化物，A正确；锡、铅均排在金属活动性顺序中氢的前面，因而可与盐酸反应，B正确；同一主族从上到下金属性依次增强，因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的碱性依次增强，C正确，D错误。 ‎ ‎[答案]　D ‎7．下列说法正确的是(　　)‎ A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应 B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂物质的量之比是3∶4‎ C．现代海战通过喷放液体SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4Cl D．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，不涉及氧化还原反应 ‎[解析]　玻璃的主要成分SiO2在高温下也与C反应，A错误；C由＋4价到0价，化合价变化为4，Na由0价到＋1价，化合价变化为1，根据化合价升降值相等原则，CO2与Na物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与氨气反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，一定发生氧化还原反应，D错误。‎ ‎[答案]　C ‎8．将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　　)‎ A．Na2SiO3　　　　　　 B．Na2CO3、Na2SiO3‎ C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2‎ ‎[解析]　将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。‎ ‎[答案]　A ‎9．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法错误的是(　　)‎ A．上图所含反应都不属于氧化还原反应 B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D．高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣 ‎[解析]　A项，由SiO2制取单晶Si的一系列反应都属于氧化还原反应，错误；B项，SiO2可作光导纤维，单晶硅可作半导体材料，正确；C项，盐酸与SiO2不反应，与CaCO3反应，正确；D项，高炉炼铁中，存在反应：CaCO3CaO＋CO2↑，SiO2＋CaOCaSiO3，CaSiO3作为炉渣被除去，正确。‎ ‎[答案]　A ‎10．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是(　　)‎ A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B．ab段与cd段所发生的反应相同 C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失 D．bc段反应的离子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO ‎[解析]　CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab段)，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。‎ ‎[答案]　B ‎11．草酸晶体受热分解产物中含有CO和CO2气体，为验证气体中含有CO气体，可用下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验：‎ ‎(1)该实验方案设计的装置中，按气体流向依次连接的合理顺序为______。‎ ‎(2)能证明混合气体中有CO的实验现象是_________________。‎ ‎(3)若不用F装置，则多余的CO气体将如何处理？_________________。‎ ‎[解析]　(1)要验证草酸晶体分解产物中含有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用C装置来除去CO2，A装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置D干燥，然后通过盛有CuO的装置E，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的A装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。‎ ‎(2)若前一个装置A中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；E中黑色CuO变红，同时其后的装置A中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。‎ ‎(3)F装置的作用是收集CO气体，以防污染环境，更换的方法是将气体先通入C装置除去CO2气体后，将CO点燃。‎ ‎[答案]　(1)C→A→D→E→A→F ‎(2)E中黑色粉末变为红色；前一个A中澄清石灰水无明显现象，后一个A中澄清石灰水变浑浊 ‎(3)先通入C装置除去CO2气体后，再将剩余的气体点燃 ‎12．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：‎ ‎①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 ‎②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2‎ ‎③SiHCl3与过量H2在1 ‎100℃‎反应制得纯硅，已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为___________________。‎ ‎(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点‎33.0℃‎)中含有少量SiCl4(沸点‎57.6℃‎)和HCl(沸点－‎84.7℃‎)，提纯SiHCl3采用的方法为________。‎ ‎(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去)：‎ ‎①装置B中的试剂是________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________。‎ ‎②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________，装置D中发生反应的化学方程式为____________________________________________。‎ ‎③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________。‎ ‎④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填写字母代号)。‎ a．碘水　　　　　　 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液 ‎[解析]　(1)高温下，SiO2和C反应生成Si和CO，反应的化学方程式为SiO2＋‎2CSi＋2CO↑；‎ ‎(2)沸点不同的液体可以采用蒸馏的方法分离，这几种物质沸点不同，所以可以采用蒸馏的方法分离；‎ ‎(3)①为防止SiHCl3与H2‎ O强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以作干燥剂；升高温度能使SiHCl3气化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应；‎ ‎②D中发生反应SiHCl3＋H2Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成；‎ ‎③Si是亲氧元素，为防止Si被氧化，需要排尽装置中的空气；‎ ‎④向溶液中加入强氧化剂，然后加入KSCN溶液检验三价铁离子，这几种物质中氯水具有强氧化性，故选b、d。‎ ‎[答案]　(1)SiO2＋‎2CSi＋2CO↑　(2)蒸馏 ‎(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化　②有固体物质生成　SiHCl3＋H2Si＋3HCl　③排尽装置中的空气　④bd ‎13．Ⅰ.清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一，硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物、无机盐、金属、Si、SiO2、粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物，通常用一定浓度的HF溶液，室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面，增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75～‎90℃‎反应25～35 min，效果良好。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)写出晶片制绒反应的离子方程式：____________________________。‎ 对单晶制绒，1990年化学家Seidel提出了一种电化学模型，他指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为________。‎ ‎(2)某化学兴趣小组同学，为验证Seidel的理论是否正确，完成以下实验：‎ 实验事实 事实一 水蒸气在‎600℃‎时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气 事实二 盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用 事实三 普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解 事实四 在野外环境里，用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH，点着后焖烧，可剧烈反应放出H2‎ 事实五 ‎1 g‎(0.036 mol)Si和20mL含有‎1 g NaOH(0.025 mol)的溶液，小心加热(稍微预热)，收集到约1 700mL H2，很接近理论值(1 600mL)‎ 结论：从实验上说明碱性水溶液条件下，H2O可作________剂；NaOH作________剂，降低反应________。高温无水环境下，NaOH作________剂。‎ Ⅱ.在工业中利用镁制取硅：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：‎ ‎(3)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用________(填字母)。‎ a．石灰石 B．锌粒 c．纯碱 ‎(4)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是________，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是______________。‎ ‎(5)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为_________________。‎ ‎[解析]　(1)晶片制绒反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑；在Si与OH反应中氧化剂为NaOH。(2)由题中实验事实分析可知，碱性水溶液条件下，H2O可作氧化剂，NaOH作催化剂降低反应活化能；高温无水环境下，NaOH作氧化剂。(3)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入还原性气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用锌粒，使其发生反应产生H2‎ ‎，为反应的顺利进行创造有利的条件。(4)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，是为了让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验造成影响；该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行。(5)Mg2Si与HCl会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，SiH4常温下可自燃，故有闪亮的火星。‎ ‎[答案]　(1)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑　NaOH ‎(2)氧化　催化　活化能　氧化 ‎(3)b ‎(4)让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验产生影响　该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行 ‎(5)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑、SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O