2020版高考化学一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第1节 无机非金属材料的主角—硅课时跟踪练

2020版高考化学一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第1节 无机非金属材料的主角—硅课时跟踪练

第1节 无机非金属材料的主角——硅 课时跟踪练 一、选择题 ‎1．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　　)‎ ‎ ‎ A.玛瑙　 B.光导纤维　C.太阳能电池　D.水晶 解析：玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。‎ 答案：C ‎2．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是(　　)‎ 选项 俗名 主要成分(化学式)‎ 用途 A 石英 SiO2‎ 集成电路板 B 纯碱 Na2CO3‎ 制备玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3‎ 制备硅胶 D 铁红 Fe2O3‎ 用做油漆和涂料 解析：石英主要用于生产玻璃(光导纤维)，晶体硅才用于制作集成电路。‎ 答案：A ‎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．下列叙述正确的是(　　)‎ A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐 B．硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂 6‎ C．制造玻璃是复杂的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同 D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应 解析：红宝石的主要成分为Al2O3，珍珠的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D错误。‎ 答案：B ‎5．寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是(　　)‎ A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触 B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物 C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质 D．久置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质 解析：根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A正确；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，在潮湿的空气中不会溶解变质，C错误；久置于干燥空气中，会失去其中的结晶水变质，D正确。‎ 答案：C ‎6．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 ‎7．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B．操作A与操作B完全相同 C．该流程中硅元素的化合价发生改变 6‎ D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析：稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，A正确；操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，D错误。‎ 答案：A ‎8．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2属于两性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞 C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示的转化都是氧化还原反应 解析：SiO2是酸性氧化物；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应。‎ 答案：C ‎9．下列说法不正确的是(　　)‎ ‎①二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应　②根据反应：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸强　③二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸　④二氧化硅常被用来制造光导纤维 A．①②　　　 B．②③　　　 C．③④　　　 D．①④‎ 解析：①二氧化硅能与氢氟酸反应，②硅酸酸性化碳酸弱。‎ 答案：A 二、非选择题 ‎10．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。‎ ‎(1)下列物质不属于硅酸盐的是________。‎ 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与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为__________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。‎ 6‎ ‎(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是(　　)‎ A．普通玻璃坩埚　　 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩 D．铁坩埚 ‎(4)工业上常利用反应‎2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是___________________________________________________。‎ 解析：(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。‎ 答案：(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2‎ ‎11．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出各物质的化学式：A________，B________，‎ C________，D________，E________。‎ ‎(2)写出反应①的化学方程式：______________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。‎ ‎(3)写出反应④的离子方程式：___________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(4)写出反应⑤的离子方程式：___________________________。‎ ‎(5)H2CO3的酸性强于E，请用离子方程式予以证明：‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而顺藤摸瓜推知B为CaSiO3，‎ 6‎ D为Si，E为H2SiO3。‎ 答案：(1)SiO2　CaSiO3　Na2SiO3　Si　H2SiO3　(2)SiO2＋‎2CSi＋2CO↑　1∶2　(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑‎ ‎(4)SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓‎ ‎(5)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO ‎12．硅是人类文明发展的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。‎ ‎(1)工业生产粗硅的反应有SiO2＋‎2CSi(粗)＋2CO↑，SiO2＋‎3CSiC＋2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的质量之比为________。‎ ‎(2)工业上可以通过下图所示的流程制取纯硅：‎ ‎①若反应Ⅰ为Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为______________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎③下列说法正确的是(　　)‎ A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3‎ C．反应Ⅰ和Ⅱ中HCl均作氧化剂 D．反应Ⅰ和Ⅱ属于可逆反应 ‎④设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H2的物质的量之比是__________ 。‎ 解析：(1)将两方程式叠加，可知C和SiO2的物质的量之比为5∶2，因此质量之比为(5×12)∶(2×60)＝1∶2。‎ 6‎ ‎(2)①由流程图可知反应Ⅱ是SiHCl3和H2反应生成纯硅和HCl，因此方程式为SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。‎ ‎②写出方程式中已知物质：SiHCl3＋3H2O→H2SiO3＋3HCl，由原子守恒可知另一种物质为H2，因此反应的化学方程式为SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑。‎ ‎③该工艺流程中HCl和H2可循环使用；分离Si与SiHCl3可用过滤的方法；反应②中HCl是生成物，是氧化产物；反应①、②不在同一条件下进行，不是可逆反应。‎ ‎④由题中条件可知：‎ Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2‎ ‎1 mol　 3 mol　　　　　　　　　1 mol SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ‎1 mol　 1 mol　　　　　　　　　　3 mol 由以上数据可知循环生产中只能产生3 mol HCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加mol HCl，循环生产中只产生1 mol H2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加mol H2，所以补充投入HCl和H2的物质的量之比为∶＝5∶1。‎ 答案：(1)1∶2‎ ‎(2)①SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl ‎②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑‎ ‎③A　④5∶1‎ 6‎