高考化学一轮复习考情分析检测非金属及其化合物41无机非金属材料的主角——硅剖析

高考化学一轮复习考情分析检测非金属及其化合物41无机非金属材料的主角——硅剖析

第4章 非金属及其化合物 4.1检测 ‎　　时间：45分钟　　　满分：100分 一、选择题(每题6分，共66分)‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ ‎①单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料　②合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料　③盛放NaOH溶液时，使用带磨口玻璃塞的玻璃瓶　④Mg2＋、H＋、SiO、SO在水溶液中能大量共存　⑤向含K＋、Na＋、Br－、SiO的溶液中通入CO2后仍能大量共存　⑥SiO2与酸、碱均不反应　⑦SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器　⑧SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应　⑨水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 A．①②⑥⑦⑨ B．①⑧⑨‎ C．②③⑧⑨ D．①④⑤⑧‎ 答案　B 解析　合成纤维属于有机高分子材料，②错；2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3有粘性，可将玻璃瓶塞与瓶颈粘连，③错；2H＋＋SiO===H2SiO3↓，④错；CO2＋H2O＋SiO===H2SiO3↓＋CO，⑤错；SiO2可与HF反应，也能与强碱溶液反应，⑥、⑦错，B正确。‎ ‎2．[2017·天津市高三质检]下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，都是共价化合物 B．为防止月饼等富脂食品氧化变质，可在包装袋中放入硅胶 C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤 D．SiO2中含Al2O3杂质，可加入足量NaOH溶液然后过滤除去 答案　A 解析　A项，SiO2、CO2分别为H2SiO3、H2CO3对应的酸性氧化物，都是共价化合物，正确；B项，硅胶具有吸水性，可以防止食品受潮，而不能防止食品氧化，错误；C项，除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3杂质，应通入足量CO2，发生反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，错误；D项，SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，应加入稀盐酸后过滤，错误。‎ ‎3．[2017·合肥高三质检]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、玻璃都属于硅酸盐产品 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 答案　C 解析　水晶的主要成分是SiO2不是硅酸盐，A错误；水玻璃是Na2SiO3溶液，属于混合物，B错误；高纯度的SiO2用于制光导纤维，高纯度的Si用于制太阳能电池，D错误。‎ ‎4．[2016·兰州测试]下列关于碳和硅的叙述中，正确的是(　　)‎ A．其氧化物都能与NaOH溶液反应 B．其单质在加热时都能跟O2反应 C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳和硅两种元素共有两种单质 答案　B 解析　CO不与NaOH溶液反应，A项错误；SiO2不溶于水，也不与水反应生成相应的酸，C项错误；碳有金刚石、石墨、C60等多种同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅，所以有多种单质，D项错误。‎ ‎5．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)‎ A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生 C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2‎ 答案　D 解析　硅酸钠溶液既有碱性又有黏性，故Na2SiO3不能保存在磨口玻璃试剂瓶中，A错误；B项中反应②是在高温下进行的反应，其原因是CO2为气体，可使平衡正移，促使反应能够进行，B错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C错误。‎ ‎6．由等物质的量混合而成的下列各组混合物，分别与足量的盐酸、NaOH溶液发生反应，产生气体的质量之比符合实际情况的是(　　)‎ A B C D 混合物 硅、铝 铁、硅 铁、铝 铁、铝、硅 气体质量比 ‎3∶7‎ ‎3∶4‎ ‎1∶1‎ ‎5∶4‎ 答案　A 解析　硅、铝能与NaOH溶液反应而铁不能，铁、铝能与盐酸反应而硅不能，利用得失电子守恒原理进行分析，同时应注意铁与盐酸反应时只能生成Fe2＋。‎ ‎7．[2017·湖北八校高三联考]如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是(　　)‎ A．CO2是形成酸雨的主要物质 B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物 C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH>0，高温有利于该反应自发进行 D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 答案　C 解析　硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项错误；CO2不属于大气污染物，B项错误；CO2(g)＋C(s)2CO(g)为熵增的吸热反应，当ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应易自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项正确；实验室不能用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，包裹在大理石的表面，会阻止大理石与稀硫酸接触，使反应停止，D项错误。‎ ‎8．[2017·湖南十三校联考]将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2{或K[Al(OH)4]}的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为(　　)‎ 答案　D 解析　将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，发生反应的先后顺序为Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O、2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O、2KAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋K2CO3、K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3、BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，根据物质的溶解性可知，只有D项符合题意。‎ ‎9．下列离子方程式中书写正确的是( 　　)‎ A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：‎ ‎ 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．二氧化硅与氢氟酸反应：‎ ‎ SiO2＋4H＋＋‎4F－===SiF4↑＋2H2O D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：‎ ‎ SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 答案　D 解析　Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，CO2过量，产物应为HCO，A项正确写法是SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO；C项，氢氟酸是弱酸，在离子方程式中不能拆分。‎ ‎10．下列除杂方法正确的是(　　)‎ A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳说明硅酸的酸性比碳酸强 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 答案　B 解析　A项，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑反应发生的原因是CO2易挥发；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，CO2与Na2CO3也反应生成NaHCO3。‎ ‎11．金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋‎3CSiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法正确的是 (　　)‎ A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为C B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2‎ C．该反应中每生成1 mol SiC转移电子12 mol D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2‎ 答案　D 解析　反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；每生成1 mol SiC转移电子4 mol。‎ 二、非选择题(共34分)‎ ‎12．(14分)硅是重要的化学元素之一，在从传统材料到信息材料的发展过程中其创造了一个又一个奇迹。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)硅在元素周期表中的位置是_____________________________。‎ ‎(2)工业上生产粗硅的反应有SiO2＋‎2CSi(粗硅)＋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________。‎ ‎(3)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：‎ ‎①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的反应的化学方程式：______________________________________。‎ ‎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，写出配平的化学反应方程式：____________________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________________________。‎ ‎(4)下列有关硅材料的说法正确的是________(填字母)。‎ A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥 B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 E．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料——光导纤维 答案　(1)第三周期ⅣA族　(2)1∶2‎ ‎(3)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl ‎②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl 高温下，H2遇O2发生爆炸 ‎(4)BE 解析　(1)根据硅的原子序数为14，可知其在元素周期表中位于第三周期ⅣA族。‎ ‎(2)根据产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，再利用方程式计算。假设参加反应的C为5 mol，SiO2为2 mol，则两者的质量之比为(5×12)∶(2×60)＝1∶2。‎ ‎(3)在SiHCl3中，把硅考虑为＋4价，则氢为－1价，氯是－1价，SiHCl3水解时，－1价氢还原水中＋1价的氢，生成氢气。‎ ‎(4)碳化硅主要用作耐磨材料(如砂纸)，普通玻璃没有固定熔点，硅与盐酸不反应，所以A、C、D三项说法错误。‎ ‎13．[2016·威海一模](8分)X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：‎ 为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光导纤维。‎ 按要求回答下列问题：‎ ‎(1)C的化学式为________；X的化学式为________。‎ ‎(2)写出下列方程式：‎ 反应②的化学方程式____________________________________；‎ 反应⑦的离子方程式____________________________________。‎ 答案　(1)SiCl4　Si3N4‎ ‎(2)SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl SiO＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO 解析　由I可作光导纤维知，I为SiO2，根据题给第二个框图中的转化关系和“F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知F为硅酸，H为硅酸钠；由E→G是加入了硝酸银和稀硝酸，生成了难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，则E中含有氯离子；则化合物C中含硅、氯两种元素，故C为SiCl4，D为Si(NH2)4，X为Si3N4。‎ ‎14．(12分)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的，请用离子方程式予以证明：‎ ‎____________________________________________________。‎ 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 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，D为Si，E为H2SiO3。‎