2021届高考化学一轮复习无机非金属材料的主角——硅作业

2021届高考化学一轮复习无机非金属材料的主角——硅作业

核心素养提升练 九 ‎　无机非金属材料的主角——硅 ‎(25分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括5小题,每题6分,共30分)‎ ‎1. (2019·昭通模拟)下列我国古代优秀艺术作品中,所用材料不属于无机非金属材料的是 (　　)‎ A.商代后母 戊鼎 B.新石器时代人 面鱼纹彩陶盆 C.明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶 D.三国青瓷羊形烛台 ‎【解析】选A。青铜器属于金属材料,陶瓷是无机非金属材料。‎ ‎2.(2019·运城模拟)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 (　　)‎ ‎①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为 Na2O·2FeO·3SiO2‎ ‎②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ‎③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ‎④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A.②③ B.①③ C.①④ D.④‎ ‎【解析】选D。①硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是+3价,所以用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2,错误;②水晶的主要成分是二氧化硅,‎ 不属于硅酸盐制品,错误;③用于制作光导纤维的材料是二氧化硅,不是硅单质,错误;④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎ (2019·广州模拟)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　)‎ A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C.反应Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑中,Si为氧化剂 D.硅能与氢氟酸反应,则硅可以与盐酸反应 ‎【解析】选A。由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4Si+HCl,都是氧化还原反应,B项错误;Si为还原剂,C项错误;硅不能与盐酸反应,D项错误。‎ ‎3.(2019·合肥模拟)《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘(通‘黏’)土而为之”“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是 (　　)‎ A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐 B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化 C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦 D.黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料 ‎【解析】选A 。沙子的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A项错误;“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器,B项正确;烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,得到红瓦,若浇水则发生还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦,C项正确;砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D项正确。‎ ‎4.(2019·拉萨模拟)已知:碳、硅、锗、锡、铅为第ⅣA族元素,其原子序数依次增大,碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的。根据元素周期律的知识,分析下列关于锗、锡、铅的推断不正确的是 (　　)‎ A.SnCl2具有较强的还原性,PbO2具有较强的氧化性 B.若锗、锡在空气中不反应,铅有可能与氧气反应 C.若锗与盐酸不反应,锡、铅也不能与盐酸反应 D.三种元素的+4价氢氧化物的碱性由弱到强的顺序:Ge(OH)40,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 ‎【解析】选 C。CO2不是大气污染物,也不能形成酸雨,A、B错;C项为熵增的吸热反应,高温有利于该反应自发进行。‎ ‎2.从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下:‎ ‎①SiO2+‎2CSi(粗)+2CO↑‎ ‎②Si(粗)+2Cl2SiCl4‎ ‎③SiCl4+2H2Si(纯)+4HCl 关于上述反应的叙述不正确的是 (　　)‎ A.①③是置换反应,②是化合反应 B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅 C.任一反应中,每消耗或生成‎28 g硅,均转移4 mol电子 D.高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅 ‎【解析】选 D。在氧化还原反应中,还原剂的还原性比还原产物的还原性强,B正确;根据元素化合价的变化,每消耗或生成‎28 g(1 mol)硅,均转移4 mol电子,C正确;题中的三个反应是在三个不同的反应器中发生的,D错误。‎ ‎3.(2019·许昌模拟)元素周期表中ⅣA族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb等,已知Sn的+2价不稳定而+4价稳定,而Pb的+2价稳定+4价不稳定。结合所学知识,判断下列反应中(反应条件略)正确的是 (　　)‎ ‎①Pb+2Cl2PbCl4‎ ‎ ②Sn+2Cl2SnCl4‎ ‎③SnCl2+Cl2SnCl4‎ ‎④PbO2+4HClPbCl4+2H2O ‎⑤Pb3O4+8HCl3PbCl2+Cl2↑+4H2O A.②③⑤　　　　　　　 B.②③④‎ C.①②③ D.①②④⑤‎ ‎【解析】选 A。Sn的+4价稳定,而Pb的+2价稳定,故①错误、②正确;SnCl2继续与Cl2反应生成SnCl4,③正确;④PbO2+4HClPbCl4+2H2O,PbCl4中Pb+4价不稳定,故错误;⑤Pb3O4+8HCl3PbCl2+Cl2↑+4H2O,Pb的+2价稳定,故⑤正确。‎ ‎【加固训练】‎ 已知PbO是碱性氧化物、PbO2是酸性氧化物,Pb3O4可看作是这两种氧化物按一定比例混合而成,又知Pb3O4可与稀硝酸发生非氧化还原反应,下列关于该反应生成物的推断合理的是 (　　)‎ A.有Pb(NO3)2 B.有Pb(NO3)4‎ C.有PbO D.有NO ‎【解析】选 A。由题目信息知Pb3O4中铅的化合价为+2、+4两种价态,相当于PbO·PbO2,由于PbO2是酸性氧化物,故它不能与硝酸反应,PbO是碱性氧化物,它与硝酸发生非氧化还原反应,生成Pb(NO3)2,由此可写出对应的化学方程式,故生成物为PbO2、H2O和Pb(NO3)2。‎ ‎4.(2019·鹤壁模拟)某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO,已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示:‎ 下列叙述正确的是 (　　)‎ A.装置e的作用是防倒吸 B.如图所示装置的活塞K处于关闭状态 C.实验结束时,先关闭活塞K,再熄灭酒精灯 D.b、c、f中的试剂依次为饱和碳酸钠溶液、浓硫酸、银氨溶液 ‎【解析】选B。A项,装置e利用二氧化碳的密度大于空气,作用是分离二氧化碳和一氧化碳,选项A错误;B项,如图所示装置a中盐酸被压回球形漏斗,与CaCO3分离,可知活塞K处于关闭状态,选项B正确;C项,实验结束时,应先熄灭酒精灯,继续通二氧化碳,最后再关闭活塞K,选项C错误;D项,b、c、f中的试剂依次为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸、银氨溶液,选项D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎ (2019·衡阳模拟)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2。某 校化学研究小组利用下图实验装置检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸 收)。下列有关说法正确的是 (　　)‎ A.②、③、⑤中依次盛装澄清石灰水、浓硫酸和氢氧化钠溶液 B.为了实验的安全性,应先点燃①处酒精灯,后点燃④处酒精灯 C.当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和CO D.若用碱石灰替换无水硫酸铜,也可达到检验H2和CO的目的 ‎【解析】选B。灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2,要检验产物中的H2和CO,需要除去产物中的少量二氧化碳,充入装置④的气体需要干燥,因此②中盛放氢氧化钠溶液,③中盛放浓硫酸,④中反应后的气体中含有水蒸气和二氧化碳,因此无水硫酸铜变成蓝色,说明含有氢气,⑤中澄清石灰水变浑浊,说明含有一氧化碳。A项,根据上述分析,除去二氧化碳不能选用澄清石灰水,因为其浓度太小了,故A错误;B项,生成的氢气和一氧化碳在有空气存在时容易燃烧,可能发生爆炸,为了实验的安全性,应先点燃①处酒精灯,用生成的气体排尽装置内的空气,经验纯后点燃④处酒精灯,故B正确;C项,当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种,故C错误;D项,若用碱石灰替换无水硫酸铜,不能检验H2和CO,只能说明生成了H2和CO中的一种或两种,故D错误。‎ ‎5.(2019·聊城模拟)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】选B。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被还原。‎ 二、非选择题(本题包括1小题,共20分)‎ ‎6.硅是带来人类文明的重要元素之一,在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。 ‎ ‎(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的作用下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,该反应的化学方程式为_____________________________________________。 ‎ ‎(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下:‎ 已知硅的熔点是1 ‎420 ℃‎,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。‎ ‎①N2净化时,铜屑的作用是_____________________________________; ‎ 硅胶的作用是_____________________________________。 ‎ ‎②在氮化炉中反应为3Si(s)+2N2(g)Si3N4(s)　ΔH=-727.5 kJ·mol-1,开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是______________________。 ‎ ‎③X可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。 ‎ ‎(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅:‎ ‎①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应,该反应的化学方程式为__________________________________________。 ‎ ‎②假设每一轮次制备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)制备Si3N4的反应中,反应物是H2、SiCl4和N2,根据质量守恒,除了Si3N4外,还有HCl气体生成,从而写出该反应的化学方程式。‎ ‎(2)①氮气中含有少量氧气及水蒸气,需将氮气净化,用Cu除去氧气,硅胶除去水蒸气。‎ ‎②氮化炉温度为1 200～1 ‎400 ℃‎,硅的熔点为1 ‎420 ℃‎,该反应是放热反应,严格控制氮气流速,以控制温度为 ‎1 200～1 ‎400 ℃‎,防止硅熔化熔合成团,阻碍硅与氮气的充分接触。‎ ‎③硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。‎ ‎(3)①SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2。‎ ‎②制取1 mol纯硅第一轮次:‎ 反应Ⅰ:Si　+ 3HCl SiHCl3+ H2,‎ ‎　　　1 mol 　3 mol÷90%　　1 mol 　1 mol ‎ 反应Ⅱ:‎ SiHCl3 + H2　　 Si　+　　 3HCl,‎ ‎1 mol 1 mol ÷93.75%　 1 mol　　　3 mol ‎ 第二轮次生产中,需补充HCl物质的量为3 mol÷90%-3 mol,需补充H2物质的量为1 mol÷93.75%-1 mol,则n(HCl)∶n(H2)=(3 mol/90%-3 mol)∶(1 mol/‎ ‎93.75%-1 mol)=5∶1。‎ 答案:(1)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl ‎(2)①除去原料气中的氧气　除去水蒸气 ‎②这是放热反应,防止局部过热,导致硅熔化熔合成团,阻碍与N2的充分接触 ‎③硝酸 ‎(3)①SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2↑‎ ‎②5∶1‎ 关闭Word文档返回原板块