2020年高考化学大一轮复习第4章常见非金属及其化合物第1讲碳硅及无机非金属材料课时规范训练.pdf

最新教育教学资料精选碳、硅及无机非金属材料单独成册1下列物质：氢氟酸；浓H2SO4；烧碱溶液；Na2CO3固体；氧化钙；浓HNO3。其中在一定条件下能与SiO2反应的有()ABCD全部解析：选 C。SiO2不溶于除HF 之外的任何酸，因此SiO2与浓H2SO4、浓HNO3不反应。2硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为 Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为 SiO2D二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为 12解析：选 D。二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成 4 个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键的个数之比为)14，故D 错误。3下列叙述正确的是()A高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳高温解析：选 D。二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2，但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为 CO2不断逸出，而促使了反应向右进行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有 SiO2，会与氢氟酸反应；石灰抺墙的硬化过程是因为发生了反应 CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬。4下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是()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高温B反应Na2SiO3H2OCO2=NaCO3H2SiO3，反应Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生2C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3BeOAl2O36SiO2解析：选 D。A 项，硅酸钠溶液本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；B项，两反应条件不同，反应是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C 项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐；D 项正确。5硅烷(SiH4)在空气中易自燃或爆炸，可作橡胶等产品的偶联剂，硅烷的制备方法为4HCl=2MgClSiH4。下列说法不正确的是(最新教育教学资料精选)Mg2Si最新教育教学资料精选A制备硅烷的反应属于复分解反应B硅烷自燃反应中的氧化剂是SiH4C硅烷自燃产生SiO2和 H2OD制备硅烷时应隔绝氧气解析：选 B。硅烷自燃反应中的氧化剂是O2，B 错误。6青石棉(crocidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是鹿特丹公约中受限制的 46 种化学品之一，青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法中正确的是()A青石棉是一种易燃品，且易溶于水B青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OC1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗8.5 L 2 molL1HNO3溶液D1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗7 L 2 molL1HF 溶液解析：选 B。青石棉既不能燃烧，也不溶于水；将Na2Fe5Si8O22(OH)2改写成氧化物的形式，即为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，其中的Na2O、FeO、Fe2O3、SiO2均能与氢氟酸发生复分解反应，而Na2O、Fe2O3可与硝酸发生复分解反应，FeO 与硝酸发生氧化还原反应：3FeO10HNO3=3Fe(NO)3NO5H2O，SiO2与硝酸不反应，根据1 mol 青石棉中各氧化物与HF、HNO3反应的情况及反应时的物质的量之比可判断C、D 错误。7寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为 Al2O34SiO2H2O，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置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质解析：选 C。根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A 对；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B 对；其中的氧化物Al2O3和 SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C 错；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D 对。8二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)，下列说法正确的是()ASiO2既能与HF 反应，又能与NaOH 反应，属于两性氧化物BSiO2和 Si 都是光导纤维材料C在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效D图中所示转化反应都是非氧化还原反应最新教育教学资料精选最新教育教学资料精选解析：选 C。两性氧化物的定义为与酸和碱反应均只生成盐和水的氧化物，SiO2与 HF 反应得到的SiF4不属于盐类，A 项错误；SiO2是光导纤维材料，Si 为半导体材料，B 项错误；CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C 项正确；制取Si 的过程中涉及了氧化还原反应，D 项错误；9在含 2 mol NaOH、1 mol Na2SiO3的溶液中滴加稀盐酸至过量，下列关于沉淀质量(m)与盐酸体积)(V)之间关系的图像正确的是(解析：选 C。在氢氧化钠、硅酸钠的混合溶液中滴加稀盐酸，氢氧化钠优先反应，因为硅酸能和氢氧化钠反应。NaOHHCl=NaClH2O，Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。硅酸不溶于盐酸，2 mol NaOH 与2 mol HCl 完全反应，1 mol Na2SiO3与 2 mol HCl 完全反应，本题选C。10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()ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2DSiO2解析：选 A。将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2Na2SiO32H2O=HSiO32NaHCO3；加2高温热蒸干，高温灼烧时发生反应：H2SiO3=H2OSiO2；2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O；Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A 项。11用足量的CO 还原 13.7 g 某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式是()APbOBPb2O3CPb3O4DPbO2解析：选 C。设此铅氧化物的化学式为PbxOy，PbxOyyOyCOyCO2yCaCO316y100ym(O)1.28 g8.0 g所以m(Pb)13.7 g1.28 g12.42 gxy34。12将含有 0.1 mol SiO2的铝、硅混合物分别与足量NaOH 溶液、盐酸混合，充分反应后前者可得到11.2 L气体(标准状况)，后者可得到6.72 L气体(标准状况)，则参加反应的n(HCl)与n(NaOH)之比为()最新教育教学资料精选最新教育教学资料精选A11B12C21D3111.2 L解析：选 A。混合物与足量NaOH 溶液反应生成的n(H2)10.5 mol，混合物与足量盐酸22.4 L/mol6.72 L2nn反应生成的(H2)20.3 mol，混合物中只有铝能与盐酸反应，由此可求出(Al)n(H2)22.4 L/mol30.2 mol，硅、铝均能与NaOH 溶液反应且铝与NaOH 溶液反应放出的氢气也是0.3 mol，故硅与NaOH 溶液反应放出的氢气是0.2 mol，由此可求出n(Si)0.1 mol。铝完全反应消耗0.6 mol HCl，三种物质与NaOH溶液反应，消耗0.6 mol NaOH，故n(HCl)n(NaOH)11。13 含A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含 A 元素的一种化合物C 可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C 与烧碱反应生成含A 元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A 位于族，与A 同族但相对原子质量比A 小的元素B 的原子结构示意图为，A 与B 在原子的电子层结构上的相同点是。(2)易与C 发生化学反应的酸是(写名称)，反应的化学方程式是。(3)将 C 与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成 D，同时还生成B 的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D 在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含 A 的化合物F。写出生成D 和 F 的化学反应方程式：。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是。A普通玻璃坩埚B石英玻璃坩埚C氧化铝坩埚D铁坩埚(4)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为 11.2 L,100 g 混合物中石灰石的质量分数是。解析：(1)A 元素单质可作半导体材料，含 A 元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A 为硅元素，C 为 SiO2，D 为 Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素 B 为碳。(2)C 为 SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与 Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和 CO2，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Na2CO3。(4)若 SiO2恰好完全反应或过量，与高温CaCO3反应的化学方程式只有一个，即 CaCO3SiO2=CaSiO3CO2。若CaCO3过量，除发生上述反应外，高温还会发生反应：CaCO3=CaOCO2。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系列式求解：CaCO3CO2100 g22.4 Lm(CaCO3)11.2 Lm(CaCO3)50 g最新教育教学资料精选最新教育教学资料精选50g混合物中CaCO3的质量分数：100%50%。100 g答案：(1)A最外层均有4 个电子，最内层均有2 个电子(2)氢氟酸SiO24HF=SiF2H2O高温(3)SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=NaCO3H2SiO3D2(4)50%14晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法。请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有(填反应代号)。(2)写出反应的化学方程式。(3)化合物 W 的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至 1 3731 623 K 反应，生成化合物W，其化学方程式是。(4)A、B、C 三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是(填化学式)；分别通入W 溶液中能得到白色沉淀的气体是(填化学式)。(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，3 273 K解析：反应为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO22C=Si2CO，属于置换反提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为。523527 K1 357 K应；反应是Si3HCl=SiHCl3H2，属于置换反应；反应是SiHCl3H2=Si3HCl，属1 073 K于置换反应；反应为特定条件下的反应：COH2O(g)=H2CO2，不属于置换反应。A、B、C 分别为催化剂CO、CO2、HCl，其中 CO2是温室气体，是节能减排的目标气体，CO2和 HCl 通入 W(硅酸钠)溶液中能够生成白色沉淀(硅酸)。答案：(1)1 357 K(2)SiHCl3H2=Si3HCl最新教育教学资料精选最新教育教学资料精选1 3731 623 K(3)SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2(4)CO2CO2和 HCl1 073 K(5)COH2O(g)=CO2H2、催化剂CO2Ca(OH)2=CaCOH2O315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。N2净化时，铜屑的作用是：；硅胶的作用是。在氮化炉中反应为 3Si(s)2N2(g)=SiN4(s)3流速以控制温度的原因是。H727.5 kJ/mol，开始时须严格控制氮气的X 可能是(选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”)。(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：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。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，反应中 HCl 的利用率为90%，反应中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)工业上采用化学气相沉淀法制备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)氮气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品Si3N4，因此需将氮气净化，用Cu 除去氧气，硅胶除去水蒸气。氮化炉温度为1 2001 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 2001 400，防止硅熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。Si3N4与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将硅块中的Fe、Cu 杂质溶解而除去。(3)SiHCl与 H2O 反应生成H2SiO3、盐酸和H2。制取1mol 纯硅第一轮次：最新教育教学资料精选最新教育教学资料精选反应一定条件Si3HCl=SiHCl3H2，一定条件H2=Si3HCl，1 mol3 mol/90%1 mol1 mol反应SiHCl31 mol1 mol/93.75%1 mol3 mol第二轮次生成中，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%1mol，则n(HCl)n(H2)(3 mol/90%3 mol)(1 mol/93.75%1 mol)51。答案：(1)3SiCl 2N 6H=SiN 12HCl42234(2)除去原料气中的氧气除去水蒸气阻碍与N2的充分接触硝酸(3)SiHCl33H2O=HSiO33HClH2251最新教育教学资料精选这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，