2019版高考化学总复习第4章非金属及其重要化合物第1节无机非金属材料的主角——硅模拟.doc.pdf
第1节无机非金属材料的主角一一硅 模拟预测通关 一、选择题 1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳屮大部分的岩石、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.太阳能电池板D水晶 解析：选C。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。 2.下列关于碳、硅的叙述正确的是（） A.碳、硅都是1VA族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在 B.二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似 C.二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成相应的盐 D.高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料 解析：选C。自然界中含有单质碳（如金刚石、石墨），A错误；二氧化碳、二氧化硅的物 理性质（如熔、沸点）差别很大，B错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D错误。 3.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得來的。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Na 2CO3 制备玻璃 C 水玻璃Na 2SiO3 制备硅胶 D 铁红 FeA 用作油漆和涂料 解析：选A。石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电 路板。 4.下列离子方程式的书写正确的是（） A.水玻璃屮通入过量二氧化碳：a 2SiO3+CO汁H20=27a+C0釣+恋讪J B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca （OH ）2+2C0 2=Ca 2+ + 2HC0； C.硅与氢氟酸的反应：Si+4H +4F“=SiF 4 f +2H21 D.二氧化硅溶于烧碱溶液中：Si0 2+20H“=Si0r + H20 解析: 选D。A项,Na 2SiO3是强电解质，应拆分成+、SiOt,且应生成HCO；B项， 正确写 法是CO,+OH-=HCO；r ； C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H+和厂。 5.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，对用于制备硅胶和木材防火剂 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：选B。红宝石的主要成分为A1A,珍珠的主要成分为CaCOs,水晶的主要成分为Si（h, 钻石为碳单质，A选项错误；制造玻璃包含复杂的物理变化和化学变化，C选项错误 ; 金刚石是 碳单质，具有碳单质的化学性质，D选项错误。 6.寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为ALOs - 4SiO 2?比 0,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.久置于干燥空气川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正确；寿山石屮含有 不同形态的Al 203,造成其色彩丰富，B正确；其中的氧化物ALO ：,和Si02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。 7.下列除杂方法正确的是（） A.Si02中含A1O杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去 B.CO 2'P 含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管并加热 C.C0.4 4 含有HC1杂质，可以通入盛有Na 2CO3溶液的洗气瓶 D.a 2C03溶液中含有 Na 2SiO3杂质，可以通入足量的 g, 然后过滤除去 解析：选B。A项,Si02、AI2O3均与NaOH溶液反应 ;C项, 应通入盛有饱和NaHCO 3溶液 的洗气 瓶；D项，引入了NaHCOs杂质。 8.水玻璃（Na,SiOs溶液）广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是- 种重要的工业 原料。如图是用稻壳灰（Si0 2： 65%?70%、C： 30%?35% ）制取水玻璃的工艺流程 : 下列说法正确的是（） 八?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 1洗涤 NaOH溶液 操作 A 反应器 活性炭 宀阻沁稀溶液夢型商浓度 水玻璃 稻壳灰 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 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 解析：选A。八项，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, 正 确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中， 硅元素的化合价是 + 4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是+ 4价，所以该流程中硅元素的化合 价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2+2NaOH=N a,SiO3+ 出 0,此反应没有化合 价的变化，属于非氧化还原反应，错误。 9.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 氯化氢氯化氢 容器中进行的反应为Si ( 粗)+3IIC1 (g)=SiHC13(D+H 2(g) ；容器中进行的反 应为SillCb+IL迴退Si ( 纯)+3HCl。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SiHCh C.反应和中HC1均作氧化剂 D.反应和互为可逆反应 解析：选A。该工艺流程中IIC1和 分离Si与SillCls可用过滤的方法 ; 反应 中HC1是生成物，是氧化产物；反应、不在同一条件下进行，不是可逆反应。 10.浓度相同的NaOH溶液各100讥倒入A、B、C三个烧杯屮，分别向三份溶液屮通入不等 量的C02,充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入0. 2 mol? LT的盐酸，产生C0? A.原NaOII溶液的浓度为0. 2 mol ? L“ 1 B.B烧杯屮通入的COM本积为448 mL(标准状况 ) C.通入CO?后，A烧杯中的溶质为NMO ；和NaHCOa D.通入CO2后,C烧杯中溶质成分的物质的量之比为/?(NaOH) : /7(Na 2CO3) =2 : 1 解析：选Bo CO2通入NaOH溶液，可能发生反应2NaOH+CO2=Na 2CO3+H2O或NaOH+ C0 2=NaHC03, 由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生C02气体， 且最终完全反应消耗的盐酸均为100 mL 生成NaCl,由原子守恒得z?(Na +) =n(Cl_), 即z?(NaOH) =/?(HCl),故c(NaOH) = 0.2 mol ? I7 1, A 正确；B烧杯中从开始加入盐酸到开 始产生气体与从开始产生气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入C02后生成的溶液为 Na 2C03溶液，据 2NaOH?CO2可知/? （C0 2） 乂“】' = o. 01 mol,标准状况下K（C0 2） = 224 mL, B错误；A烧杯中未产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质 为N32CO3 和NaHCOs, C正确；C烧杯屮通入C02未产生气体消耗的盐酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故 溶液溶质为Na2 （X）3和NaOII, /?（Na 2C03） =/7（NaHCO3） = （100-75） X 10 _3X0. 2 mol = 5X10_3mol, 故?7（NaOH ） = （500） X 10 3X0. 2 mol = l X 10“2 mol, 即/? （NaOH ） : /7（Na 2CO3）=2 : 1, D 正确。 二、非选择题 11.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） Si0 2是玻璃的主要成分之一， Si02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。 （3） _ 用 Na 2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明 Na 2SiO：5可用作 _ 。 Na 2SiO3可通过 SiO?与纯碱混合高温熔融反应制得， 高温熔融纯碱时下列圮坍可选用的是 A.普通玻璃圮埸 C.氧化铝堀 质是 _ （填化学式，下同），氧化剂是_ o 解析：（1）生石灰（00）不含Si元素，不属于硅酸盐。（2）SiO2与HF反应，所以通常用 氢 氟酸来雕刻玻璃。（3）含有SiOz的览堀可与Na 2C03反应，ALO ：厂也可与 NM0 ：j反应。 答案：D (2) SiO 2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 氢氟酸 (3)防火剂D (4)C Si0 2 12.分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL,再通入一定量的CO2,随后分别 各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol/L的盐酸，在标准状况下产生CO?的体积（y轴） 与所 加入盐酸的体积（x轴）的关系如下图（分A、B两种情况） : /?(NaOH) 0.2 mol ? LXO. 1 L K(NaOH) = 0. 1 L B.石英玻璃堆坍 0.铁堆竭 （4）工业上常用2C4-SiO2= S1+2C0 t 制备粗硅，该反应中所含元素化合价升高的物 y/mL 0 50 100 150 %/inLO 50 100 150X/1UL 在B情况下，溶质是 _ ( 填化学式 ) ，其物质的量之比为_ - (2)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 _ o 解析：(1)CO2通入WOII溶液中进行反应时，据CO?量与NoOII量的相对多少，有两个阶段： CO2+2NaOII=Na 2CO3+H2O,此时溶质可能为NaOH和NMO ：,或只有Na2CO3(刚好反应 )； NaCO ：,+C02+H 2O=2NaHCO3,此时溶质可能为 N/CO ：和NaHCO ：成只有NaHCOj。据图分析：B情 况最终生成的C02(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的C0 2)是 A情况的2倍。 (2)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据元素守恒有n(NaOH) =/?(Na +) =/2(Cl_) =0. 2 mol/LXO. 15 L=0. 03 mol, 所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0. 03 mol/0. 02 L=l. 5 mol/L? 答案：(l)NaOH、Na 2C03 1 : 1 NMOs、NaHCOa 1 : 1 (2)1.5 mol/L 13.综合利用CO?、CO对构建低碳社会有重要意义。 (1) 50、陆0、 馆0均能吸收C02。如果寻找吸收C02的其他物质，下列建议合理的是 ( 填字母 ) 。 A.可在碱性氧化物中寻找 B.可在IA、IIA族元素形成的氧化物中寻找 C.可在具有强氧化性的物质中寻找 (2) Li 4SiOi可用于吸收、释放C02,原理是在500 °C, C02与Li4SiO4接触后生成Li2C03； 平衡后加热至700 °C ,反应逆向进行，放出CO?, Li.SiO ，,再生，写出CO?与Li. 5SiO,反应的化 学 方程式： _ o (3)如图所示，利用缺铁氧化物( 如Feo. 9O)可实现CO2的综合利用、构建低碳环保社会。 过程I反应中二氧化碳作_ ( 填“氧化”或“述原” ) 剂，每生成3 mol的FeQ 可转化CO2的体枳为 _ ( 标准状况 )o 请说明该转化的优点：_ 。 解析：(1)A项，1”20、NO、HgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物C02,可在碱 性氧 化物中寻找吸收CO?的其他物质，故A正确；B项，Li 20 N&0、MgO均能吸收 CO2,锂 与钠、镁为 IA、IIA族元素，所以可在IA、IIA族元素形成的氧化物中寻找吸收C02的其 他物质，故B正确； C项，Li 20. Na20. MgO 均能吸收CO2,但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原反应无 关, 故C错误。(2)在500 °C, C02与LiSiOi接触后生成Li 2COa, 反应物为 C02与LiiSiOn生成物 有Li 2CO3, 根据质量守恒可知产物还有Li 2SiO3, 所以化学方匚on 程式为CO 2+LiiSiOi ?00 * SCOs+gSiO：,。根据图示可知 ,Feo.90可以将 CO2转化为Fe：O 和C,过 程I反应的化学方程式为Feo.9O+*X)2=Fe3O+，可知生成3 mol的Fe：Q 消耗1 mol CO2,而FesO 又在太阳能高温作用下分解为Fe。.9O和氧气，可实现铁的氧化物的循坏利用。 r nn 答案：(1)AB (2)C0?+Li4SiCh 700 °。LizCOs + IhSiOs (3)氧化22.4 L 将CO? 转化为 C和。2；利用了太阳能；Fe：O可循环使用 14.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稈中创造了一个 又一个奇迹。 工业生产粗硅的反应有SiO2 + 2C 3 纟型%i ( 粗)+2C0f , SiO 2 + 3C 3KSiC + 2C0t 0 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Si02的质量之比为0 (2)1业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅： 斤?斤73 K 若反应I为Si ( 粗)+3比严°亠° SiHCL+Hz,则反应II的化学方程式为 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HC1的利用率为 90%,反应II中比的利用率为93. 75%,则在第二轮次的生产中，补充投入HC1和出的物质的量Z 比是 _ 。 解析：(1)将两方程式叠加，可知C和Si02的物质的量之比为5 : 2,因此质量比为(5X12) : (2X60) =1 : 2 0 (2)由流程图可知反应II是SiHCls和氏反应生成纯硅和IIC1,因此化学方程式为SiHCL +H? 鴉士53嶋( 纯MJ 由题中条件可知： Si ( 粗)+3HCl。 53 二聖 3 K SiHCl ：,+H2 1 mol 3 mol 1 mol SiHCL+H?帅士3唁( 纯占门 rfl以上数据可知循环生产中只能产生3 mol I1C1,但1IC1的利用率是90%,因此需要增 3 加( 赢一3) mol HC1,循环生产中只产生1 mol H 2, 但出的利用率为93.75%,因此需增加 1 3 1 ( -1) mol曲 所以补充投入HC1和出的物质的量Z比为( -3) : . 7“一 1)= 93. 75% 90% 93. 75% 5 : lo 答案:(1)1 : 2 (2) SiHCls+H2 1 373 = 453 %i ( 纯)+3HCl 5 : 1
