2014屆高三化學(xué)一輪 練出高分 4.1無機非金屬材料的主角-硅 新人教版

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1、2014屆高三化學(xué)一輪 練出高分 4.1無機非金屬材料的主角-硅 新人教版 1．有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列有關(guān)硅的說法中，不正確的是 (　　) A．高純度的硅廣泛用于制作計算機芯片 B．硅可由二氧化硅還原制得 C．低溫時，硅與水、空氣和酸不反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng) D．自然界中硅的儲量豐富，自然界中存在大量的單質(zhì)硅 答案　D 解析　自然界中不存在單質(zhì)硅。 2．下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是 (　　) A．其氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng) B．其單質(zhì)在加熱時都能跟O2反應(yīng) C．其

2、氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸 D．碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì) 答案　B 解析　CO不能與NaOH溶液反應(yīng)；SiO2不能溶于水，也不生成相應(yīng)的酸；碳有金剛石、石墨等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅，所以兩種元素有多種單質(zhì)。 3．下列敘述正確的是 (　　) A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同 D．玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳 答案　D 解析　二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2

3、↑，但不能說明硅酸的酸性比碳酸強，上述反應(yīng)之所以能進行，是因為CO2不斷逸出，反應(yīng)向右進行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，會與氫氟酸反應(yīng)；石灰抹墻發(fā)生反應(yīng)CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生一系列變化而凝固變硬。 4．向一定濃度的下列物質(zhì)澄清溶液中通入過量的CO2氣體，最后肯定沒有沉淀生成的是 (　　) ①Ca(OH)2?、贜a2CO3?、跜aCl2　④Ca(ClO)2 A．①③④ B．②③④ C．①②③ D．①②③④ 答案　A 解析　向Ca(OH)2、Ca(ClO)2溶液分別通入過量CO2

4、，最終生成Ca(HCO3)2，沒有沉淀生成；飽和Na2CO3溶液中通入CO2，會析出NaHCO3晶體；CO2與CaCl2不反應(yīng)。 5．在①濃硝酸?、谒、蹪饬蛩帷、軞浞帷、輾溲趸浫芤褐校芘c單質(zhì)硅起化學(xué)反應(yīng)的是 (　　) A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④ 答案　C 解析　硅能與F2、HF、強堿在常溫下反應(yīng)，在加熱或高溫條件下也能與Cl2、O2、H2發(fā)生反應(yīng)。 6．下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述中不正確的是 (　　) A．都是共價化合物 B．都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應(yīng) C．都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的

5、酸 D．SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨 答案　C 解析　二氧化硅不溶于水，硅酸是利用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的。 7．下列說法中正確的是 (　　) A．CO2和CH4都是引起“溫室效應(yīng)”的氣體 B．CO2和SO2都是產(chǎn)生酸雨的氣體 C．使用天然氣可避免CO2的排放 D．CO2是一種有害而無益的氣體 答案　A 解析　A項，正確；B項，二氧化碳不是產(chǎn)生酸雨的氣體；C項，天然氣的主要成分是甲烷，燃燒產(chǎn)物中也有二氧化碳，不正確；D項，二氧化碳是光合作用的原料之一，故不正確。 8．用足量的CO還原13.7 g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過

6、量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0 g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是 (　　) A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2 答案　C 解析　設(shè)此鉛氧化物的化學(xué)式為PbxOy， PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO3 16y 100y m(O)＝1.28 g 8.0 g 所以m(Pb)＝13.7 g－1.28 g＝12.42 g x∶y＝∶＝3∶4。 9．將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是

7、 (　　) 答案　D 解析　CO2與KOH和Ca(OH)2都會反應(yīng)，但存在著競爭，如果先與KOH反應(yīng)，則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，因此，可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng)，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步還要判斷CO2是先跟KOH反應(yīng)還是先與生成的CaCO3反應(yīng)，同樣可以采用假設(shè)法判斷，即如果先與CaCO3反應(yīng)，則生成的Ca(HCO3)2又會與KOH反應(yīng)，因此應(yīng)是先與KOH反應(yīng)，此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變，當(dāng)KOH反應(yīng)完全，再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解，故選D。 10．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下

8、反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有關(guān)制造金剛砂的說法中正確的是 (　　) A．該反應(yīng)中的氧化劑是SiO2，還原劑為C B．該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 C．該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為12e－ D．該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是SiC、氧化產(chǎn)物是CO，其物質(zhì)的量之比為1∶2 答案　D 解析　反應(yīng)產(chǎn)物SiC中Si、C的化合價分別為＋4、－4價，所以SiO2既不是氧化劑，又不是還原劑；碳元素從0價轉(zhuǎn)變成－4價(SiC)和＋2價(CO)，CO是氧化產(chǎn)物，SiC是還原產(chǎn)物，兩者的物質(zhì)的量之比為2∶1；根據(jù)化學(xué)方程式，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為4e－。 11．

9、如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 請回答下列問題： (1)B的化學(xué)式是____________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是___________________________________。 (3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是___________________________________。 (4)C和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_______________________________。 審題分析　本題應(yīng)抓住框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以題設(shè)條件C＋過量鹽酸―→E(白色沉淀)為突破口進行推斷

10、，并結(jié)合已有知識進行設(shè)定與推測。 答案　(1)SiO2　光導(dǎo)纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 解析　C與過量的鹽酸反應(yīng)生成白色沉淀E，則E可能是硅酸或氯化銀，若E是氯化銀，則C是硝酸銀，A為銀，則根據(jù)已有知識，銀可以與硝酸反應(yīng)生成硝酸銀，而銀與硝酸反應(yīng)能生成三種產(chǎn)物，不符合框圖中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。則E只能為硅酸，則C為硅酸鹽，A為硅，a溶液為強堿的水溶液，進一步推出B為二氧化硅。 12．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋混凝土、7 000多塊紅色鋁板和1 200多塊玻璃等

11、建成。 (1)鋁________(填“是”或“不是”)紅色的，鋁板和玻璃均易被燒堿腐蝕，原因是_______________________________、__________________________________(用化學(xué)方程式表示)。 (2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是__________。 (3)石英玻璃化學(xué)穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特種玻璃，石英玻璃的主要成分是____________；有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)實際上不是硅酸鹽材料，而是一種__________(選填“橡膠”、“纖維”或“塑料”)。 答案　(1)不是　2Al＋2NaOH＋2H2O

12、===2NaAlO2＋3H2↑　 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)CaCO3　(3)SiO2　塑料 13．(2010·上海，26)CaCO3廣泛存在于自然界，是一種重要的化工原料。大理石主要成分為CaCO3，另外有少量的含硫化合物。實驗室用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制備CO2氣體。下列裝置可用于CO2氣體的提純和干燥。 完成下列填空： (1)用濃鹽酸配制1∶1(體積比)的稀鹽酸(約6 mol·L－1)，應(yīng)選用的儀器是_________。 a．燒杯 b．玻璃棒 c．量筒 d．容量瓶 (2)上述裝置中，A是____________，NaHCO3溶液可以吸收_

13、_______。 (3)上述裝置中，B物質(zhì)是__________。用這個實驗得到的氣體測定CO2的分子量，如果B物質(zhì)失效，測定結(jié)果________(填“偏高”、“偏低”或“不受影響”)。 (4)一次性飯盒中石蠟(高級烷烴)和CaCO3在食物中的溶出量是評價飯盒質(zhì)量的指標(biāo)之一，測定溶出量的主要實驗步驟設(shè)計如下： 剪碎、稱重→浸泡溶解→過濾→殘渣烘干→冷卻、稱重→恒重 為了將石蠟和碳酸鈣溶出，應(yīng)選用的試劑是__________。 a．氯化鈉溶液 b．稀醋酸 c．稀硫酸 d．正己烷 (5)在溶出量測定實驗中，為了獲得石蠟和碳酸鈣的最大溶出量，應(yīng)先溶出________，后溶出____

14、______。 (6)上述測定實驗中，連續(xù)__________，說明樣品已經(jīng)恒重。 答案　(1)abc　(2)CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液　HCl氣體或酸性氣體　(3)無水CaCl2　偏低　(4)bd　(5)石蠟　CaCO3　(6)兩次稱量的結(jié)果相差不超過(或小于)0.001 g 解析　(1)考查等體積比濃度的溶液配制，用量筒量取等體積水與濃鹽酸，倒入燒杯，攪拌混勻即可。 (2)由于制備得到的CO2中含H2S以及反應(yīng)揮發(fā)出的HCl，因此可通過CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液除去H2S，通過飽和NaHCO3溶液除去HCl。 (3)固體B應(yīng)為無水CaCl2，可除去CO2中的H2O

15、(g)。如果CaCl2失效，則氣體為CO2與H2O(g)的混合氣體，其平均分子量小于CO2的分子量，因此測定結(jié)果偏低。 (4)要溶解CaCO3應(yīng)選用稀醋酸，不能用稀H2SO4，因為H2SO4與CaCO3反應(yīng)生成CaSO4，微溶于水。正己烷用于溶解石蠟。 (5)先用正己烷溶解石蠟，才能使其中的CaCO3與醋酸充分接觸發(fā)生反應(yīng)，使二者達到最大溶出量。 (6)兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.001 g，說明已經(jīng)恒重。 14．硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。 (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅，工業(yè)上可以按如下步驟制備高純硅。 Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； Ⅱ.粗硅與干燥的氯氣在45

16、0～500 ℃條件下反應(yīng)制得SiCl4； Ⅲ.SiCl4液體經(jīng)精餾提純后與過量H2在1 100～1 200 ℃條件下反應(yīng)制得高純硅。 已知SiCl4沸點為57.6 ℃，能與H2O強烈反應(yīng)。1 mol H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為120.2 kJ。 請回答下列問題： ①第Ⅲ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________。 ②整個制備純硅的過程中必須嚴(yán)格控制在無水無氧的條件下。SiCl4在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生白色煙霧，其生成物是__________；H2還原SiCl4過程中若混入O2，可能引起的后果是_________

17、______________________________________。 (2)二氧化硅被大量用于生產(chǎn)玻璃。工業(yè)上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高溫下完全反應(yīng)時放出CO2 44 kg，生產(chǎn)出的玻璃可用化學(xué)式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，則其中x＝________。 答案　(1)①2H2(g)＋SiCl4(g)Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋240.4 kJ·mol－1　②H2SiO3(或H4SiO4)和HCl　爆炸　(2)4 15．在工業(yè)中利用鎂制取硅：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同時有副反應(yīng)發(fā)生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇鹽

18、酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)，SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體。如圖是進行Mg與SiO2反應(yīng)的實驗裝置： (1)由于氧氣的存在對該實驗有較大影響，實驗中應(yīng)通入氣體X作為保護氣，試管中的固體藥品可選用__________(填序號)。 a．石灰石　　　b．鋅?！　　　．純堿 (2)實驗開始時，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是___________________ _____________________________________________________， 當(dāng)反應(yīng)開始后，移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進行，其原因是___________________ _

19、___________________________________________________________________。 (3)反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸?？捎^察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為 ①___________________________________________________________________； ②____________________________________________________________________。 答案　(1)b (2)讓氫氣排盡裝置內(nèi)的空氣，避免

20、空氣中的成分對實驗的影響　該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)進行 (3)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑?、赟iH4＋2O2===SiO2＋2H2O 解析　(1)由于Mg可在CO2中燃燒，故不能用CO2作為保護氣而可用H2，那么試管中應(yīng)選用的固體藥品為鋅粒。 (2)實驗開始時應(yīng)先通入氫氣排出裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的成分對實驗的影響。然后才能點燃酒精燈，因反應(yīng)放熱，反應(yīng)開始后移走酒精燈，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)繼續(xù)進行。 (3)反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸會發(fā)生反應(yīng)：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，生成的SiH4可自燃，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O，所以會觀察到閃亮的火星。