高考化學一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 第1講 碳、硅及無機非金屬材料練習 新人教版

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1、 第四章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料 1．(導學號27346426)硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中，硅一直扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是(　　) 解析：C　[瑪瑙、光導纖維和水晶的主要成分是SiO2，硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池板。] 2．(導學號27346427)硅單質(zhì)及其化合物在材料領域一直扮演重要角色。下列敘述中，不正確的是(　　) A．石英可用來制作工藝品 B．硅單質(zhì)可以用來制造太陽能電池 C．硅單質(zhì)是制造玻璃的主要原料 D．水玻璃可用作黏合劑和防火劑 解析：C　[石英又稱水晶，寶石級水晶可用來制作

2、工藝品，A項正確；硅單質(zhì)是良好的半導體材料，可用來制造太陽能電池，B項正確；制造玻璃可用石英，而不是硅單質(zhì)，C項錯誤；水玻璃是硅酸鈉的水溶液，可用作黏合劑和防火劑，D項正確。] 3．(導學號27346428)據(jù)報道我國科學家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復合而成的。下列相關敘述不正確的是(　　) A．它耐高溫抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆 C．它沒有固定熔點 D．它是一種新型無機非金屬材料 解析：B　[由題目信息中“連續(xù)纖維增韌”可知，該航天服的韌性很好，B錯誤。] 4．(導學號27346429)(2018皖南八校高三聯(lián)考

3、)下列關于工業(yè)生產(chǎn)的說法中，不正確的是(　　) A．工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含雜質(zhì)的粗硅 B．生產(chǎn)普通水泥的主要原料有石灰石、石英和純堿 C．工業(yè)上將粗銅進行精煉，應將粗銅連接在電源的正極 D．硅和鐵可以冶煉成合金 解析：B　[生產(chǎn)普通水泥的原料是石灰石和黏土，B錯。] 5．(導學號27346430)除去下列物質(zhì)中雜質(zhì)的試劑、方法錯誤的是(　　) A．CO2中混有少量的CO——通入氧氣后點燃 B．CO2中混有少量SO2——通過酸性KMnO4溶液、濃硫酸，洗氣 C．SiO2中混有少量石灰石——加入足量鹽酸，過濾 D．CO中混有少量CO2——通過氫氧化鈉溶液、濃硫

4、酸，洗氣 解析：A　[A項，少量CO在CO2中無法燃燒，且若通入氧氣過多會引入新的雜質(zhì)，通入氧氣不足，無法除盡CO，錯誤。] 6．(導學號27346431)隨著我國“嫦娥三號”的成功著陸及“玉兔號”月球車開始工作，可以獲取大量月球物質(zhì)并進行成分分析，月球上的主要礦物有輝石(CaMgSi2O6)、鉀長石(KAlSi3O8)和橄欖石[(Mg，F(xiàn)e)2SiO4]等，下列說法或分析不正確的是 (　　) A．輝石、鉀長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦 B．鉀長石的氧化物形式可表示為K2OAl2O33SiO2 C．橄欖石中鐵元素為＋2價 D．月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣 解

5、析：B　[根據(jù)輝石(CaMgSi2O6)、鉀長石(KAlSi3O8)和橄欖石[(Mg，F(xiàn)e)2SiO4]的化學式可知三者均屬于硅酸鹽礦，A正確；根據(jù)元素化合價不變的原則，將鉀長石的化學式改寫為氧化物的形式可表示為K2OAl2O36SiO2，B不正確；根據(jù)化合物中正負化合價代數(shù)和為零，橄欖石中鐵元素為＋2價，C正確；鐵單質(zhì)與氧氣接觸易被氧化，所以月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣的緣故，D正確。] 7．(導學號27346432)以下六種飽和溶液中 ①Ba(NO3)2?、贑a(OH)2?、跱a2SiO3?、躈aAlO2?、軳a2CO3?、轓H3和NaCl，分別向其中持續(xù)通入C

6、O2，最終得到固體的是(　　) A．①③④⑥　　　　　 B．②③④⑥ C．③④⑤⑥ D．②③④⑤ 解析：C　[CO2與Ba(NO3)2溶液不反應，①錯誤；將CO2持續(xù)通入Ca(OH)2飽和溶液中，開始有沉淀生成，最終會轉(zhuǎn)化為可溶于水的Ca(HCO3)2，②錯誤；Na2SiO3溶液與CO2作用會得到硅酸白色沉淀，③正確；NaAlO2溶液與CO2作用最終會產(chǎn)生Al(OH)3沉淀，④正確；Na2CO3飽和溶液與足量CO2作用會得到溶解度小的碳酸氫鈉白色沉淀，⑤正確；NH3和NaCl飽和溶液中持續(xù)通入CO2，最終會產(chǎn)生溶解度小的碳酸氫鈉白色沉淀，⑥正確。] 8．(導學號27346433)二氧

7、化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(如圖所示)。下列說法正確的是(　　) A．SiO2既能與HF反應， 又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 C．硅膠吸水后不能重復使用 D．圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是氧化還原反應 解析：B　[兩性氧化物是指與酸和堿反應均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應生成的SiF4，不屬于鹽類，A項錯誤；吸水后的硅膠加熱失水后可以繼續(xù)使用，C項錯誤；圖中SiO2與碳酸鈉反應、硅酸的生成及硅酸分解等均為非氧化還原反應，D項錯誤。] 9．(導學號27346434)下列化學物質(zhì)在實際生產(chǎn)、生活和科技等方

8、面的應用正確的是(　　) A．石英砂可以用于制取高純度的硅，SiO2和Si都是光導纖維材料 B．水泥、玻璃和陶瓷都屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料 C．生產(chǎn)普通水泥的主要原料有石灰石、石英和燒堿 D．測NaOH熔點時可以將NaOH放入石英坩堝中高溫加熱 解析：B　[SiO2是光導纖維材料，Si是半導體材料及光電池的主要成分，A項錯誤；生產(chǎn)普通玻璃使用的原料是石灰石、石英和純堿，C項錯誤；石英坩堝的主要成分是SiO2，高溫下能夠與NaOH反應，D項錯誤。] 10．(導學號27346435)“碳捕捉技術”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如利用NaOH溶液來“捕捉”CO

9、2，其基本過程如下圖所示(部分條件及物質(zhì)未標出)。 下列有關該方法的敘述中正確的是(　　) ①能耗大是該方法的一大缺點 ②整個過程中，只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用 ③“反應分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結晶、過濾 ④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：D　[該方法中高溫反應爐分離出CO2，需要消耗較多能量，①對；整個過程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用，②錯；從捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通過過濾的方法即可分離，③錯；捕捉到的CO2可與H2反應制

10、備甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O，④對。] 11．(導學號27346436)(2018大連一中模擬)將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關系如圖所示。下列關于整個反應過程中的敘述不正確的是(　　) A．Oa段反應的化學方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B．a(chǎn)b段與cd段所發(fā)生的反應相同 C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體的消失 D．bc段反應的離子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO 解析：B　[CO2優(yōu)先與Ba(OH)2反應(圖像中Oa段)，

11、然后與KOH反應(圖像中ab段)，接著與KAlO2反應(圖像中bc段)，再與K2CO3反應(圖像中cd段)，最后與BaCO3反應(圖像中de段)。] 12．(導學號27346437)(2018福建福州質(zhì)檢)晶體硅是一種重要的非金屬材料，模擬制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅。②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應制得純硅 SiHCl3 SiCl4 HCl 沸點/℃ 33.0 57.6 －84 可能用到的信息如下： 已知SiHCl3能與H2O強烈反應，

12、在空氣中易自燃； 步驟②中粗硅與HCl反應時會生成少量SiCl4； 請回答下列問題： (1)粗硅與HCl反應完全后，依據(jù)上表所示沸點差異提純SiHCl3。該提純方法為________________________________________________________________________。 (2)用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： ①依次連接的合理順序為________________________________________________； 裝置D中g管的作用是_________________________

13、__________________________； 裝置B中的試劑是______________________________________________________； 裝置C中的燒瓶加熱的目的是_____________________________________________。 ②裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________________。 ③操作時應先打開裝置　________　(選填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，理由是____________________________________________

14、____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)請設計實驗證明產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)：將產(chǎn)品用稀鹽酸溶解，取上層清液后________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由

15、于SiHCl3極易自燃、極易和水反應，因此用一般的化學方法難以提純，由于SiHCl3的沸點和所含雜質(zhì)的沸點相差較大，故可以采用分餾(或蒸餾)的方法。(2)①由圖可以看出D為制取氫氣的裝置，B為干燥氫氣的裝置，C為SiHCl3的氣化裝置，A為SiHCl3與過量H2反應裝置，E為尾氣處理裝置，故依次連接的合理順序為DBCAE；裝置D中g管的作用是平衡壓強；由于SiHCl3易水解，所以必須干燥氫氣，即裝置B中試劑是濃硫酸；由SiHCl3的沸點可知其在常溫下為液態(tài)，對C裝置加熱可以使其氣化，以保證它和氫氣充分接觸并進入A中，在較高溫度下反應得到單質(zhì)硅。②在裝置A中氫氣還原SiHCl3生成單質(zhì)硅，發(fā)生反

16、應的化學方程式為SiHCl3＋H2Si＋3HCl；③由于高溫下氫氣及硅都能和空氣中的氧氣反應，而裝置中含有空氣，所以應先通一段時間H2，將裝置中的空氣排盡，故操作時應先打開裝置D中分液漏斗的旋塞。(3)鐵是活潑的金屬，能和酸反應，而硅和一般的酸是不反應的，所以正確的方法是將產(chǎn)品用稀鹽酸溶解，取上層清液后，先滴加氯水，再滴加硫氰化鉀溶液，溶液顯紅色。 答案：(1)蒸餾(“分餾”也可) (2)①DBCAE　平衡壓強(“使分液漏斗中的溶液順利滴下”也可)　濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3氣化 ②SiHCl3＋H2Si＋3HCl ③D　因為SiHCl3容易在空氣中自燃且高溫下氫氣及硅都能和空

17、氣中的氧氣反應，實驗中還要注意先通一段時間H2排盡裝置中的空氣 (3)先滴加氯水，再滴加硫氰化鉀溶液，溶液顯紅色(或加入氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)白色沉淀后變灰綠色最后變紅褐色等合理答案) 13．(導學號27346438)(2018江西師大附中期中)氮化硅(Si3N4)是一種優(yōu)良的高溫結構陶瓷，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領域中有重要用途。 Ⅰ.工業(yè)上有多種方法來制備氮化硅，下面是幾種常見的方法： (1)方法一直接氮化法：在1 300～1 400℃時，高純粉狀硅與純氮氣化合，其反應方程式為3Si＋2N2Si3N4。 (2)方法二可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應，并在600 ℃的加熱基板上生

18、成氮化硅膜，其化學方程式為_________________________________________________。 (3)方法三化學氣相沉積法：在高溫條件下利用四氯化硅氣體、純氮氣、氫氣反應生成氮化硅和氯化氫，與方法一相比，用此法制得的氮化硅純度較高，其原因是________________________________________________________________________。 (4)方法四——Si(NH2)4熱分解法：先用四氯化硅與氨氣反應生成Si(NH2)4和一種氣體：　________　(填化學式)；然后使Si(NH2)4受熱分解，分解后的另一種

19、產(chǎn)物的化學式為　________　。 Ⅱ.工業(yè)上制取高純硅和四氯化硅的生產(chǎn)流程如下： 已知：X、高純硅、原料B的主要成分都可與Z反應，Y與X在光照或點燃條件下可反應，Z的焰色呈黃色。 (1)寫出焦炭與原料B中的主要成分反應的化學方程式：______________________。 (2)上述生產(chǎn)流程中電解A的水溶液時，以Cu為陽極電解A的水溶液的電解方程式為________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.(2)方法二：可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應，并在

20、600 ℃的加熱基板上生成氮化硅膜，其化學方程式為3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2。 (3)方法三：所得到的產(chǎn)品中混有單質(zhì)硅，而方法三除產(chǎn)品是固體，其他物質(zhì)均為氣體，故方法三得到的氮化硅純度較高。 (4)方法四：依據(jù)化學反應中原子守恒可知四氯化硅與氨氣發(fā)生反應：SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4受熱發(fā)生分解：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。 Ⅱ.原料B與焦炭反應得到的粗產(chǎn)品與X反應生成SiCl4，則X為氯氣，粗產(chǎn)品為Si，故B為SiO2；Y與氯氣在光照或點燃條件下可反應，且與SiCl4反應得到高純度Si，則Y為氫氣；Z的焰色呈黃色，含

21、有Na元素，電解A的水溶液得到氫氣、氯氣與Z，則Z為NaOH、A為NaCl。 (1)焦炭具有還原性，與SiO2發(fā)生氧化還原反應生成Si與CO，化學方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)以Cu為陽極電解NaCl的水溶液，開始一段時間，陽極Cu放電生成Cu2＋，陽極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，陰極水放電生成氫氣與氫氧根離子，陰極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，電解的總反應方程式為Cu＋2H2O===H2↑＋Cu(OH)2。 答案：Ⅰ.(2)3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2 (3)方法一所得到的產(chǎn)品中混有單質(zhì)硅(或方法三除產(chǎn)品是固體外，其他物質(zhì)均為氣體) (4)HCl　NH3 Ⅱ.(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)Cu＋2H2O===H2↑＋Cu(OH)2 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375