2015高考化学一轮课时检测（6）含硅矿物与信息材料

课时跟踪检测(六)含硅矿物与信息材料1．下列有关物质的用途(括号内为用途)说法不正确的是()A．硅(半导体材料) B．二氧化硅(制光导纤维)C．水玻璃(黏合剂) D．硅酸(作耐火材料)2．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()3．下列变化中，不能一步实现的是()A．Na2SiO3→H2SiO3 B．H2SiO3→SiO2C．SiO2→H2SiO3 D．SiO2→Na2SiO34．在一定条件下，下列物质不能和二氧化硅反应的是()①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤硝酸⑥氢氧化钾⑦氧化钙⑧氮气A．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧C．⑤⑧ D．⑤5．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得到有效控制B．从Si(s)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())SiO2(s)ΔH＝－858.6kJ·mol－1可知，硅燃烧放出的热量多C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一6．硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以用投影图表示成(如下图)；其中O表示氧原子，中心黑点硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成各种不同的硅酸根离子。试确定在无限长的单链阴离子中(见图)，硅原子与氧原子的个数比为()A．1∶2 B．1∶3C．2∶5 D．2∶77．关于硅及其化合物的叙述中，正确的是()A．硅是良好的半导体材料，可以与NaOH溶液和氢氟酸反应B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO↑C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO2↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO28．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()A．SiO2属于两性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞C．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示的转化都是氧化还原反应9．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料，属于新型功能性硅酸盐产品，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式____________________________________________________。(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，反应的化学方程式为________________________________。(3)沸石是一种含结晶水的，具有多孔结构的铝硅酸盐，化学式为Na2[Al2Si3O10(H2O)2]，若以氧化物形式可表示为________________________。(4)盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因是：________________________(用离子方程式表示)。10．(2014·成都调研)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③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1373～1623K反应，生成化合物W，其化学方程式为______________________________。(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，反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________。11．清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一，硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物，无机盐，金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物，通常用一定浓度的HF溶液，室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面，增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75～90℃反应25～35min，回答下列问题(1)能否用玻璃试剂瓶来盛HF溶液，为什么？用化学方程式加以解释________________________________________________________________________；(2)写出晶片制绒反应的离子方程式________________________。对单晶制绒，1990年化学家Seidel提出了一种电化学模型，他指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiOeq\o\al(4－,4)，然后SiOeq\o\al(4－,4)迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为________________。(3)某校化学兴趣小组同学，为验证Seidel的理论是否正确，完成以下实验：实验事实事实一水蒸气在600事实二盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用。事实三普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解。事实四在野外环境里，用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH，点着后焖烧，可剧烈放出H2。事实五1g(0.036mol)Si和20mL含有1gNaOH(0.025mol)的溶液，小心加热(稍微预热)，收集到约1700mLH2，很接近理论值(1600结论：从实验上说明碱性水溶液条件下，H2O可作________剂；NaOH作________剂，降低反应________。高温无水环境下，NaOH作________剂。(4)在太阳能电池表面沉积深蓝色减反膜——氮化硅晶膜。常用硅烷(SiH4)与氨气(NH3)在等离子体中反应。硅烷是一种无色、有毒气体，常温下与空气和水剧烈反应。下列关于硅烷、氮化硅的叙述不正确的是________。A．在使用硅烷时要注意隔离空气和水，SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2；B．硅烷与氨气反应的化学方程式为：3SiH4＋4NH3=Si3N4＋12H2↑，反应中NH3作氧化剂；C．它们具有卓越的抗氧化、绝缘性能和隔绝性能，化学稳定性很好，不与任何酸、碱反应；D．氮化硅晶体中只存在共价键，Si3N4是优良的新型无机非金属材料。12．青石棉(cricidolite)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，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是()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：Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2OC．1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol/LHNOD．1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol/L13．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________________。(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：发生的主要反应电弧炉SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1600～1800℃))Si＋2CO↑流化床反应器Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2还原炉SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________________。(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。答案1．选D硅酸可用于制取干燥吸水等物品，并不做耐火材料。2．选C玛瑙、水晶及光导纤维的主要成分均为二氧化硅；高纯硅是太阳能电池板的主要原料，答案为C。3．选CNa2SiO3eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do5())H2SiO3；H2SiO3eq\o(→,\s\up7(△),\s\do5())SiO2，SiO2eq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5())Na2SiO3，SiO2不能一步转化为H2SiO3。4．选C⑤硝酸、⑧氮气不能和二氧化硅反应。5．选C硅在自然界中以化合态的形式存在，需通过化学反应才能获得单质硅。6．选B硅酸盐中均含有硅酸根离子(SiOeq\o\al(2－,3))，根据图中结构分析中可得硅原子与氧原子的个数比为1∶3。7．选AB项，生成的是CO2，故错；C项，生成的是CO，故错；D项，水泥的主要成分是硅酸盐，故错。故选A。8．选CSiO2是酸性氧化物；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应。9．解析：(1)根据氮化硅的组成元素，并依据二氧化硅和氢氟酸的反应可知，反应后生成物应该是SiF4和氨气，反应的化学方程式是Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑。(2)根据反应物和生成物可知，反应的化学方程式是3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCl。(3)钠的金属性最强排在前面，因此根据该硅酸盐的化学式改写成氧化物形成可表示为Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O。(4)由于氢氧化钠溶液能和二氧化硅反应生成粘性很强的硅酸钠溶液，从而使玻璃塞和瓶口粘合在一起而不易打开，反应的离子方程式是2OH－＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。答案：(1)Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑(2)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCl(3)Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O(4)2OH－＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O10．解析：反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(3273K),\s\do5())Si＋2CO↑，属于置换反应；反应②是Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(523～527K),\s\do5())SiHCl3＋H2，属于置换反应；反应③是SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K),\s\do5())Si＋3HCl，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应：CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(1073K),\s\do5(催化剂))H2＋CO2，不属于置换反应。A、B、C分别为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)①②③(2)SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K),\s\do5())Si＋3HCl(3)SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(1373～1623K),\s\do5())Na2SiO3＋CO2↑(4)CO2CO2和HCl(5)CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(1073K),\s\do5(催化剂))CO2＋H2、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O11．解析：(1)因为氢氟酸能和二氧化硅反应，从而腐蚀玻璃，反应的化学方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，因此不能用玻璃试剂瓶来盛HF溶液。(2)硅单质能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，所以晶片制绒反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑；Si与OH－反应，生成SiOeq\o\al(4－,4)，这说明在反应中氧化剂应该是氢氧化钠。(3)水蒸气在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气，而普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅溶在其中，这说明在碱性水溶液条件下，H2O可作氧化剂。少量的氢氧化钠可以加快反应速率，说明氢氧化钠通过降低反应的活化能，起催化剂的作用。在野外环境里，用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH，点着后焖烧，可剧烈放出H(4)硅烷在常温下与空气和水剧烈反应，因此在使用硅烷时要注意隔离空气和水，这是由于SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2，A正确；在反应3SiH4＋4NH3=Si3N4＋12H2↑中，氨气中氢元素的化合价从＋1价降低到0价得到电子，反应中NH3作氧化剂，硅烷是还原剂，B正确；氮化硅的性质稳定，但硅烷的性质活泼，常温下与空气和水剧烈反应，选项C不正确；氮和硅都是非金属，因此氮化硅晶体中只存在共价键，Si3N4是优良的新型无机非金属材料，D正确。答案：(1)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(2)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－