跟踪检测(十二)碳、硅及无机非金属材料

1．下列关于 SiO2和CO2的说法中正确的是 ( )A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：选ACO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。2．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中 SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是( )SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O高温②SiO2＋2C=====Si＋2CO↑③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O高温Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑高温⑤SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑a．反应①中 SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b．反应②中 SiO2表现出氧化性c．反应③中 SiO2表现了酸性氧化物的通性d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e．反应⑤中 SiO2未参加氧化还原反应A．ace B．bdeC．cde D．ab解析：选B 通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是 ③，因此a、c判断错误；反应②是一个置换反应，其中 SiO2被还原，表现出氧化性， b判断正确；反应 ④是一个复分解反应，用难挥发的 SiO2制取易挥发的 CO2，d判断正确；反应 ⑤中碳的化合价由 0价变为－4和＋2价，硅的化合价和氧的化合价都没有改变， 因此SiO2没有参加氧化还原反应，e判断正确。3．由下列实验事实得出的结论正确的是 ( )A．由SiO2不能与水反应生成 H2SiO3，可知SiO2不是酸性氧化物高温B．由SiO2＋2C=====Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性 H2CO3>H2SiO3D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知 SiO2为两性氧化物解析：选C 由Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，可知酸性：H2CO3>H2SiO3(强酸制弱酸

)。4．(2018

·台质检邢

)将足量

CO2气体通入水玻璃中，

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

(

)A．Na2SiO3

B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2

D．SiO2解析：选A将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO△3，然后加热蒸干，高温灼烧时发生反应：H2SiO3=====H2O＋2、2NaHCO3△3＋CO2↑＋H2和2高温23＋CO2↑，所SiOCOSiO=====NaCOONa=====Na以最后所得固体物质是 Na2SiO3。5．(2018·州模拟漳)C、Si、S都是自然界中含量丰富的非金属元素，下列有关说法中正确的是( )A．三种元素在自然界中既有游离态又有化合态B．元素的＋4价氧化物都属于酸性氧化物，都能与碱反应而不能与任何酸反应C．最低价的气态氢化物都具有还原性，易与 O2发生反应D．其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱： H2SO4>H2SiO3>H2CO3解析：选CA项，硅元素在自然界中无游离态，错误；B项，SiO2能与氢氟酸反应，错误；C项，C、Si、S三种元素低价态气态氢化物分别为CH4、SiH4、H2S，都具有还原性，易与O2发生反应，正确；D项，酸性强弱顺序为：H24232SiO3，错误。SO>HCO>H6．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B．斜长石的氧化物形式可表示为 K2O·Al2O3·3SiO2C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气D．橄榄石中铁为＋ 2价解析：选B斜长石的氧化物形式应为K2O·Al2O3·6SiO2。7．(2018宿·州模拟)下列叙述中正确的是()高温A．因为Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B．碳和硅都是第ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维D．SiO2和CO2都是酸性氧化物，但 SiO2不能与水反应生成硅酸解析：选

D

A项，该反应在高温下进行，

且反应生成的产物中有气体，

反应正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断

H2CO3与

H2SiO3的酸性强弱，错误；

CO2和SiO2的物理性质差异较大，

B错误；光导纤维的主要成分是

SiO2，C

错误；

SiO2和

CO2都是酸性氧化物，

SiO2不溶于水，所以不能与水反应生成硅酸，

D正确。8．已知：碳、硅、锗、锡、铅为第Ⅳ A族元素，其原子序数依次增大，碳、硅、锗、锡的＋4价化合物是稳定的，而铅的＋ 2价化合物是稳定的。根据元素周期律的知识分析下列关于锗、锡、铅的推断不正确的是()A．SnCl2具有较强的还原性，PbO2具有较强的氧化性B．若锗、锡在空气中不反应，铅有可能与氧气反应C．若锗与盐酸不反应，锡、铅也不能与盐酸反应D．三种元素的＋4价氢氧化物的碱性由弱到强的顺序：Ge(OH)4<Sn(OH)4<Pb(OH)4解析：选C根据题给信息，锡的＋4价化合物是稳定的，铅的＋2价化合物是稳定的，可知A项正确；根据元素周期律可知铅的金属性最强，它有可能与氧气反应，B项正确；锡、铅在金属活动性顺序表中排在氢前，能与盐酸反应，C项错误；根据金属性的强弱关系，三种元素的＋4价氢氧化物的碱性由弱到强的顺序为Ge(OH)4<Sn(OH)4<Pb(OH)4，D项正确。9．(2018·阳质检绵)下列除杂方法正确的是()A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液，然后过滤除去B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有饱和Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤解析：选BSiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，A项错误；在加热的条件下，CO与CuO反应产生杂质，D项错误。

CO2，B

项正确；

Na2CO3溶液也能吸收

CO2，C

项错误；引入

NaHCO

310．(2018银·川模拟)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：容器Ⅰ中进行的反应为Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器Ⅱ中进行的反应为SiHCl3＋H2===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SiHCl3C．反应①和②中 HCl均作氧化剂D．反应①和②属于可逆反应解析：选A 该工艺流程中 HCl和H2两种气体可循环使用；分离 Si与SiHCl3可用过滤的方法；反应 ②中HCl是生成物，是氧化产物；反应 ①、②都不在同一条件下进行，不是可逆反应。11．甲气体可发生如下变化：通过灼热的炭层通过灼热的炭层通过灼热的CuO甲气体――――――――→乙气体――――――――→丙气体――――――→乙气体通过澄清石灰水)―――――――→丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为(A．CO2、CO、O2、CaOB．O2、CO、CO2、CaCO3C．O2、CO2、CO、CaCO3D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：选C以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。12．“天宫二号”空间实验室已于2016年9月15日22时04分在酒泉卫星发射中心发射成功。请回答下列问题：耐辐照石英玻璃是航天器姿态控制系统的核心元件。石英玻璃的成分是________________(填化学式 )，该物质的类别属于 ______________(填“碱性氧化物”或“酸性氧化物”)，实验室中不能用玻璃塞试剂瓶盛放 KOH 溶液，原因是__________________________(用离子方程式表示 )。太阳能电池帆板是“天宫二号”空间运行的动力源泉，其性能直接影响到“天宫二号”的运行寿命和可靠性。“天宫二号”使用光太阳能电池，该电池的核心材料是______，其能量转化方式为__________________。解析：(1)石英的主要成分为二氧化硅，其化学式为SiO2，它是玻璃工业和陶瓷工业的原料、冶金工业的助熔剂、石英玻璃的主要成分；SiO2能与强碱溶液反应生成硅酸盐和水，所以SiO2属于酸性氧化物；常温下，KOH与玻璃塞中的SiO2发生反应生成K2SiO3(具有黏性)和H2O，反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2。O(2)太阳能电池的核心材料是晶体硅，其能量转化方式是太阳能转化为电能。答案：(1)SiO2 酸性氧化物SiO2＋2OH－===SiO23－＋H2O(2)Si(或晶体硅) 太阳能转化为电能13．二氯二氢硅 (SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为 8.2℃。在铜催化作用下， HCl与硅在250～260℃反应可以制得 SiH2Cl2。利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 ___________________________________。按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接顺序为a―→( )―→( )―→( )―→( )―→( )―→( )―→( )(填仪器接口的字母，其中装置 C用到2次)。按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为______，后面装置C的作用为________________________________________________________________________。反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和______、________等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体顺序相反，结果会__________________________(用化学方程式表示)。解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取 HCl，连接C装置干燥，从 f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发，在 B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入 B中，则应在 B后接干燥管。(4)前面的装置 C是用来干燥氯化氢气体的，应选用 P2O5或无水CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入 B中，应选碱石灰。 (6)如果通入气体顺序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成 SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水250～260℃(2)Si＋2HCl========SiH2Cl2铜(3)defgbcd(4)P2O5或无水CaCl2尾气处理和防止空气中的水进入B中(5)SiCl4SiHCl3△△(6)SiH2Cl2＋2Cl2=====SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2=====SiHCl3＋HCl)14．锡(Sn)是一种重要的金属，纯锡可用于制作超导材料、半导体材料。锡元素位于元素周期表第五周期第Ⅳ A族。锡在化合物中常见的化合价有两种：＋2和________。锡既能与盐酸反应也能与NaOH溶液反应，生成的盐中锡都显＋2价，写出锡与NaOH 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 ：________________________________________________________。如图是工业冶炼锡的基本流程：①炼前处理包含锡精矿(主要含锡、铁、铜、铅的硫化物和砷化物)在空气中焙烧等流程，使硫和砷元素转化为易挥发的SO2和As2O3，请写出砷磁黄铁矿(FeAsS2)焙烧生成红棕色固体的化学方程式：_______________________________________________，生成的气体用过量的NaOH溶液吸收，则溶液中浓度最大的含氧酸根离子是________。②还原熔炼的反应原理为SnO2(s)＋2CO(g)Sn(s)＋2CO2(g)，一定温度下，在固定容积的密闭容器中，SnO2与CO反应，平衡后容器内气体的平均摩尔质量为37.6gmol·－1，该温度下的平衡常数K＝________。③粗锡中主要含有Fe、Cu、Pb、Sb金属，常采用电解精炼方法获得精锡。其中SnSO4溶液作电解液，精锡连接电源的________极，检测可知电解后阳极泥中含有Sb、Cu、PbSO4等，则电解过程中阳极电极反应式为_____________________________________。④精炼后产生的渣及还原熔炼产生的硬头中一定含有的元素是________。解析：(1)锡元素位于元素周期表第五周期第ⅣA族，则化合物中锡有＋2和＋4两种常见的化合价。(2)锡有类似

Al

的两性性质，既能与盐酸反应也能与

NaOH

溶液反应，生成的盐中锡都显＋2

价，其中锡与

NaOH

溶液反应生成氢气和

Na2SnO2

的离子方程式为

Sn＋2OH－===SnO22－＋H2↑。(3)①FeAsS2在空气中焙烧生成 SO2、As2O3和红棕色固体 Fe2O3，根据氧化还原反应中△得失电子守恒及原子守恒可知此反应的化学方程式为2FeAsS2＋7O2=====Fe2O3＋As2O3＋4SO2；生成的SO2用过量的NaOH溶液吸收得Na23溶液，SO23－在溶液中水解，但只是SO少部分水解，则溶液中的浓度最大的含氧酸根离子仍是 SO23－。②混合气体为CO和CO，平均摩尔质量为－1，设CO的物质的量为xmol，237.6gmolCO2的物质的量为ymol，则·－1×xmol＋44g·mol－1×ymol＝37.6g·mol－1×(x＋28gmoly)mol，解得x∶y＝2∶3，平衡后容器内气体在该温度下的平衡常数c2CO232＝2.25。2③粗锡精炼时，精锡作阴极，连接电源的负极，检测可知电解后阳极泥中含有Sb、Cu、PbSO4等，说明Fe、Sn、Pb均在阳极发生氧化反应，Sb、Cu未氧化，电解过程中阳极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋、Sn－2e－===Sn2＋、Pb＋SO42－－2e－===PbSO4。④由题图可知，精炼后产生的渣及还原熔炼产生的硬头会重新还原熔炼，说明其中一定仍含有Sn元素。答案：(1)＋4(2)Sn＋2OH－===SnO22－＋H2↑△SO32－②2.25③负Fe－2e