高中化学高考三轮冲刺 2023届高三化学总复习巩固练习9无机非金属材料的主角-硅

巩固练习9无机非金属材料的主角——硅时间：45分钟分值：100分一、选择题(共48分，每小题4分)1．宣传科学知识，介绍高新科技，揭露伪科学，是科学工作者的义务，下列说法正确的是()A．以石英砂为主要原料生产光导纤维B．“水玻璃”超薄透明，是一种新型装饰材料C．纳米材料是一种称为“纳米”的新物质制成的材料D．炭炉边放盆水，可防止煤气中毒[答案]A[解析]石英砂的主要成分是SiO2；“水玻璃”是Na2SiO3水溶液的俗称；纳米是长度单位，1nm＝10－9m2．面对日益恶化的地球生态环境，联合国环境规划署建议“低碳生活方式”降低二氧化碳温室气体的排放，人人行动来保护我们生存的家园。下列说法正确的是()A．CO2的比例模型为B．用过氧化钠吸收CO2是目前比较经济的减碳方案C．16O=C=18O与16O=C=16O互为同位素且化学性质相似D．从我做起节电、节气等低碳生活方式可减少温室气体排放量[答案]D[解析]碳的原子半径比氧大，A错；用Na2O2吸收CO2成本太高，B错；C中的两物质不是核素，不可能是同位素的关系。3．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你梳妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来才知道大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶解于强酸和强碱溶液D．x等于6[答案]C[解析]由题意可知硅酸铜钡比较稳定，则C错误。由化合物中各元素的化合价代数和为零，有(＋2)＋(＋2)＋2×(＋4)＋x·(－2)＝0，解得x＝6，D正确。4．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是()A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．低温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅[答案]D[解析]硅元素在自然界中全部以化合态存在，不存在单质硅。5．某氧化物不溶于水，溶于熔化的NaOH中，生成易溶于水的化合物，向稀盐酸中滴加所生成化合物的水溶液，立即有白色沉淀产生，则原氧化物是()A．Al2O3 B．MgOC．SiO2 D．Fe2O3[答案]C[解析]能与NaOH反应的氧化物有Al2O3、SiO2，生成物分别为NaAlO2和Na2SiO3，但由于题目中是向稀盐酸中加所生成化合物的水溶液，即盐酸过量，NaAlO2与过量盐酸反应生成AlCl3，无沉淀，Na2SiO3与盐酸反应生成H2SiO3白色沉淀，故选C。6．下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是()选项XYZA.NaNaOHNaHCO3B.CuCuSO4Cu(OH)2C.CCOCO2D.SiSiO2H2SiO3[答案]C[解析]NaHCO3不能一步到Na；Cu(OH)2不能一步到Cu；依2C＋O2eq\o(=,\s\up7(不完全燃烧))2CO,2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2,2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C；SiO2不能一步到H2SiO3，H2SiO3不能一步到Si，D错误。7．二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所作的判断，其中正确的是()①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于雕刻玻璃b．反应②中SiO2表现氧化性c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性d．反应④中SiO2将挥发性的酸酐从其盐中置换出来e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应A．ace B．bdeC．cde D．dab[答案]B[解析]通常用氢氟酸来雕刻玻璃，与之对应的反应是③，因此a判断错误，c判断也错，因为酸性氧化物是指与碱反应生成盐和水的氧化物，这正好与反应①对应；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确；所以选B项。8．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①② B．②③C．①④ D．③④[答案]C[解析]水晶的成分是SiO2不属于硅酸盐，②错；光导纤维的主要成分是SiO2，③错，C项正确。9．下列①～⑧中物质间的反应不能产生气体的是()①石灰石和盐酸②冷浓硫酸中投入铝片③石英与苏打混合加强热④石墨与高温水蒸气⑤过氧化钠与水⑥氟与水⑦钠与硫酸铜溶液⑧碳酸氢钠与氢氧化钠A．①和⑤ B．④和⑦C．③和⑦ D．②和⑧[答案]D[解析]②因为钝化，⑧的反应为NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O，D项正确。10．高温金属陶瓷广泛应用于火箭和导弹技术中。将铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，涂在金属表面，在高温下煅烧：4Al＋3TiO2＋3C=2Al2O3＋3TiC，留在金属表面的涂层是一种高温金属陶瓷。下列有关该反应说法正确的是()A．TiO2是氧化剂，C、Al是还原剂B．TiC中钛元素为－4价C．TiC不属于新型无机非金属材料D．每生成1molTiC转移电子4mol[答案]D[解析]A项，根据化学方程式分析各元素化合价的变化情况，可知，Al在反应中失电子，为还原剂，C在反应中得电子，为氧化剂，TiO2中元素的价态没有变化，既不是氧化剂也不是还原剂；B项，TiC中钛元素为＋4价；C项TiC是新型无机非金属材料；D项，根据价态变化与电子转移的关系可知D项正确。11．四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))4HCl＋Si下列说法不合理的是()A．反应制得的硅可用于制造半导体材料B．增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率C．四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得D．混入少量空气对上述反应无影响[答案]D[解析]此反应可以制得较高纯度的硅，工业上用此反应制得的硅生产半导体。对有气体参加的化学反应，增大压强能提高其反应速率。反应中的四氯化硅是由粗硅与氯气通过化合反应制得的。如果反应中混入少量空气，制得的硅会和氧气发生反应生成SiO2，使制得的不再是纯硅。12．下列关于硅及其化合物的说法正确的是()A．硅是光导纤维的主要成分B．硅钨酸H4SiW12O40中W的化合价为＋6C．二氧化硅与水反应制得的硅酸溶胶有丁达尔效应D．硅是非金属元素，合金材料中不可能含有硅[答案]B[解析]光导纤维的主要成份是SiO2，A项错误；二氧化硅不能和水反应，C项错误；合金材料中也可能含有非金属元素，如生铁(含碳)、硅钢等，D项错误。二、非选择题(共52分)13．(15分)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________________________________________________________________________，A与B在原子的电子层结构上的相同点是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是___________________________________________________。(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。①写出生成D和F的化学反应方程式：___________________________________________________________________________。②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是________。A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚[答案](1)ⅣA最外层均有4个电子，最内层均有2个电子(2)氢氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(3)①SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓②D[解析](1)A元素的单质可作半导体材料，含A元素的化合物C是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，C为SiO2，D为Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。(2)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。14．(16分)(2023·北京海淀区期末练习)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下图所示。eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up7(焦炭/高温),\s\do5(①))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up7(Cl2/723～773K),\s\do5(②))eq\x(SiCl4粗)eq\o(→,\s\up7(精馏),\s\do5(③))eq\x(SiCl4精)eq\o(→,\s\up7(NH3),\s\do5(④))eq\x(SiNH24)eq\o(→,\s\up7(高温),\s\do5(⑤))eq\x(氮化硅)其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：________________________________________________________________________。(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为____________________。(4)在反应⑤中，3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体，则氮化硅的化学式为______________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式__________________________。[答案](1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)SiCl4＋3H2O=4HCl↑＋H2SiO3↓(4)Si3N4(5)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCl[解析]石英砂不能与碱性物质共同存放的实质是SiO2与碱性物质可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看做Si结合四个OH－生成H4SiO4，H4SiO4不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。15．(21分)已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物、化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性(提示：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C)。Ⅰ.用如图所示的装置进行Mg和SO2反应的实验：(1)选择制取SO2的合适试剂________(填选项代号)。①10%的H2SO4溶液；②80%的H2SO4溶液；③Na2SO3固体；④CaSO3固体。(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式：_______________________________________________________。(3)你认为该装置是否有不足之处？________，如果有，请一一说明_____________________________________________________。Ⅱ.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料后得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C还原SiO2