课时跟踪检测（十） 碳、硅 无机非金属材料

PAGE第6页共8页课时跟踪检测（十）碳、硅无机非金属材料1．下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是()解析：选A碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第ⅣA族，A项符合题意；聚氨酯为有机高分子化合物，不属于无机非金属材料，B项不符合题意；碳包覆银纳米材料属于复合材料，不属于无机非金属材料，且Ag不是主族元素，C项不符合题意；钛合金为含有金属钛元素的合金，其属于金属材料，不属于无机非金属材料，D项不符合题意。2．(2021年1月新高考8省联考·广东卷)“嫦娥五号”成功着陆月球，展示了以芳纶为主制成的五星红旗，用SiC增强铝基材料钻杆“挖土”，实现了中国首次月球无人采样返回。下列有关说法错误的是()A．月壤中含有的3He，其质子数为3B．制作五星红旗用的芳纶为合成纤维C．制作钻杆用的SiC增强铝基材料属复合材料D．运载火箭用的液O2液H2推进剂在工作时发生氧化还原反应解析：选A月壤中含有的3He，其质子数为2，质量数为3，A说法错误；芳纶为芳香族聚酰胺纤维，则制作五星红旗用的芳纶为合成纤维，B说法正确；SiC增强铝基材料由碳化硅和颗粒状的铝复合而成，C说法正确；运载火箭用的液O2液H2推进剂在工作时发生氧化还原反应释放出大量的热量及气体推动火箭运动，D说法正确。3．(2021年1月新高考8省联考·辽宁卷)下列说法正确的是()A．丝绸、宣纸及尼龙的主要成分均为合成纤维B．港珠澳大桥使用的超高分子量聚乙烯纤维吊装缆绳，具有质量轻、强度大、耐磨、耐腐蚀的优点C．“嫦娥五号”使用的太阳能电池阵和锂离子电池组，均可将化学能转变成电能D．“奋斗者号”潜水器使用的固体浮力材料，由空心玻璃微球填充高强树脂制成，属于无机非金属材料解析：选B丝绸的主要成分是蛋白质，宣纸的主要成分是纤维素，尼龙的主要成分是合成纤维，A错误；聚乙烯纤维属于合成高分子，具有强度大、质量轻、耐腐蚀等特点，B正确；嫦娥五号使用的太阳能电池阵是将太阳能转化为电能，C错误；固体浮力材料，由空心玻璃微球填充高强树脂制成，其中树脂为有机高分子材料，D错误。4．碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是()A．碳是构成有机物的主要元素B．光合作用是将太阳能转化为化学能的过程C．化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一D．石油的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志解析：选D有机物一定含有碳元素，所以碳是构成有机物的主要元素，A正确；光合作用是绿色植物将二氧化碳和水合成葡萄糖和氧气的过程，是把太阳能转化为化学能的过程，B正确；化石燃料中含碳元素，化石燃料的大量燃烧产生的二氧化碳气体是产生温室效应的原因之一，C正确；乙烯的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志，D错误。5．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。下列有关说法正确的是()A．石墨烯是一种新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素异形体D．氧化石墨烯具有一定的亲水性解析：选D石墨烯是碳的单质，不是化合物，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D正确。6．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是()①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Na2O2→NaOHA．①② B．③④C．②③④ D．②③④⑤解析：选B①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2；⑤2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑；SiO2和CuO均不溶于水，因此SiO2、CuO不可能通过一步反应分别生成H2SiO3、Cu(OH)2。7．据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是()A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B．将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的强D．水晶是比较纯净的二氧化硅，玛瑙的主要成分是硅酸盐解析：选B二氧化硅为酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；玛瑙的主要成分是二氧化硅。8．[双选]水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B．操作A与操作B完全相同C．该流程中硅元素的化合价均为＋4D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O解析：选ACA项，稻壳灰来源广泛、价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，SiO2中硅元素的化合价是＋4价，Na2SiO3中硅元素的化合价是＋4价，正确；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，错误。9．(2020·浙江选考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是()A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2OB．具有吸水性，需要密封保存C．能与SO2反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2解析：选D加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca3SiO5能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；由分析可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应得到H2SiO3沉淀，D项错误。10．(2021年1月新高考8省联考·湖北卷)水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下2(3CaO·SiO2)＋6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2ΔH<0但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝建筑质量。下列说法错误的是()A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得B．水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率C．水的作用是提供结晶水以稳定交联结构D．以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生解析：选C水泥由石灰石和黏土等混合，经高温煅烧制得，A说法正确；水泥生产过程中加入石膏的目的是为了调节水泥的凝结硬化速度，调整水泥的凝结时间，B说法正确；水与硅酸三钙(3CaO·SiO2)发生化学反应，生成的产物形成相互交联的结构，C说法错误；硅酸三钙(3CaO·SiO2)与水反应放热，以冰代水减少了热膨胀及水蒸气产生的气泡，保证建筑质量，D说法正确。11．[双选]科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4=SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是()A．SiC和SiO2中Si元素的化合价不同B．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物C．SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应D．一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力解析：选ABSiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4价，A项错误；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其他物质接触，比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。12．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，查阅资料得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si；②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应；③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4；④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应；⑤SiH4在空气中自燃。他们在研究报告中记载着：“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”(1)该小组“实验室制Si”的化学方程式是___________________________________。(2)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是(用文字和化学方程式解释)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由提供的信息可知，该小组“实验室制Si”的原理为Mg在点燃的条件下与SiO2反应生成Si和MgO。(2)稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，说明固体产物中含有Mg2Si，Mg2Si与H2SO4反应生成MgSO4和SiH4，SiH4在空气中自燃。答案：(1)2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋Si(2)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃。用化学方程式表示：2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si，Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O13．光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：回答下列问题。(1)反应Ⅰ的化学方程式为________________________，氧化剂为________(填化学式)。(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：组分名称SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3质量分数0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸点/℃57.631.88.2－8512.575.5图中“操作X”的名称为______________；PCl3的电子式为______________________。(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为____________；反应Ⅳ的化学方程式为_____________。解析：(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4，PCl3是共价化合物，最外层都满足8电子稳定结构，其电子式为。(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。答案：(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑SiO2(2)精馏(或蒸馏)(3)制取盐酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl14．二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。二氯二氢硅易燃、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SiH2Cl(1)以浓硫酸、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________________________________________________________________________________________________________。(3)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)连接次序为a→()→()→()→()→()→()→()(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。(4)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______________________________________________________________________。(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和______、________等。(6)制取SiH2Cl2的新方案是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反应生成SiCl4，然后SiCl4再与HCl在250～260解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(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处挥发出来，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CaCl2，后面的装置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)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水(2)Si＋2HCleq\o(=,\s\up7(250～260℃),\s\do5(铜))SiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或CaCl2SiH2Cl2尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)15．草酸钴(CoC2O4·2H2O)是一种难溶于水的晶体，是制备氧化钴和金属钴的原料，通过含钴废料(含少量的Ni、Al2O3、Fe、SiO2)来制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的工业流程如图所示。(1)含钴废料粉碎的目的是___________________________________________________。(2)滤渣Ⅰ的主要成分是__________，滤渣Ⅱ的主要成分是_______________________________________________________________________________________________。(3)操作①是________________。(4)浸出液中加CoO的目的是________________________________________；还需加________，作用是____________________(用离子方程式来表示)。(5)若利用酸性KMnO4标准液来滴定C2Oeq\o\al(2－,4)，离子方程式为______________________；滴定终点的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________