高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第1节 碳、硅及无机非金属材料课时作业（含解析）试题

第1节碳、硅及无机非金属材料

时间：45分钟满分：100分一、选择题(每题6分，共66分)1．下列叙述中不正确的是()A．单质硅是重要的半导体材料B．二氧化硅是制造光导纤维的材料C．硅酸钠可以作木材防火剂D．自然界里存在大量的单质硅和二氧化硅答案D解析硅在自然界中以化合态形式存在，多以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于岩石、矿物中，D错误。2．(2019·合肥质检)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是()A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池答案C解析水晶的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐，故A错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物，故B错误；高纯度的SiO2用于制光纤，高纯度的Si用于制太阳能电池，故D错误。3．下列说法中不正确的是()A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀C．SiO2熔点高、硬度大D．氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸答案A解析H2SiO3对应的酸性氧化物是SiO2，但SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3。4．(2019·陕西高三教学质量检测)化学与生产、生活密切相关，下列有关说法正确的是()A．用氢氟酸蚀刻玻璃仪器上的刻度，是利用了氢氟酸的强氧化性B．太阳能电池板的主要成分是二氧化硅C．生物柴油和液化石油气(LPG)的主要成分都是烃类D．压敏胶黏剂是一种复合材料，一般选择以橡胶为基料，并加入增黏树脂合成答案D解析HF能够与玻璃中二氧化硅反应，腐蚀玻璃，与HF氧化性无关，故A错误；太阳能电池板的主要成分是晶体硅，故B错误；生物柴油主要成分是以植物油脂和动物油脂为原料合成的高级脂肪酸甲酯或乙酯，而液化石油气(LPG)的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯等的混合物，故C错误。5．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答案C解析SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错误；Na2CO3溶液显碱性，应用橡胶塞，B错误；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应，D错误。6．下列说法不正确的是()A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能答案D解析石英的成分为SiO2是绝缘体，Si才是良好的半导体材料，可以制成光电池，D错误。7．下列说法中不正确的是()A．光导纤维的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反应来制取硅酸C．硅的化学性质不活泼，但在常温下也可和某些物质反应D．盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液水解呈碱性答案D解析盛放硅酸钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸钠溶液黏性强，容易使瓶塞和瓶口黏合在一起而不易打开，D错误。8．下列离子方程式中书写正确的是()A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．二氧化硅与氢氟酸反应：SiO2＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2OD．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O答案D解析Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，CO2过量，产物应为HCOeq\o\al(－,3)，A项正确写法是SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)；B项正确写法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；C项氢氟酸是弱酸，在离子方程式中不能拆分。9．金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法正确的是()A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为CB．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2C．该反应中每生成1molSiC转移电子12molD．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2答案D解析反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；每生成1molSiC转移电子4mol。10．下列叙述正确的是()A．因为Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))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．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸答案D解析A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体生成，平衡正向移动，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，A错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；SiO2与氢氟酸反应不生成盐，因此SiO2不属于两性氧化物，C错误。11．(2019·北京师大附中高三期中)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是()答案C解析氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气，A错误；B中气流方向错误，应该从右侧导管通入CO2气体，B错误；从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，C正确；碳酸氢钠受热易分解，不能用D中装置干燥碳酸氢钠，D错误。二、非选择题(共34分)12．(15分)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃)(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是__________________。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________。由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为____________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤①为：搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________________。(4)100kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。答案(1)排出装置中的空气，减少C的损失(2)COSiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O(3)过滤AlOeq\o\al(－,2)、OH－、Cl－(4)7.8解析(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是排尽反应器中的空气，防止高温下初级石墨与空气中的O2反应，减少C的损失。(2)气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO，由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃，故其为含硅的化合物SiCl4，反应方程式为SiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。(3)步骤①为搅拌，并通过过滤操作将沉淀和溶液分离；由题意分析可知，所得溶液Ⅳ中的阴离子有AlOeq\o\al(－,2)、Cl－、OH－。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ，是将AlOeq\o\al(－,2)转化为Al(OH)3，由题意可知Al2O3～2Al(OH)3，n(Al2O3)＝eq\f(100000g×5.1%,102g·mol－1)＝50mol，n[Al(OH)3]＝100mol，则m[Al(OH)3]＝100mol×78g·mol－1＝7800g＝7.8kg。13．(19分)光纤通讯是用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________________________________________________________________________。(4)Si(NH2)4热分解法制取氮化硅：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体：________(填化学式)；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为________。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＋12HCl(4)HClNH3解析(1)反应Ⅰ为石英砂中的SiO2与C在高温下反应生成Si和CO的反应，化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；在该反应中SiO2中的Si的化合价降低，SiO2作氧化剂。(2)由表格数据可知SiCl4的沸点与其他杂质的沸点不同，可以通过精馏(或蒸馏)来提纯SiCl4；PCl3为共价化合物，电子