高中一轮复习化学跟踪检测（十三）硅无机非金属材料

跟踪检测（十三）硅无机非金属材料1．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解析：选C水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D错误。2．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一项是()选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料解析：选A石英主要用于生产玻璃和光导纤维等，晶体硅才用于制作集成电路。3．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管。下列叙述正确的是()A．SiO2与干冰的物理性质相似B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应C．工业上用SiO2制备粗硅D．光导纤维主要成分是SiO2，具有导电性解析：选CA项，SiO2熔、沸点高，干冰的熔、沸点低，两者物理性质不相似；B项，SiO2能与氢氟酸反应；C项，工业上用SiO2制粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；D项，光导纤维主要成分是SiO2，能传导光，但是不导电。4．(2018·山东枣庄模拟)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料B．“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化C．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D．沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐解析：选DA项，由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”可知，粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，正确；B项，黏土烧制成瓦的过程为复杂的物理化学变化过程，粘土发生复杂的物理化学变化，正确；C项，青瓦和红瓦是在冷却时区分的，自然冷却的是红瓦，浇水冷却的是青瓦，正确；D项，沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，错误。5．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BA项，SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，错误；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，错误；D项，引入NaHCO3杂质，错误。6．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发生改变D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O解析：选AA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，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；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。7．(2018·定州模拟)多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制晶的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示：下列说法错误的是()A．Y、Z分别为H2、Cl2B．制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1C．SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋2价D．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应解析：选BA项，电解饱和食盐水得到X(NaOH)、Y(H2)、Z(Cl2)，正确；B项，焦炭与石英发生副反应生成碳化硅的化学方程式为3C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(电炉))SiC＋2CO↑，该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，错误；C项，SiHCl3发生水解反应的化学方程式为SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2＋3HCl，根据化合价升降总和相等的规律可知SiHCl3中硅元素的化合价为＋2价，正确；D项，Y(H2)与SiHCl3制备多晶硅的反应为H2＋SiHCl3=Si＋3HCl，该反应属于置换反应，正确。8．(2018·九江模拟)蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是()A．沉淀X的成分是SiO2B．将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤，可得到红色颜料Fe2O3C．在溶液Y中加入过量的NaOH溶液，过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2D．溶液Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋解析：选B向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和H＋的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入过量NaOH溶液，将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlOeq\o\al(－,2)和SiOeq\o\al(2－,3)，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B错误。9．下列说法中正确的是()A．单质eq\o(→,\s\up7(O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或碱eq\o(→,\s\up7(NaOH或HCl))盐，硅单质可以按上述关系进行转化B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为Al2O3·SiO2·H2O解析：选CA项，Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或碱”不能实现，错误；B项，b→c，c→a均不能通过一步反应实现，错误；C项，二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，正确；D项，硅酸盐可以用盐的形式或氧化物的形式表示，[Al2Si2O5(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，错误。10．(2018·烟台模拟)三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)难溶于水，在医疗上可作抗酸剂。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3还可覆盖在有溃疡的胃表面，缓解刺激。将0.184g三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)加入到50mL0.1mol·L－1盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则n为()A．6 B．5C．4 D．3解析：选A三硅酸镁中和胃酸(HCl)的化学方程式为Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O，根据化学方程式，设0.184gMgSi3O8·nH2O的物质的量是x，消耗盐酸的物质的量为(0.050×0.1－0.030×0.1)mol＝0.002mol，则有Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O1mol4molx0.002mol解得x＝0.0005mol，所以Mg2Si3O8·nH2O的摩尔质量是eq\f(0.184g,0.0005mol)＝368g·mol－1，Mg2Si3O8的摩尔质量为260g·mol－1，所以18n＝108，即n＝6。11．某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_________________________________________________________________________________________________________。(2)装置B的作用是___________________________________________。(3)装置C、D中所盛试剂分别为____________________、______________________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)该装置的缺点是__________________________________________。(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18gSiO2和8.4g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为________。(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：__________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验前要通入足够长时间的N2将装置中的空气排尽。(2)根据装置图可知，B装置作安全瓶，防止倒吸。(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成CO也可能生成CO2，所以C装置用来检验CO2，D装置用来检验CO，所以C、D装置中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有CO2又有CO。由于两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高温))2CO2＋2CO＋3Si。(4)CO有毒，不能排放到空气中，而该装置缺少尾气吸收装置吸收未反应的CO。(5)18gSiO2的物质的量＝eq\f(18g,60g·mol－1)＝0.3mol,8.4g焦炭的物质的量＝eq\f(8.4g,12g·mol－1)＝0.7mol，充分反应后收集到标准状况下的气体13.44L，其物质的量＝eq\f(13.44L,22.4L·mol－1)＝0.6mol，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则有：SiO2＋2C=2CO＋Si0．3mol0.6mol0.6mol0.3molSi＋C=SiC1110．1mol0.1mol0.1mol故Si和SiC的物质的量之比为0.2mol∶0.1mol＝2∶1。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，将CO2气体通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，溶液变浑浊，说明酸性：H2CO3>H2SiO3。答案：(1)将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up7(高温))2CO2＋2CO＋3Si(4)缺少尾气吸收装置(5)2∶1(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性强于硅酸12．某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下：(1)“硅胶”常用作________，也可以用作________的载体。A的结构式为____________。(2)制备粗硅的方程式为______________________________________________。(3)操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为_______________________________________。(4)操作Ⅲ需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是________________________。(5)溶液G用E酸化的方程式为________________________________________。解析：(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为O=C=O。(2)工业制取纯硅的工艺流程为SiO2eq\o(→,\s\up7(C))粗硅eq\o(→,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2))纯硅，用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ为过滤，操作Ⅱ为蒸发结晶。(4)MgCl2·6H2O加热脱水制得MgCl2，要在氯化氢气流中进行，氯化氢氛围是防止镁离子水解。(5)Na2SiO3与HCl反应，生成NaCl和H2SiO3。答案：(1)干燥剂催化剂O=C=O(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO(3)过滤蒸发结晶或蒸发浓缩、冷却结晶(4)防止镁离子水解(5)Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓13．(2018·郑州模拟)未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。这类材料中研究较多的是化合物G。(1)化合物G的相对分子质量为140，G中硅元素的质量分数为60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含两种元素)与NH3反应而生成，同时产生HCl气体。请推断：①化合物G的化学式为________