高考化学培优增分一轮全国经典版特训第4章第1节碳硅及无机非金属材料4-1a

板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(每题6分，共72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，多以硅酸盐或二氧化硅的形式存在于岩石、矿物中，D错误。2．下列说法正确的是()A．SiO2和CO2都是酸性氧化物B．为防止月饼等富脂食品氧化变质，可在包装袋中放入硅胶C．NaHCO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可通入少量CO2后过滤D．SiO2中含Al2O3杂质，可加入足量NaOH溶液然后过滤除去答案A解析SiO2、CO2分别为H2SiO3、H2CO3对应的酸性氧化物，A正确；硅胶具有吸水性，可以防止食品受潮，而不能防止食品氧化，B错误；除去NaHCO3溶液中的Na2SiO3杂质，应通入足量CO2，发生反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O=2NaHCO3＋H2SiO3↓，C错误；SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，应加入稀盐酸后过滤，D错误。3．[2017·合肥高三质检]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不是硅酸盐，A错误；水玻璃是Na2SiO3溶液，属于混合物，B错误；高纯度的SiO2用于制光导纤维，高纯度的Si用于制太阳能电池，D错误。4．[2017·银川模拟]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。5．[2017·湖南株洲质检]化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法中不正确的是()A．煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源B．利用二氧化碳来制造全降解塑料，可以缓解温室效应C．高纯硅可用于制造太阳能电池、计算机芯片和光导纤维D．在医疗上，可用碳酸氢钠治疗胃酸过多症答案C解析煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源，减少污染物的排放，故A正确；利用二氧化碳制造全降解塑料，减少了二氧化碳的排放，可以缓解温室效应，故B正确；光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅单质，故C错误；可以用碳酸氢钠中和胃酸，治疗胃酸过多症，故D正确。6．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；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。7．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。8．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。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\up17(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．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．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑B．SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应C．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高温))2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性D．高纯硅可用于制造太阳能电池，高纯二氧化硅可用于制造计算机芯片答案A解析工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑，A正确；SiO2能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，B错误；在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高温))2CO↑＋Si，由于反应是在高温条件下进行，且生成CO气体从体系中逸出能够进一步促进反应进行，因此尽管是硅被还原，也不能说明碳的还原性强于硅的还原性，C错误；二氧化硅可用于制造光导纤维，高纯硅可用于制造太阳能电池、计算机芯片等，D错误。11．[2017·潍坊模拟]硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D．硅酸盐均不溶于水答案D解析在氮化硅中，N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，A正确；硅酸钠易溶于水，D错误。12．[2017·湖南十三校联考]将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为()答案D解析将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，发生反应的先后顺序为Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2O、2KOH＋CO2=K2CO3＋H2O、2KAlO2＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋K2CO3、K2CO3＋CO2＋H2O=2KHCO3、BaCO3＋CO2＋H2O=Ba(HCO3)2，根据物质的溶解性可知，只有D项符合题意。二、非选择题(共28分)13．(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(2)CO'SiCl4＋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。(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。14．[2018·江西师大附中月考](13分)氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域中有重要用途。工业上有多种方法来制备氮化硅，下面是几种常见的方法：(1)方法一——直接氮化法：在1300～1400℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为3Si＋2N21300～1400℃,Si3N4。(2)方法二——可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应，并在600℃的加热基板上生成氮化硅膜，其化学方程式为________________________________________________________。(3)方法三——化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和氯化氢，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是_______________________。(4)方法四——Si(NH2)4热分解法：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________。工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色呈黄色。(5)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：________________________________________________________。答案(2)3SiH4＋4NH3eq\o(=,\s\up17(一定条件))Si3N4＋12H2(3)方法三除产品是固体外，其他物质均为气体(4)HClNH3(5)SiO2＋2C1600～1800℃,Si＋2CO↑解析(3)方法一所得到的产品中混有单质硅，而方法三除产品是固体，其他物质均为气体，故方法三得到的氮化硅纯度较高。(4)方法四：依据化学反应中原子守恒可知四氯化硅与氨气发生反应：SiCl4＋4NH3=Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4受热发生分