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2019-2020年高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測(cè) 第四章 第一講 無機(jī)非金屬材料的主角-硅 一、選擇題 1．xx年我國載人飛船再次升空，顯示出我國航天技術(shù)已進(jìn)入世界一流。飛船應(yīng)用了許多尖端的合成材料。據(jù)報(bào)道我國科學(xué)家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是 (　　)。 A．它耐高溫抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆 C．它沒有固定熔點(diǎn) D．它是一種新型無機(jī)非金屬材料 解析　航空材料的特點(diǎn)是質(zhì)輕、高強(qiáng)度、耐高溫抗氧化等高可靠性，故B錯(cuò)，A正確；復(fù)合材料屬于混合物，沒有固定的熔點(diǎn)，碳化硅、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料均屬于新型無機(jī)非金屬材料，C、D正確。 答案　B 2．硅作為一種新型能源被廣泛開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列說法中，你認(rèn)為不正確的是 (　　)。 A．硅燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染，容易得到有效控制 B．從Si(s)＋O2(g)SiO2(s)　ΔH＝－858.6 kJmol－1可知，硅燃燒放出 的熱量多 C．自然界中硅的儲(chǔ)量豐富，可以從自然界直接獲得單質(zhì)硅 D．硅便于運(yùn)輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料之一 解析　硅燃燒生成二氧化硅，二氧化硅不是氣體，其污染容易得到有效控制；硅為固體燃料，化學(xué)性質(zhì)不活潑，運(yùn)輸、貯存比較容易且又安全；硅在自然界中無單質(zhì)形式，只有化合物，所以C是錯(cuò)誤的。 答案　C 3．下列說法正確的是(　　) A．光導(dǎo)纖維的主要成分是硅 B．常用氫氟酸(HF)來刻蝕玻璃 C．制普通玻璃的主要原料是燒堿、石灰石、石英 D．實(shí)驗(yàn)室用帶玻璃塞的試劑瓶保存氫氧化鈉溶液 解析 A項(xiàng)，光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，不正確；C項(xiàng)，制普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石、石英，不正確；D項(xiàng)，保存氫氧化鈉溶液不能用帶玻璃塞的試劑瓶，因?yàn)镹aOH與玻璃的主要成分反應(yīng)生成的硅酸鈉是一種礦物膠，時(shí)間長了會(huì)打不開瓶塞，不正確。 答案 B 4．綠泥石的組成可表示為Al4Si4Ox(OH)y，其中x、y分別為(　　) A．10　8　　　　　　　　 B．7　10 C．8　10　　 D．9　7 解析 據(jù)化學(xué)式中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0可知：(＋3)4＋(＋4)4＋(－2)x＋(－2＋1)y＝0，則有2x＋y＝28。將各選項(xiàng)中x、y的值代入驗(yàn)證，只有A項(xiàng)符合。 答案 A 5．硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說法正確的是(　　)。 A．硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng) C．反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si為還原劑，NaOH和H2O為氧化劑 D．硅能與氫氟酸反應(yīng)，則硅可以與鹽酸反應(yīng) 解析　粗硅提純涉及的反應(yīng)：Si＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si＋4HCl都是氧化還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)中NaOH既不是氧化劑，也不是還原劑，只是反應(yīng)物，起氧化作用的是水，C錯(cuò)誤；硅能與氫氟酸反應(yīng)，但不能與鹽酸反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 答案　A 6．下列說法正確的是(　　) A．CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在 B．檢驗(yàn)紅磚中的氧化鐵成分，向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應(yīng)后取上層清液于 試管中，滴加KSCN溶液2～3滴即可 C．在粗硅的制取中，2C＋SiO2Si＋2CO↑硅被還原，所以硅的非金屬性比碳強(qiáng) D．用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后通CO2 解析 A選項(xiàng)中NO易被空氣氧化，A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)中KSCN溶液變紅色只能說明紅磚中含有＋3價(jià)的鐵，并不能說明鐵以氧化鐵形式存在，B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)通過該反應(yīng)可判斷還原性C>Si，但實(shí)際上非金屬性：C>Si，C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)正確。 答案 D 7．有一粗硅，含雜質(zhì)鐵，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的H2，則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是(提示：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑) (　　)。 A．物質(zhì)的量之比為：1∶1 B．物質(zhì)的量之比為1∶2 C．質(zhì)量之比為4∶1 D．質(zhì)量之比為2∶1 解析　粗硅與鹽酸反應(yīng)是其中的Fe與鹽酸反應(yīng)：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，粗硅與堿反應(yīng)是其中的硅與堿液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。因放出等量H2，則Fe與Si的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量之比為4∶1。 答案　C 二、非選擇題 8．氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料，它可用石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦蟹磻?yīng)制得：________SiO2＋________C＋________N2________Si3N4＋________CO。 根據(jù)題意完成下列各題： (1)配平上述化學(xué)反應(yīng)方程式。 (2)為了保證石英和焦炭盡可能多的轉(zhuǎn)化，氮?dú)庖m當(dāng)過量。某次反應(yīng)用了20 mol氮?dú)?，反?yīng)生成了5 mol一氧化碳，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為________NA，此時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是________。 (3)分析反應(yīng)可推測(cè)碳、氮?dú)獾难趸裕篊________N2(填“＞”“＜”“＝”)。 (4)氮化硅陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度高，硬度接近于剛玉(Al2O3)，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。以下用途正確的是________。 A．可以在冶金工業(yè)上制成坩堝、鋁電解槽襯里等熱工設(shè)備 B．在電子工業(yè)上制成耐高溫的電的良導(dǎo)體 C．研發(fā)氮化硅的全陶發(fā)動(dòng)機(jī)替代同類型金屬發(fā)動(dòng)機(jī) D．氮化硅陶瓷的開發(fā)，將受到資源的限制，發(fā)展前途暗淡 解析 (2) → 1 mol轉(zhuǎn)移2 mol e－，故生成5 mol CO共轉(zhuǎn)移10 mol e－，此時(shí)體系中的氣體是CO和剩余的N2，其相對(duì)分子質(zhì)量都是28，故平均相對(duì)分子質(zhì)量是28。 (3)在該反應(yīng)中，碳為還原劑，N2為氧化劑，故氧化性N2＞C。 答案 (1)3　6　2　1　6　(2)10　28 (3)＜　(4)AC 9．如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，E是一種白色沉淀。 請(qǐng)回答下列問題： (1)B的化學(xué)式是________，目前B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。 (3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是__________________________________。 (4)C和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　C與過量的鹽酸反應(yīng)生成白色沉淀E，則E可能是硅酸或氯化銀，若E是氯化銀，則C是硝酸銀，A為銀，則根據(jù)已有知識(shí)，銀可以與硝酸反應(yīng)生成硝酸銀，而銀與硝酸反應(yīng)能生成三種產(chǎn)物，不符合框圖中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。則E只能為硅酸，則C為硅酸鹽，A為硅，a溶液為強(qiáng)堿的水溶液，進(jìn)一步推出B為二氧化硅。 答案　()(1)SiO2　光導(dǎo)纖維　(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O　(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 10．含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。 (1)在元素周期表中，A位于________族，與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________，A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是_______________________________________________________。 (2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________，反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________。 (3)將C與純堿混合高溫熔融時(shí)也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E；將全部的E與全部的D在足量的水中混合后，又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成含A的化合物F。 ①分別寫出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中不可選用的是 (　　) 　 A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝 (4)100 g C與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。 解析　(1)A的單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，可知A為Si，位于ⅣA族，與之同族且相對(duì)原子質(zhì)量較小的是碳元素，兩者共同點(diǎn)是最外層均有4個(gè)電子。(2)C為SiO2，易與氫氟酸反應(yīng)生成SiF4和H2O。(3)SiO2與純堿高溫反應(yīng)生成Na2SiO3(D)和CO2(E)，Al2O3高溫下也與堿性物質(zhì)反應(yīng)。(4)不論CaCO3過量與否，生成的CO2由CaCO3決定，由關(guān)系式CaCO3～CO2得：＝，解得m(CaCO3)＝50 g?；旌衔镏惺沂馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為：100%＝50%。 答案　(1)ⅣA　　最外層均有4個(gè)電子 (2)氫氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑； Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ ②ABC　(4)50% 11．含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種化合物C可用于 制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物 D。 (1)在元素周期表中，A位于________族，與A同族但相對(duì)原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________，A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)是 ______________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________，反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________。 (3)將C與純堿混合高溫熔融時(shí)也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時(shí)還生成B的最高價(jià)氧化物E；將全部的E與全部的D在足量的水中混合后，又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成含A 的化合物F。 ①寫出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式： ______________________________________________________________________。 ②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________。 A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩鍋 D．鐵坩鍋 (4)100 g C與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是______________ ____________________________________________________________________。 解析 (1)A元素單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含A元素的某化合物是制造光導(dǎo)纖維的原料，可知A為硅元素，C為SiO2，D為Na2SiO3。比硅相對(duì)原子質(zhì)量小的同族元素B為碳。 (2)C為SiO2，能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸。 (3)SiO2與Na2CO3高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng)，故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融Na2CO3。 (4)若SiO2恰好完全反應(yīng)或過量，與CaCO3反應(yīng)的化學(xué)方程式只有一個(gè)，即CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。若CaCO3過量，除發(fā)生上述反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生反應(yīng)： CaCO3CaO＋CO2↑?？傊?，CaCO3的多少?zèng)Q定了CO2的產(chǎn)量，可通過以下關(guān)系列式求解： CaCO3　～　 CO2 100 g 22.4 L m(CaCO3) 11.2 L m(CaCO3)＝50 g 混合物中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：100%＝50%。 答案 (1)ⅣA　 最外層均有4個(gè)電子，最內(nèi)層均有2個(gè)電子 (2)氫氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑， Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ ②D　(4)50%