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課時(shí)規(guī)范練10　無機(jī)非金屬材料的主角——硅 一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求) 1.(2019福建廈門月考)C、Si、S都是自然界中含量豐富的非金屬元素,下列有關(guān)說法中正確的是 (　　) A.三種元素在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài) B.元素的+4價(jià)氧化物都屬于酸性氧化物,都能與堿反應(yīng)而不能與任何酸反應(yīng) C.最低價(jià)的氣態(tài)氫化物都具有還原性,易與O2發(fā)生反應(yīng) D.其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱:H2SO4>H2SiO3>H2CO3 2.(江西上高二中第三次月考)下列說法正確的是(　　) A.在粗硅的制取中發(fā)生反應(yīng)2C+SiO22CO↑+Si,所以碳的還原性大于硅的還原性 B.硅酸鈉屬于鹽,不屬于堿,所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中 C.用SiO2制取硅酸,應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng),然后再通入CO2 D.由Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸 3.據(jù)報(bào)道我國(guó)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.它沒有固定的熔點(diǎn) D.它是一種新型無機(jī)非金屬材料 4.(2019天津?yàn)I海新區(qū)月考)下列關(guān)于硅及其化合物的說法不正確的是(　　) A.高純硅具有良好的半導(dǎo)體性能,可制成硅芯片、光電池、光導(dǎo)纖維等 B.二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng),可用氫氟酸蝕刻玻璃 C.向硅酸鈉溶液中滴加稀鹽酸有不溶物生成,實(shí)驗(yàn)室可用該方法制備硅酸 D.“硅膠”由硅酸凝膠經(jīng)干燥、脫水制得,常用作食品、藥品等的干燥劑 5.(2019河南周口調(diào)研)下列除雜方法正確的是(　　) A.SiO2中含Al2O3雜質(zhì),可以加入足量NaOH溶液,然后過濾除去 B.CO2中含有CO雜質(zhì),可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱 C.CO2中含有HCl雜質(zhì),可以通過盛有飽和Na2CO3溶液的洗氣瓶 D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì),可以通入足量的CO2,然后過濾 6.石英砂(主要成分為SiO2)是一種常用的工業(yè)原料,其中常混有少量碳酸鈣,要除去石英砂中的少量碳酸鈣,應(yīng)采用的方法是(　　) A.用水溶解后過濾分離 B.用稀硫酸溶解后過濾分離 C.用酒精燈加熱 D.用稀鹽酸溶解后過濾分離 7.(2019湖南張家界月考)科學(xué)家最新研制的利用氯化氫和氫氣生產(chǎn)高純硅的工藝流程如圖所示: 容器Ⅰ中進(jìn)行的反應(yīng)為 ①Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g); 容器Ⅱ中進(jìn)行的反應(yīng)為 ②SiHCl3+H2Si(純)+3HCl。 下列說法正確的是(　　) A.該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是部分反應(yīng)物可循環(huán)使用 B.最好用分液的方法分離Si和SiHCl3 C.反應(yīng)①和②中HCl均作氧化劑 D.反應(yīng)①和②屬于可逆反應(yīng) 8.水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域,是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工藝流程: 下列說法正確的是(　　) A.原材料稻殼灰價(jià)格低廉,且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 B.操作A與操作B完全相同 C.該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生改變 D.反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 9.二氧化硅(SiO2)又稱硅石,是制備硅及其化合物的重要原料(制備流程如圖所示)。下列說法正確的是(　　) A.SiO2既能與HF反應(yīng),又能與NaOH反應(yīng),屬于兩性氧化物 B.盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 C.硅膠吸水后不能重復(fù)使用 D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 10.(2019四川攀枝花模擬)向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2氣體,當(dāng)通入氣體體積為8.96 L(0 ℃,1.01105 Pa)時(shí)立即停止,則這一過程中,溶液中溶質(zhì)離子的物質(zhì)的量與通入CO2氣體的體積關(guān)系圖像正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽略不計(jì))(　　) 二、非選擇題(本題共3小題,共40分) 11.(13分)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)代通信材料——光導(dǎo)纖維,C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。 (1)B元素的原子最外層電子數(shù)與A相同,且原子序數(shù)BH2CO3>H2SiO3,錯(cuò)誤。 2.C　依據(jù)元素周期律可知,常溫下硅的還原性大于碳,A項(xiàng)中反應(yīng)在高溫下能發(fā)生是因?yàn)楫a(chǎn)物中有CO氣體生成,使平衡向右移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;硅酸鈉是一種黏合劑,B項(xiàng)錯(cuò)誤;D選項(xiàng)中的反應(yīng)不是在水溶液中進(jìn)行的,且產(chǎn)物中有氣體生成,與酸性強(qiáng)弱無關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.B　由航空材料的成分組成知其質(zhì)輕、具有耐高溫抗氧化等性質(zhì),由于這種材料能增加韌性,故質(zhì)地不會(huì)較脆,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,A項(xiàng)正確;復(fù)合材料屬于混合物,沒有固定的熔點(diǎn),由碳化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料屬于新型無機(jī)非金屬材料,C、D項(xiàng)正確。 4.A　制備硅芯片和光電池的主要原料為高純硅,光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅,A項(xiàng)不正確;二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng),故常用氫氟酸蝕刻玻璃,B項(xiàng)正確;硅酸鈉溶液能與稀鹽酸反應(yīng)生成硅酸沉淀,C項(xiàng)正確;“硅膠”由硅酸凝膠經(jīng)干燥、脫水制得,常用作食品、藥品等的干燥劑,D項(xiàng)正確。 5.B　SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;在加熱的條件下,CO與CuO反應(yīng)產(chǎn)生CO2,B項(xiàng)正確;Na2CO3溶液也能吸收CO2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;會(huì)引入NaHCO3雜質(zhì),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.D　二氧化硅和碳酸鈣都不溶于水,A項(xiàng)錯(cuò)誤;碳酸鈣與硫酸反應(yīng)生成難溶性的硫酸鈣,阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行,無法除雜,B項(xiàng)錯(cuò)誤;碳酸鈣受熱分解生成氧化鈣,引入了新的雜質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;二氧化硅與鹽酸不反應(yīng),碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成可溶性的氯化鈣,然后過濾可得到二氧化硅,D項(xiàng)正確。 7.A　該工藝流程中HCl和H2兩種氣體可循環(huán)使用;分離Si與SiHCl3可用過濾的方法;反應(yīng)②中HCl是生成物,是氧化產(chǎn)物;反應(yīng)①、②不在同一條件下進(jìn)行,不屬于可逆反應(yīng)。 8.A　稻殼灰來源廣泛價(jià)格低廉,活性炭具有吸附性,有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,A項(xiàng)正確;操作A為過濾,操作B為蒸發(fā)濃縮,是兩種不同的操作,B項(xiàng)錯(cuò)誤;二氧化硅中,硅元素的化合價(jià)是+4價(jià),硅酸鈉中,硅元素的化合價(jià)是+4價(jià),所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知,SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,不屬于復(fù)分解反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9.B　二氧化硅與NaOH反應(yīng):SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,生成了鹽和水,SiO2只能與HF反應(yīng),即只能與特殊酸反應(yīng),與其他酸不反應(yīng),所以二氧化硅不是兩性氧化物,故A錯(cuò)誤;Na2CO3溶液呈堿性,二氧化硅能與堿反應(yīng)生成具有黏合性的硅酸鈉,使玻璃塞無法打開,故B正確;硅膠吸附水分后,可通過熱脫附方式將水分除去重復(fù)使用,故C錯(cuò)誤;圖中二氧化硅與氫氟酸、氫氧化鈉、碳酸鈉的反應(yīng),硅酸鈉與鹽酸的反應(yīng),硅酸的分解反應(yīng),這些反應(yīng)中元素的化合價(jià)都沒有發(fā)生變化,屬于非氧化還原反應(yīng),故D錯(cuò)誤。 10.C　通入CO2氣體依次發(fā)生的反應(yīng)為 CO2　+　Ba(OH)2BaCO3↓+H2O 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol CO2　+　2NaOHNa2CO3+H2O 0.1 mol 0.2 mol 0.1 mol CO2　+　Na2CO3+H2O2NaHCO3 0.1 mol 0.1 mol 0.2 mol CO2　+　BaCO3+H2OBa(HCO3)2 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol 通入0.1 mol CO2時(shí),溶液中含有0.2 mol NaOH,溶質(zhì)離子的物質(zhì)的量為0.4 mol;通入0.2 mol CO2時(shí)溶液中生成0.1 mol Na2CO3,n(離子)=0.3 mol;通入0.3 mol CO2時(shí),溶液中含0.2 mol NaHCO3,n(離子)= 0.4 mol;通入0.4 mol CO2時(shí),溶液中含0.2 mol NaHCO3和0.1 mol Ba(HCO3)2,n(離子)=0.7 mol。 11.答案 (1)第二周期第ⅣA族 (2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O (3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑?、贏BD　③2CO2+SiO32-+2H2OH2SiO3↓+2HCO3-　(4)50% 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。比硅元素原子序數(shù)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)都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng),故不能用含SiO2的坩堝熔融Na2CO3。過量CO2通入Na2SiO3溶液中生成的物質(zhì)是NaHCO3和H2SiO3。(4)首先要仿照Na2CO3與SiO2的化學(xué)反應(yīng)確定CaCO3與SiO2的化學(xué)反應(yīng),然后根據(jù)CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑和CaCO3CaO+CO2↑可得n(CaCO3)與n(CO2)的關(guān)系:n(CaCO3)=n(CO2),生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體11.2 L,其物質(zhì)的量=11.2 L22.4 Lmol-1=0.5 mol,則m(CaCO3)=0.5 mol100 gmol-1=50 g,樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 g100 g100%=50%。 12.答案 (1)干燥劑　催化劑　OCO (2)SiO2+2CSi+2CO↑ (3)過濾　蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 (4)防止鎂離子水解 (5)Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓ 解析 (1)“硅膠”多孔,常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑,也可以用作催化劑的載體。二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為OCO。(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiO2粗硅SiCl4純硅,用焦炭還原SiO2,產(chǎn)物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ為過濾,操作Ⅱ?yàn)檎舭l(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。(4)MgCl26H2O加熱脫水制得MgCl2,要在氯化氫氣流中進(jìn)行,因?yàn)槁然瘹浞諊煞乐规V離子水解。(5)Na2SiO3與HCl反應(yīng)生成NaCl和H2SiO3。 13.答案 (1)吸水　(2)Si+2HClSiH2Cl2 (3)d　e　f　g　b　c　d (4)P2O5或無水CaCl2　尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中　(5)SiCl4　SiHCl3　(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl) 解析 (1)濃硫酸有吸水性,使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)根據(jù)題意并利用原子守恒法配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)利用A裝置制取HCl,連接C裝置干燥,從f進(jìn)入D中反應(yīng),SiH2Cl2從g處揮發(fā),在B裝置中收集,SiH2Cl2的密度比空氣大,導(dǎo)氣管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出,為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中,則應(yīng)在B裝置后連接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的,干燥劑應(yīng)選用P2O5或無水CaCl2,后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中,應(yīng)選堿石灰。(6)如果通入氣體順序相反,生成的SiH2Cl2會(huì)與Cl2繼續(xù)反應(yīng),從而生成SiCl4、SiHCl3。