人教版高中化学必修一4.1无机非金属材料的主角-硅第2课时(习题2).docx

高中化学学习材料
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河南省罗山高中2016届高三化学复习精选课时练（含解析）：必修一
4.1 硅单质
1、用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：下列有关说法不正确的是( )
A．制取玻璃的同时产生CO2气体，制取粗硅时生成的气体产物为CO
B．生产高纯硅、铝、铜及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次蒸馏的方法
D．黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料
【答案】B
【解析】解：A．石灰石、纯碱和二氧化硅在高温下反应生成二氧化碳气体，石英和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，故A正确；
B．生产玻璃涉及到的反应有SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑和SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，
元素化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，故B错误；
C．制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故C正确；
D．SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4；FeO与CO在高温下可生成Fe，故D正确．
故选B．
2、有一粗硅，含杂质铁，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是（）
A．物质的量之比为1：1
B．物质的量之比为1：2
C．质量之比为4：1
D．质量之比为2：1
【答案】C
【解析】解：根据电子得失：可知铁与盐酸反应：Fe～～H2，而硅与氢氧化钠反应：Si～～2H2，放出等量的H2，设生成氢的量为2mol，所以粗硅中铁和硅的物质的是之比为：2：1，质量之比为：2×56：1×28=4：1，故选：C．
3、硅及其化合物的应用范围很广．下列说法正确的是（）
A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
C．反应：Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
【答案】A
【解析】解：A．硅是良好的半导体材料，常用来制造太阳能材料，故A正确；
B．粗硅制备单晶硅反应是，Si+2Cl2SiCl4，SiCl4+2H2Si+4HCl，过程中涉及氧化
还原反应，故B错误；
C．反应：Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑中，Si为还原剂，H2O为氧化剂，故C错误；
D．盐酸与硅不反应，故D错误；
故选：A．
4、下列物质间的转化在给定条件下能实现的是（）
①NH3NO2HNO3
②SiO2Na2SiO3H2SiO3
③Mg（OH）2MgCl2（aq）Mg
④Na Na2O2Na2CO3．
A．②④ B．③④
C．①④ D．①②③
【答案】A
【解析】解：①氨气被催化氧化生成NO，不能直接生成NO2，故①错误；
②SiO2与氢氧化钠反应生成Na2SiO3和水，Na2SiO3与氯化氢反应生成H2SiO3和氯化钠，转化能由一步反应实现，故②正确；
③电解氯化镁溶液得到的是氢气、氯气和氢氧化镁，不能得到镁，故③错误；
④钠和氧气在加热条件下生成淡黄色的过氧化钠，过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，故④正确．
故选A．
5、某实验小组利用粗硅与氯气反应生成SiCl4粗产品（含有FeCl3、AlCl3等杂质且SiCl4遇水极易水解），蒸馏得四氯化硅（SiCl4的沸点57.7℃），再用氢气还原制得高纯硅；用滴定法测定蒸馏后残留物（将残留物预处理成Fe2+）中铁元素含量．采取的主要操作如图，能达到实验目的是( )
A．用装置A完成SiCl4的制备
B．用装置B进行蒸馏提纯SiCl4
C．用装置C进行滴定达终点时现象是：锥形瓶内溶液变为紫红色且半分钟内不变色
D．配制0.1 mol·L﹣1KMnO4溶液定容摇匀后，发现液面低于刻度线，加水至刻度线
【答案】C
【解析】解：A．SiCl4遇水极易水解，则不能利用湿润的氯气制备，故A错误；
B．蒸馏时测定馏分的温度，则温度计水银球应在烧瓶支管口处，故B错误；
C．锥形瓶内为亚铁离子的溶液，滴定管为高锰酸钾，则用装置C进行滴定达终点时现象是：锥形瓶内溶液变为紫红色且半分钟内不变色，故C正确；
D．定容摇匀后，发现液面低于刻度线，不影响浓度，若再加水至刻度线，浓度偏低，故D错误；故选C．
6、有一粗硅，含杂质铁，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是（）
A．物质的量之比为1：1
B．物质的量之比为1：2
C．质量之比为4：1
D．质量之比为2：1
【答案】C
【解析】根据电子得失：可知铁与盐酸反应：Fe～～H2，而硅与氢氧化钠反应：Si～～2H2，放出等量的H2，设生成氢的量为2mol，所以粗硅中铁和硅的物质的是之比为：2：1，质量之比为：2×56：1×28=4：1，故选：C．
7、下列有关物质性质与应用对应关系正确的是（）
A．炭具有还原性，一定条件下能将二氧化硅还原为硅
B．二氧化硫具有还原性，能用于漂白纸浆
C．碳酸钠能和酸反应，常用于治疗胃酸过多
D．氧化铝熔点很高，用其制造的坩埚可用于熔融烧碱
【答案】A
【解析】A．碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，该反应中碳失电子而作还原剂，故A正确；B．二氧化硫漂白纸浆体现二氧化硫的漂白性，与还原性无关，故B错误；
C．碳酸钠的碱性太强，不能用来中和胃酸，故C错误；
D．由于氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，用氧化铝坩埚加热熔融氢氧化钠会腐蚀坩埚，所以不能用氧化铝坩埚加热熔融氢氧化钠，故D错误；
故选：A．
8、X、Y、Z为中学化学常见物质，其转化关系如下图所示（“→”表示一步转化）．下列组合不正确的是（）
选项X Y Z
A SiO2H2SiO3Na2SiO3
B Na Na2O2NaOH
C H2SO3SO2H2SO4
D HClO Cl2HCl
【答案】A
【解析】A．二氧化硅不溶于水，不能够与水化合生成硅酸，不能实现一步转化，故A错误；B．钠在氧气中燃烧生成过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，电解熔化的氢氧化钠得到单质钠，符合转化关系，故B正确；
C．亚硫酸分解得到二氧化硫，亚硫酸与氢氧化钠反应得到亚硫酸钠，二氧化硫与氢氧化钠反应得到亚硫酸钠，符合转化关系，故C正确；
D．次氯酸与氯化物发生氧化还原反应可以生成氯气，次氯酸分解可以得到HCl，而氯气与水反应可以得到HCl，符合转化关系，故D正确；
故选：A．
9、下列对有关物质性质的分析正确的是（）
A．Na久置于空气中，最终生成NaHCO3
B．在高温下用氢气还原AlCl3可制取金属铝
C．SiO2与焦炭反应，再经化学提纯得高纯硅
D．N2在放电条件下与O2反应生成NO2
【答案】C
【解析】A、Na的性质活泼，易与空气中氧气反应生成Na2O，Na2O易与水反应生成NaOH，NaOH 吸收空气中的水和CO2生成Na2CO3·xH2O，Na2CO3·xH2O风化脱水生成Na2CO3，故A错误；
B、铝是活泼金属，应该采用电解熔融的氧化铝冶炼铝，故B错误；
C、制备硅的过程中，首先SiO2与焦炭反应，生成粗硅，粗硅与氯气反应，生成氯化硅，再利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故C正确；D．氮气的化学性质通常非常稳定，但在放电条件下可以与O2应生成NO，但一氧化氮不稳定，在空气中易被氧化生成二氧化氮，故D错误；
故选C．
10、下列物质性质与应用的因果关系正确的是
A．焦炭具有强还原性，高温下能将二氧化硅还原为硅
B．晶体硅用于制作半导体材料是因其熔点高、硬度大
C．二氧化锰具有强氧化性，故能将双氧水氧化为氧气
D．Fe比Cu活泼，所以FeCl3溶液可以腐蚀线路板上的Cu
【答案】A
【解析】解析：B、晶体硅用于制作半导体材料是因其是半导体；C、在双氧水制备氧气的反应中，二氧化锰起催化剂的作用；D、FeCl3溶液可以腐蚀线路板上的Cu是因为Fe3+的氧化性强于Cu2+，故答案选A。

11、下列有关物质的性质及应用说法正确的是（）
A．Si具有导电性，可用作半导体材料
B．难熔的Al2O3制成的坩埚，可用于熔融烧碱
C．氯气具有酸性，可与烧碱或石灰乳反应制备含氯消毒剂
D．Cl2和SO2均有漂白性，均可使含有酚酞的NaOH溶液褪色
【答案】A
【解析】A．Si具有导电性，可用作半导体材料，正确；B.氧化铝能和烧碱反应，不能用于熔融烧碱，错误；C.氯气与烧碱反应制消毒剂，氯气与石灰乳反应制漂白粉，错误；D.二氧化硫使含酚酞的氢氧化钠溶液褪色是因为二氧化硫与氢氧化钠反应，不是它的漂白性，错误；选A。

12、下列各种物质在一定条件下反应，所得产物种类与反应物的用量或条件无关的是
①Fe + O2②Na2SiO3+CO2+ H2O③NH4HCO3+NaOH
④Cu +Cl2⑤Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 ⑥C+SiO2
A．①②⑤ B．②③ C．①⑤⑥ D．④⑤
【答案】D
【解析】①Fe与O2反应可生成氧化铁或四氧化三铁；②CO2不足生成碳酸钠和硅酸，若CO2过量生成碳酸氢钠和硅酸；③若NaOH不足，只有HCO3-参与反应，生成碳酸钠和碳酸铵，若氢氧化钠过量生成碳酸钠和氨水；⑥当碳少量时生成硅单质和一氧化碳，当碳足量时生成碳化硅和一氧化碳，因此选D。

13、下列关于碳和硅的比较，正确的是( )
A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸
B．碳和硅的最高正价都是＋4价
C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位
D．碳和硅在自然界的存在形式都是既有游离态也有化合态
【答案】B
【解析】SiO2不溶于水，也不与水反应，A不正确；在地壳中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C不正确；自然界中有游离态的碳(金刚石)，但是没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，D 不正确。

14、化学与社会、生产、生活密切相关。

下列说法正确的是（）
A．神舟10号飞船所用太阳能电池板的材料是单晶硅
B．用于制作集成电路板的酚醛树脂是天然高分子化合物
C．工业上获得大量乙烯、丙烯、丁二烯的方法是石油裂化
D．日常生活中人们大量使用铝制品，是因为常温下铝不能与氧气反应
【答案】A
【解析】
15、已知硅能与碱反应产生氢气，将镁、铝、硅的混和物分为等质量的两份，一份跟足量的NaOH 溶液反应，另一份跟足量的盐酸反应，最终产生的H2一样多.则镁与硅物质的量之比为（）
A.2∶1
B.4∶1
C.1∶1
D.3∶1
【答案】A
【解析】
16、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，以β－锂辉石(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。

(1)步骤Ⅰ前，β－锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是__________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________.
(2)步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO42－，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

(3)步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有________。

(4)步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为______________________________________。

(5)从母液中可回收的主要物质是_____________________________。

【答案】(1)增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。

(2)石灰石
(3)Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋
(4)2Li＋＋CO32－===Li2CO3↓
(5)Na2SO4
【解析】本题主要涉及离子除杂问题。

(2)把酸性溶液的pH调节到6.0～6.5，需要加入能与H ＋反应的物质，故选石灰石。

(3)在步骤Ⅰ中调节溶液的pH到6.0～6.5时，可除去Fe3＋、Al3＋。

步骤Ⅱ中，加适量H2O2溶液，可把Fe2＋氧化为Fe3＋；加适量石灰乳可除去Fe3＋、Mg2＋；加Na2CO3溶液可除去Ca2＋；故步骤Ⅱ中可除去的杂质金属离子有Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋。

(4)步骤Ⅲ蒸发浓缩后的溶液中主要是Li2SO4，加入饱和碳酸钠溶液发生反应：2Li＋＋CO32－===Li2CO3↓。

(5)母液的主要成分是Na2SO4，故可回收的主要物质是Na2SO4。

17、晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅。

②粗硅与干燥的Cl2反应制得SiCl4：Si＋
2Cl2SiCl4。

③SiCl4被过量的H2在1 000～1 100℃时还原制得纯硅。

某同学从资料中查知：SiCl4的熔点为－70℃，沸点为57.6℃，其在潮湿的空气中能发生水解反应。

该同学设计了以下制取纯硅的实验装置(热源及夹持装置略去)。

请回答下列问题：
(1)使SiCl4从装置B中逸出与H2充分混合，应采取的措施是____ ________。

(2)装置C不能采用普通玻璃管的原因是________，石英的化学式是________。

(3)如果从装置A中快速向装置B中通入气体，可以观察到的现象是______________。

(4)为防止空气污染，含有SiCl4的尾气要通入盛有________溶液的烧杯中，反应的化学方程式为________________。

(5)为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度，还应对该装置进行的改进是________ ____。

【答案】(1)装置B用水浴加热
(2)在1 000～1 100℃时普通玻璃管会软化SiO2
(3)装置B中液面上产生少量白雾，溶液中有少量白色胶状物生成
(4)NaOH SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O
(5)在装置A 与装置B 之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶(或盛有碱石灰的干燥管)
【解析】SiCl 4沸点为57.6℃，因此需要适当加热装置B ，使SiCl 4从装置B 中逸出；因为SiCl 4与过量的H 2在1 000～1 100℃时反应制得纯硅，反应的温度高，普通玻璃管在此温度下会软化，因此需要用石英管；如果从装置A 中直接快速向装置B 中通入气体，会带入水蒸气，从而导致SiCl 4发生水解；根据水解的产物可知，SiCl 4可被氢氧化钠溶液吸收；为了防止装置A 中的水蒸气进入装置B 中，应在装置A 、B 之间加一干燥装置。

18、A 、B 、C 、D 为四种短周期元素。

A 原子最外层电子数是核外电子层数的3倍；B 最高正价与最低负价的代数和为6；C 在地壳中的含量仅次于氧；C 、D 为同主族元素，回答下列问题：
(1)写出含有10个中子的A 原子的原子符号 。

(2)写出D 在元素周期表中的位置
(3) A 、C 、D 气态氢化物稳定性由强到弱的顺序 （用化学式表示）
(4) DB 4的电子式为
(5) C 的最高价氧化物与单质D 能发生反应，这个反应在工业上是获得C 单质的一步重要反应。

写出该步反应的化学方程式 。

【答案】（1）18
8O （2）第二周期ⅣA 族
（3） H 2O>CH 4>SiH 4 (4)
（5）
【解析】
19、已知高温下能发生如下反应SiO 2+2C==Si+2CO ↑，Si+C==SiC, 现有石英砂和碳粉的混合物 l mol,在高温电炉中隔绝空气充分反应完全后，冷却得到残留固体。

若石英砂与混合物的物质的 编号 ① ② ③ ④ ⑤
x 值 x=3
1 残留固体及
物质的量
Si 31mol 【答案】②x=4 SiC 4
mol ③31<x<1 Si 21x -mol SiO 2 2
13-x mol ④4
1<x<31 Si(4x －1)mol SiC(1－3x)mol ⑤0<x<4
1 SiC x mol C (1－4x) mol 【解析】
20、(Ⅰ)几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示。

(注意：在溶液中观察到硅酸沉淀实际上是H4SiO4，H4SiO4在空气中易失水形成H2SiO3)
试判断：
(1)写出下列几种物质的化学式：
A________，B________，C________，D________，E________，F________。

(2)写出下列反应的化学方程式：
①B→A_______________________________________________________________________。

②B→E_______________________________________________________________________。

(3)写出下列溶液中反应的离子方程式：
①A→D_______________________________________________________________________。

②D→F_______________________________________________________________________。

(Ⅱ)向20 mL 2 mol·L－1 AlCl3溶液中，加入30 mL NaOH溶液，充分反应后，得0.78 g沉淀，NaOH溶液的物质的量浓度是________mol·L－1。

【答案】(Ⅰ)(1)Si SiO2H2SiO3Na2SiO3CaSiO3H4SiO4
(2)①SiO2＋2C Si＋2CO↑
②CaCO3＋SiO2CO2↑＋CaSiO3
(3)①Si＋2OH－＋H2O===SiO32—＋2H2↑
②SiO32—＋CO2＋2H2O===H4SiO4↓＋CO32—
(Ⅱ)1.0或5.0
【解析】(Ⅰ)从繁杂的转化关系中找出自己熟悉的反应关系，如D中通入CO2得F，F高温强热得B，就可以推断D为Na2SiO3、F为H4SiO4，C为H2SiO3，B为SiO2；依次类推：SiO2与炭混合强热得A，A为Si。

(Ⅱ)n(Al3＋)＝0.04 mol，作以下图像{n[Al(OH)3]＝0.01 mol}
c(OH－)＝＝1.0 mol·L－1或c(OH－)＝＝5.0 mol·L－1。