[配套K12]2017届高三化学一轮复习 课时达标十一 第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属

课时达标(十一) 无机非金属材料的主角——硅
一、选择题
1．下列说法正确的是( )
A ．(2013·广东卷)高温下用焦炭还原SiO 2制取粗硅
B ．(2014·海南卷)Si 和SiO 2都用于制造光导纤维
C ．(2012·广东卷)因SiO 2有导电性，所以SiO 2可用于制备光导纤维
D ．(2012·山东卷)盛放NaOH 溶液时，使用带玻璃塞的磨口瓶
2．(2016·山西四校)有硅铝铁合金，取等质量的两份，分别投入足量的NaOH 溶液和稀硫酸中，充分反应后，产生的H 2一样多，则合金中硅∶铝∶铁的物质的量之比不可能为( )
A ．1∶2∶2
B ．2∶1∶4
C ．3∶5∶6
D ．1∶3∶1
3．(2016·湖北八市)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素( )
A ．在自然界中只以化合态的形式存在
B ．单质常用作半导体材料和光导纤维
C ．最高价氧化物不与酸反应
D ．气态氢化物比甲烷稳定
4．将足量CO 2气体通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是( )
A ．Na 2SiO 3
B ．Na 2CO 3、Na 2SiO 3
C ．Na 2CO 3、SiO 2
D ．SiO 2
5．(2016·江南十校)用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错
6.(2015·豫南十校)半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO 2制取Si 。

制取过程中不涉及的化学反应是( )
A ．2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑
B ．SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O
C ．Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4
D ．SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl
7．(2015·唐山一模)下列物质：①氢氟酸；②浓H 2SO 4；③烧碱溶液；④Na 2CO 3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO 3。

其中在一定条件下能与SiO 2反应的有( )
A ．①②⑥
B ．②③⑥
C ．①③④⑤
D ．全部
8．(2015·湖北七市)下列有关硅及其化合物的说法中正确的是( )
A ．硅与氢氟酸的反应的离子方程式为：Si ＋4H ＋＋4F －===SiF 4↑＋2H 2↑
B ．反应①Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，反应②Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2
↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生
C ．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D ．祖母绿的主要成分为Be 3Al 2Si 6O 18，用氧化物形式表示为3BeO·Al 2O 3·6SiO 2，但是祖母绿不属于氧化物而属于盐
10．金刚砂(SiC)可由SiO 2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO 2＋3C=====高温SiC ＋
2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是( )
A ．该反应中的氧化剂是SiO 2，还原剂是C
B 该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C ．该反应中转移的电子数为12e －
D ．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
二、非选择题
11．(2014·全国新课标Ⅱ卷) 铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X 射线防护材料等。

回答下列问题：
(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。

铅在元素周期表的位置为第________周期、第________族；PbO 2的酸性比CO 2的酸性________(填“强”或“弱”)。

(2)PbO 2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为____________________________________________________________________。

(3)PbO 2可由PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为____________________；PbO 2也可以通过石墨为电极，Pb(NO 3)2和Cu(NO 3)2的混合溶液为电解液电解制取。

阳极发生的电极反应式为____________________________________________________________________。

(4)PbO 2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a 点为样品失
重4.0%(即样品起始质量－a 点固体质量样品起始质量
×100%)的残留固体。

若a 点固体组成表示为PbO x 或m PbO 2·n PbO ，列式计算x 值和m ∶n 值____________。

12．(2012·重庆卷) 金刚石、SiC 具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。

(1)碳与短周期元素Q 的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R 为非极性分子。

碳元素在周期表中的位置是__________________，Q 是______，R 的电子式为______________。

(2)一定条件下，Na 还原CCl 4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl 4的实验操作名称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为________。

(3)碳还原SiO 2制SiC ，其粗产品中杂质为Si 和SiO 2，现将20.0 g SiC 粗产品加入到
过量的NaOH 溶液中充分反应，收集到0.1 mol 氢气，过滤得SiC 固体11.4 g ，滤液稀释到1 L 。

生成氢气的离子方程式为____________________________________________________________________，
硅酸盐的物质的量浓度为________。

(4)下列叙述正确的有________(填序号)。

①Na 还原CCl 4的反应、Cl 2与H 2O 的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na 2SiO 3溶液与SO 3的反应可用于推断Si 与S 的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1∶2
13．(2015·海南卷)单质Z 是一种常见的半导体材料，可由X 通过如下图所示的路线制备，其中X 为Z 的氧化物，Y 为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题： X ――→Mg 加热
Mg 2Z ――→盐酸Y ――→加热Z (1)能与X 发生化学反应的酸是__________；由X 制备Mg 2Z 的化学方程式为__________________________________________________________________。

(2)由Mg 2Z 生成Y 的化学反应方程式为______________________________________，Y 分子的电子式为________。

(3)Z 、X 中共价键的类型分别是________________。

14．(2015·全国新课标Ⅰ卷)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K 1＝5.4×10－2，K 2
＝5.4×10－5。

草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。

草酸晶体(H 2C 2O 4·2H 2O)无
色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。

回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。

装置C 中可观察到的现象是______________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有________。

装置B 的主要作用是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO ，为进行验证，选用甲组实验中的装置
A 、
B 和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A 、B 、______________________________。

装置H 反应管中盛有的物质是________。

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________。

1．解析：光导纤维是二氧化硅，所以B 选项错误；硅是半导体，二氧化硅是绝缘体，所以C 选项错误；NaOH 溶液能与二氧化硅反应，生成有粘性的硅酸钠，所以D 选项错误。

答案：A
2．解析：Al 与HCl 反应或NaOH 反应生成H 2的量相等，而Si 只与NaOH 反应生成H 2，Fe 只与HCl 反应生成H 2，因此Si 与NaOH 反应产生H 2的量应与Fe 与HCl 反应生成H 2的量相等。

答案：D
3．解析：通过信息可推知该元素为Si 。

B 项，其单质能用作半导体材料，用作光导纤维的是SiO 2，B 错误；C 项，它的最高价氧化物SiO 2能与氢氟酸反应，C 错误；D 项，由于元素的非金属性C ＞Si ，故SiH 4的稳定性弱于甲烷，D 错误。

答案：A
4．解析：将足量CO 2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO 2＋Na 2SiO 3＋2H 2O===H 2SiO 3↓＋
2NaHCO 3；加热蒸干、高温灼烧时发生反应：H 2SiO 3=====△H 2O ＋SiO 2；2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2
↑＋H 2O ；Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，所以最后所得固体物质是Na 2SiO 3，故选A 项。

答案：A
5．解析：CO 2通入饱和Na 2CO 3溶液会生成溶解度小的NaHCO 3，以晶体的形式析出，所以A 项错误；CO 2与Ca(ClO)2溶液反应生成具有漂白性的HClO ，B 项正确；CO 2与Ca(OH)2溶液反应生成CaCO 3沉淀，继续通入CO 2，生成Ca(HCO 3)2，沉淀消失，加入NaOH 溶液，又生成CaCO 3沉淀，C 项正确；CO 2与Na 2SiO 3溶液反应生成硅酸，硅酸不溶于稀硝酸，D 项正确。

答案：A
6．解析：工业制取纯硅的工艺流程为：SiO 2――→C 粗硅――→Cl 2SiCl 4――→H 2纯硅，该工艺
流程中不涉及SiO 2与NaOH 溶液的反应。

答案：B
7．解析：SiO 2可与烧碱溶液、氧化钙反应，表现出酸性氧化物的性质；SiO 2可以与氢氟酸反应；在制玻璃过程中SiO 2与Na 2CO 3固体反应；SiO 2不能与浓硫酸和浓硝酸反应。

答案：C
8．解析：A 选项：氢氟酸是弱酸，不能拆写成离子形式，错误；B 选项：反应②在高温下能进行的原因是因为CO 2为气体，不断逸出可使平衡正移，促使反应能够进行；C 选项：石英玻璃不属于硅酸盐材料。

答案：D
9．解析：A 项，叙述Ⅱ对应的原因是NH 4Cl 受热易分解；B 项，叙述Ⅱ对应的原因是Fe 3＋与SCN －生成配合物，显血红色；C 项，叙述Ⅱ中溶解度：Na 2CO 3>NaHCO 3；D 项，氢氟酸不能保存在玻璃瓶中是因为玻璃中含有SiO 2，SiO 2能与HF 反应。

答案：D
10．解析：SiC 中Si 为＋4价、C 为－4价，故C 既是氧化剂又是还原剂，SiC 为还原产物，CO 为氧化产物，故A 、B 、C 三项均错误。

答案：D
11．解析：(1)由碳位于第二周期ⅣA 族结合信息推出铅的位置；又由同主族元素性质的递变规律判断酸性强弱关系；(2)PbO 2与浓盐酸反应得到黄绿色的氯气，联想实验室制氯气可写出化学方程式。

(3)依题给信息知，反应物PbO 与次氯酸钠反应生成PbO 2，由于Pb
化合价升高，故另一生成物为Cl 化合价降低得到的Cl －；阳极发生氧化反应，即Pb 2＋失去
电子被氧化生成PbO 2，同时考虑盐溶液水解得到的强酸性环境。

(4)根据PbO 2=====△PbO x ＋2－x 2
O 2↑，有2－x 2×32＝239×4.0%，x ＝2－239×4.0%16
≈1.4 根据m PbO 2·n PbO ，2m ＋n m ＋n ＝1.4，m n ＝0.40.6＝23。

答案：(1)六 ⅣA 弱
(2)PbO 4＋4HCl(浓)=====△PbCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O
(3)PbO ＋ClO －===PbO 2＋Cl －
Pb 2＋＋2H 2O －2e －===PbO 2↓＋4H ＋
(4)1.4 2∶3
12．解析：(1)碳元素的原子有两个电子层，最外层有四个电子，故在第二周期第IVA 族。

与碳能形成两种气态化合物的为氧元素，会形成CO 、CO 2，其中CO 2为非极性分子。

(2)联想高温下4Na ＋TiCl 4===Ti ＋4NaCl ，故Na 还原CCl 4发生反应后生成金刚石、NaCl ，其中只有CCl 4为液态，其余均为固体，故可采用过滤的方法回收CCl 4。

粗产品中混有的金属钠，利用其与乙醇或水反应除去。

(3)非金属单质只有硅可与NaOH 溶液反应放出H 2，其化学方程式为：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑，再将其改写成离子方程式。

m (Si)＝1.4 g ，m (SiC)＝11.4 g ，则m (SiO 2)
＝7.2 g ，溶液中硅酸根物质的量＝ 1.4 g 28 g·mol －1＋7.2 g 60 g·mol
－1＝0.17 mol ，c (SiO 2－3)＝0.17 mol 1 L
＝0.17 mol/L 。

(4)①Cl 2与H 2O 反应生成HCl 与HClO ，不是置换反应，故①错。

②水晶(即SiO 2)属于原子晶体，干冰属于分子晶体，熔化时，前者克服共价键，后者克服分子间作用力。

③SO 3加入水中生成H 2SO 4，H 2SO 4与Na 2SiO 3溶液反应生成H 2SiO 3。

即酸性H 2SO 4>H 2SiO 3，可判断S 元素的非金属性大于Si 。

④钠在空气中燃烧生成Na 2O 2，阴离子为O 2－2，故阴阳离子数目比为1∶2，锂在空气中
燃烧生成Li 2O ，阴阳离子数目比为1∶2，故④正确。

答案：(1)第二周期第IVA 族 氧或(O) O ··∶∶C ∶∶O ··
(2)过滤 乙醇
(3)Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑ 0.17 mol/L
(4)③④
13．解析：Z 为半导体单质，则Z 是Si 元素；Si 可与氢氟酸反应；其氧化物为二氧化硅，根据反应的流程图可知，二氧化硅与Mg 反应生成Mg 2Si ，Mg 2Si 与盐酸反应生成的Y 为氢化物，则Y 的分子式是SiH 4，加热分解可得到Si 单质。

其余问题可解。

答案：(1)氢氟酸；SiO 2＋Mg=====△O 2↑＋Mg 2Si ；(2)Mg 2Si ＋4HCl ＝2MgCl 2＋SiH 4；；
(3)非极性键、极性键
14．解析：(1)澄清石灰水变浑浊，说明有CO 2产生，考虑到还有CO ，所以要强调一下“气泡”；中间的装置(一般叫冷阱)主要作用是冷凝分解产物中的水，由于实验目的“通过实验检验草酸晶体的分解产物”，而水是产物之一，所以必须有装置证明其存在。

同时草酸也可能升华，所以该装置还有一个作用就是除去草酸蒸气，避免其进入装置C 中。

(2)由装置A 、B 出来的气体含有CO 2、CO ，容易想到用灼热氧化铜来氧化CO ，进而检验其产物CO 2，但要注意到原产物中有CO 2，故要设计除去CO 2和验证CO 2除尽的环节。

最终确认连接顺序F(除CO 2)、D(验证CO 2被除尽)、G(干燥)、H(氧化CO)、D(通过验证CO 2来证明CO 的存在)、I(尾气处理)；H 中要装CuO(氧化铜)。

答案：(1)有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊；CO 2；冷凝(水蒸气、草酸等)，避免草酸进入装置C 反应生成沉淀，干扰CO 2的检验。

(2)①F、D 、G 、H 、D 、I ；CuO(氧化铜)；②H 中的粉末由黑色变为红色，其后的D 中的石灰水变浑浊。