2021年高考化学一轮复习 4.1无机非金属材料的主角-硅课时作业

2021年高考化学一轮复习 4.1无机非金属材料的主角-硅课时作业
1．下列所列各物质的用途不正确的是( )
A ．分子筛：吸附剂、催化剂
B ．硅胶：干燥剂、吸附剂、催化剂载体
C ．碳化硅：砂纸、砂轮
D ．硅酸：黏合剂、耐火材料
解析： 硅胶和分子筛均为疏松多孔物质，表面积大，可作为吸附剂以及催化剂的载体等，A 、B 项正确；碳化硅硬度大，可制作砂纸、砂轮等，C 项正确；硅酸不能作耐火材料，D 项错误。

答案： D
2. 硅单质及其化合物在材料领域一直扮演重要角色。

下列叙述中，不正确的是( )
A ．石英可用来制作工艺品
B ．硅单质可以用来制造太阳能电池
C ．硅单质是制造玻璃的主要原料
D ．水玻璃可用作黏合剂和防火剂
解析： 石英又称水晶，宝石级水晶可用来制作工艺品，A 项正确；硅单质是良好的半导体材料，可用来制造太阳能电池，B 项正确；制造玻璃可用石英，而不是硅单质，C 项错误；水玻璃是硅酸钠的水溶液，可用作黏合剂和防火剂，D 项正确。

答案： C
3．除去下列物质中杂质的试剂或方法错误的是( )
A ．CO 2中混有少量的CO ——通入氧气后点燃
B ．CO 2中混有少量SO 2——通过酸性KMnO 4溶液、浓硫酸，洗气
C ．SiO 2中混有少量石灰石——加入足量盐酸，过滤
D ．CO 中混有少量CO 2——通过氢氧化钠溶液、浓硫酸，洗气
解析： A 项，少量CO 在CO 2中无法燃烧，且通入氧气多了，会引入新的杂质，通入氧气少了，无法除尽CO ，错误。

答案： A
4．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( )
A ．CO 2溶于水生成碳酸，SiO 2不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸
B ．在高温条件下，SiO 2和Na 2CO 3能发生反应：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑
C ．SiO 2的熔点比CO 2的高
D ．CO 2通入Na 2SiO 3稀溶液中，生成白色胶状沉淀(白色胶状沉淀为H 2SiO 3逐渐聚合而成的硅酸溶胶)
解析： 物质酸性强弱的比较，可通过“强酸制弱酸”原理进行判断。

答案： D
5．下列离子方程式不正确的是( )
A ．向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳：2OH －＋CO 2===CO 2－3＋H 2O
B ．向纯碱溶液中通入足量的二氧化碳：CO 2－3＋CO 2＋H 2O===2HCO －3
C ．向水玻璃中通入少量二氧化碳：SiO 2－3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋CO 2－3
D ．向氢氧化钠溶液中加入硅：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑
解析： 向烧碱溶液中通入过量的CO 2的离子方程式为OH －＋CO 2===HCO －3，A 项错误。

答案： A
6．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
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 ；SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，各反应物存在如下关系，H 2SiO 3～2NaHCO 3，H 2SiO 3～
SiO 2,2NaHCO 3～Na 2CO 3～SiO 2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na 2SiO 3，故选A 项。

答案： A
7．石棉是一类价格低廉的硅酸盐材料，但是有毒，能使人患肺癌。

一种叫矿青石棉的化学式为Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2。

它用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO ，下列说法正确的是( )
A ．该物质中Fe 元素的化合价为＋2，它属于硅酸盐
B ．该物质的化学组成可表示为Na 2O·3FeO·Fe 2O 3·8SiO 2·H 2O
C ．1 mol 该物质能和18 mol HNO 3恰好反应，也能与含18 mol HCl 的盐酸恰好反应
D ．这种石棉属于新型无机非金属材料
解析： 由化合物中正负化合价代数和等于0可知Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2中的Fe 显＋2价和＋3价，且＋2价与＋3价的Fe 的物质的量之比为3∶2，可将该硅酸盐写成氧化物的形式Na 2O·3FeO·Fe 2O 3·8SiO 2·H 2O ，由此化学式可知1 mol 该物质能和18 mol HNO 3(其中1 mol 被还原，SiO 2与HNO 3不反应)反应，也能与含14 mol HCl 的盐酸(SiO 2与盐酸不反应)反应，该石棉不属于新型无机非金属材料。

答案： B
8．二氧化硅(SiO 2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，硅及其化合物的转化见下图。

下列说法中正确的是( )
A ．SiO 2既能与HF 反应，又能与NaOH 反应，属于两性氧化物
B ．SiO 2和Si 都是光导纤维材料
C ．在硅胶中加入CoCl 2可显示硅胶吸水是否失效
D ．图中所示转化反应都是非氧化还原反应
解析： 两性氧化物的定义为：与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO 2与HF 反应得到的SiF 4不属于盐类，A 项错误；SiO 2是光导纤维材料，Si 为半导体材料，B 项错误；CoCl 2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C 项正确；制取Si 的过程中涉及了氧化还原反应，D 项错误。

答案： C
9．已知A 是一种单质，在一定条件下可发生如图所示的转化关系，则下列叙述正确的是
( )
①A 可能是铝或硅 ②A 只可能是金属单质 ③D 是一种两性物质 ④D 晶体熔点极高
A ．①②③
B ．①②④
C ．②③
D ．①④
解析： 在中学阶段，与强碱溶液反应有H 2产生的常见单质只有Si 与Al ，对应Na 2SiO 3和NaAlO 2转化成的H 2SiO 3和Al(OH)3均为白色胶状沉淀，它们煅烧后生成的SiO 2和Al 2O 3也均为白色固体，故D 选项正确。

答案： D
10．向含有0.2 mol NaOH 和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO 2气体，当通入
气体8.96 L(0 ℃，1.01×105
Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的总物质的量与通入CO 2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)( ) 解析： 当未通入CO 2气体时，溶液中的离子为0.2 mol Na ＋
、0.1 mol Ba 2＋、0.4 mol OH
－；当通入2.24 L CO 2气体时，发生反应①Ba 2＋＋CO 2＋2OH －===BaCO 3↓＋H 2O ，此时溶液中的离
子为0.2 mol Na ＋、0.2 mol OH －；当通入4.48 L CO 2时，发生反应②2OH －＋CO 2===CO 2－3＋H 2O ，
此时溶液中的离子为0.2 mol Na ＋、0.1 mol CO 2－3；当通入6.72 L CO 2时，发生反应③CO 2－3＋
CO 2＋H 2O===2HCO －3，此时溶液中的离子为0.2 mol Na ＋、0.2 mol HCO －3；当通入8.96 L CO 2时，
发生反应④BaCO 3＋CO 2＋H 2O===Ba(HCO 3)2，此时溶液中的离子为0.2 mol Na ＋、0.1 mol Ba 2＋、
0.4 mol HCO －3。

对比图像可知选项C 正确。

答案： C
11．世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋混凝土、7 000多块红色铝板和1 200多块玻璃等建成。

(1)铝________(填“是”或“不是”)红色的，铝板和玻璃均易被烧碱腐蚀，原因是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。

(用化学方程式表示)
(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是__________。

(3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特种玻璃，石英玻璃的主要成分是________________；有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)实际上不是硅酸盐材料，而是一种__________(选填“橡胶”、“纤维”或“塑料”)。

答案： (1)不是
2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑
SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O
(2)CaCO 3 (3)SiO 2 塑料
12．已知A ～I 有如下所示的转化关系：
已知：①单质E 可作为半导体材料；
②化合物F 是不能生成盐的氧化物；
③化合物I 能溶于水，呈酸性，它能够跟氧化物A 发生反应。

④2F 2＋2H 2O=== 4HF ＋O 2
据此，请填空：
(1)化合物F 是________。

(2)化合物I 是________。

(3)反应①的化学方程式是
________________________________________________________________________。

(4)写出I 的水溶液与A 反应的化学方程式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析： 由已知①及现阶段所学知识知E 为Si ，再根据反应①知A 为SiO 2，B 为C ，F 为
CO 。

由已知③知I 为HF ，结合已知④和反应④知C 为H 2O ，D 为F 2，H 为O 2。

由反应②C＋H 2O(g)=====
高温CO ＋H 2知G 为H 2，经反应③验证之。

因此A ～I 分别为SiO 2、C 、H 2O 、F 2、Si 、CO 、H 2、O 2和HF 。

答案： (1)CO (2)HF (3)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑
(4)4HF ＋SiO 2===SiF 4↑＋2H 2O
13．硅在地壳中的含量较高。

硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。

回答下列问题：
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。

这种“金属”可能是
________________________________________________________________________。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。

其中，生产普通玻璃的主要原料有
________________________________________________________________________。

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
发生的主要反应 电弧炉
SiO 2＋2C =====1 600～1 800 ℃Si ＋2CO↑ 流化床反应
器
Si ＋3HCl =====250～300 ℃SiHCl 3＋H 2 还原炉 SiHCl 3＋H 2=====1 100～1 200 ℃Si ＋3HCl
________________________________________________________________________；
碳化硅又称__________，其晶体结构与________相似。

②在流化床反应的产物中，SiHCl 3大约占85%，还有SiCl 4、SiH 2Cl 2、SiH 3Cl 等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl 3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和
物质 Si SiCl 4 SiHCl 3 SiH 2Cl 2 SiH 3Cl HCl SiH 4
沸点/℃ 2 355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 3(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是____________。

解析： (1)反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是铁的合金。

(2)生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂。

(3)①SiC 又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。

②在SiCl 4、SiH 2Cl 2、SiH 3Cl 中，SiCl 4在常温下呈液态，会成为杂质。

由于SiCl 4与SiHCl 3沸点相差较大，因此可用蒸馏的方法进行分离。

③SiHCl 3完全水解的化学方程式为SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3↓＋H 2↑＋3HCl↑。

(4)氯碱工业的产品是NaOH 、H 2、Cl 2，其中H 2、Cl 2反应可制备HCl 。

H 2、HCl 都是制备硅工艺中的原料。

答案： (1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)
(2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①SiO 2＋3C=====高温SiC ＋2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅)
②精馏(或蒸馏) ③H 2SiO 3、H 2、HCl
(4)H 2、HCl
14. 硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。

(1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。

可以用NH 3和SiH 4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 T 的加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH 4＋4NH 3一定条件,Si 3N 4＋12H 2
以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下：
反应原理：4NH 4Cl ＋Mg 2Si=====常温常压4NH 3↑＋SiH 4↑＋2MgCl 2 (ΔH <0)
①NH 4Cl 中的化学键类型有______________，SiH 4的电子式为______________。

②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是
________________________________________________________________________。

③氨气是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO 的化学方程式
________________________________________________________________________，
实验室可利用如下图所示装置完成该反应。

在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是____________。

(2)三硅酸镁(Mg 2Si 3O 8·n H 2O)难溶于水，在医药上可做抗酸剂。

它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H 2SiO 3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。

三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。

将0.184 g 三硅酸镁加入到50 mL 0.1 mol/L 盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，用0.1 mol/L NaOH 溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH 溶液30 mL ，则Mg 2Si 3O 8·n H 2O 中的n 值为______。

(注：Mg 2Si 3O 8的摩尔质量为260 g/mol)
解析： (1)②液氨的作用是制冷、吸收热量，保证反应在常温下进行，并不参与反应。

(2)书写Mg 2Si 3O 8·n H 2O 与HCl 反应的化学方程式时，Mg 2Si 3O 8·n H 2O 要以整体形式出现。

Mg 2Si 3O 8·n H 2O ＋4HCl===3H 2SiO 3＋2MgCl 2＋(n －1)H 2O
1 mol 4 mol
x mol 0.050 L×0.1 mol/L－0.1 mol/L×0.030 L
x ＝0.000 5
0．000 5×(260＋18n )＝0.184，n ＝6。

答案： (1)①极性键(或共价键)、离子键 H ··S i ···· ··
H H H ②吸收热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可)
③4NH 3＋5O 2=====催化剂△4NO ＋6H 2O NH 4NO 3(或硝酸铵)
(2)Mg 2Si 3O 8·n H 2O ＋4HCl===3H 2SiO 3＋2MgCl 2＋(n －1)H 2O 622777 58F9 壹F25987 6583 斃38235 955B 镛20460 4FEC 俬27688 6C28 氨#23754 5CCA 峊x26433 6741 杁21353 5369 卩; 30729 7809 砉26711 6857 桗。