高考化学一轮复习 第4章 材料家族中的元素 第1节 硅 无机非金属材料课后达标检测 鲁科版 11页

1 / 11 【2019 最新】精选高考化学一轮复习 第 4 章 材料家族 中的元素 第 1 节 硅 无机非金属材料课后达标检测 鲁科版 [课后达标检测] 一、选择题 1．下列物质性质与用途对应关系正确的是(　　) 选项 性质 用途 A 硅酸钠化学性质稳定 用作木材防火剂 B 硅胶具有吸附水分的能力 用作半导体材料 C 二氧化硅硬度大、熔点高 用氢氟酸在玻璃上刻花纹 D 焦炭具有可燃性 焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅 解析：选 A。硅胶吸附水，可作干燥剂，B 错误；二氧化硅硬度 大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C 错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还 原二氧化硅无关，D 错误。 2．常温下，下列不发生反应的一组物质是(　　) ①硅与 NaOH 溶液　②硅与盐酸　③硅与氢氟酸 ④二氧化硅与碳酸钠　⑤二氧化硅与 NaOH 溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸 A．①②④　　　　　　　　　 B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥ 解析：选 D。常温下，①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si ＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 3．下列变化中，不能一步实现的是(　　) A．Na2SiO3―→H2SiO3 B．H2SiO3―→SiO2 C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3 2 / 11 解析：选 C。Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2 不与 H2O 反应，故不能一步转化为 H2SiO3。 4．(2018·天津河××区质检)下列说法正确的是(　　) A．SiO2 和 CO2 都是酸性氧化物，都是共价化合物 B．为防止月饼等富脂食品氧化变质，可在包装袋中放入硅胶 C．NaHCO3 溶液中含有 Na2SiO3 杂质，可通入少量 CO2 后过滤 D．SiO2 中含 Al2O3 杂质，可加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去 解析：选 A。SiO2、CO2 分别为 H2SiO3、H2CO3 对应的酸性氧化 物，都是共价化合物，A 项正确；硅胶具有吸水性，可以防止食品受 潮，不能防止食品氧化变质，B 项错误；除去 NaHCO3 溶液中的 Na2SiO3 杂质，应通入足量 CO2，发生反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋ H2SiO3↓，C 项错误；SiO2、Al2O3 均能与 NaOH 溶液反应，应加入稀 盐酸后过滤，D 项错误。 5．(2018·九江七校联考)下列叙述正确的是(　　) A．利用高纯度二氧化硅可以制成光电池，将光能转化为电能 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同 D．玻璃熔炉中出来的气体的主要成分是二氧化碳 解析：选 D。光电池是利用高纯度硅制成；玻璃、陶瓷、水泥中 均 含 有 SiO2 ， 会 与 氢 氟 酸 反 应 ； 石 灰 抹 墙 发 生 反 应 CO2 ＋ Ca(OH)2===CaCO3＋H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化 而凝固变硬。 6．下列离子方程式不正确的是(　　) A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．硅与烧碱反应：Si＋2OH－===SiO＋H2↑ 3 / 11 C．硅酸钠溶液中通入少量 CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓ D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ 解析：选 B。硅与烧碱溶液反应时，H2O 参与反应：Si＋2OH－＋ H2O===SiO＋2H2↑。 7．(2018·临沂模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚 烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料， 将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。 下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　) A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物 B．将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸 C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸 的酸性比碳酸的强 D．水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐 解析：选 B。二氧化硅为酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸 性比碳酸的弱；沙子的主要成分是二氧化硅。 8．在水玻璃中通入少量的 CO2 气体，充分反应后加热蒸干，再 高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为(　　) A．Na2SiO3 B．Na2SiO3 与 Na2CO3 C．SiO2 与 Na2CO3 D．SiO2、Na2SiO3 及 Na2CO3 解析：选 A。通入少量 CO2 生成少量 Na2CO3 和 H2SiO3，高温充 分灼烧又发生反应：H2SiO3SiO2＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 9．(2018·郑州模拟)下列不能说明碳元素的非金属性比硅元素 强的是(　　) 4 / 11 A．甲烷比甲硅烷稳定 B．硅酸钠溶液的碱性比碳酸钠溶液的碱性强 C．碳酸与硅酸钠溶液反应生成硅酸 D．高温下 SiO2 和 Na2CO3 反应 解析：选 D。SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑是在高温下的反应， 生成气体 CO2 不断逸出促进反应正向进行，不能说明 C、Si 非金属性 的相对强弱。 二、非选择题 10．如图所示物质的转化关系中，A 是一种固体单质，E 是一种 白色沉淀。 请回答下列问题： (1)B 的化学式是________，目前 B 已被用作________的主要原 料。 (2)B 和 a 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 是 __________________________________________ _______________________________________________________ _________________。 (3)A 和 a 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 是 __________________________________________ _______________________________________________________ _________________。 (4)C 和 过 量 的 盐 酸 反 应 的 离 子 方 程 式 是 _______________________________________ _______________________________________________________ _________________。 5 / 11 解析：C 与过量的盐酸反应生成白色沉淀 E，则 E 可能是硅酸或 氯化银，若 E 是氯化银，则 C 是硝酸银，A 为银，则根据已有知识， 银可以与硝酸反应生成硝酸银，B 为氧化银，D 为水，不符合框图中 ED 的转化关系。则 E 只能为硅酸，则 C 为硅酸盐，A 为硅，a 溶液为强 碱的水溶液，进一步推出 B 为二氧化硅。 答案：(1)SiO2　光导纤维 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 11．晶体硅(熔点 1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅 的过程如下： Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯) (1)工业上用焦炭与石英砂在高温下反应制取粗硅，其反应的化 学 方 程 式 为 ___________________________________________________________ _____________。 该反应中的氧化剂是________，还原剂是________。 (2)用焦炭和石英砂制取粗硅为什么要隔绝空气进行？ _______________________________________________________ _________________。 (3)粗硅与 Cl2 加热到 460 ℃时发生反应，写出该反应的化学方 程 式 ： ___________________________________________________________ _____________。 (4) 在 1 100 ℃ 时 ， SiCl4 被 H2 还 原 的 化 学 方 程 式 为 6 / 11 _______________________________ _______________________________________________________ _________________。 (5) 如 何 通 过 实 验 除 去 SiO2 中 混 有 的 少 量 CaCO3 杂 质 ？ ________________。 (6)石英既能与 NaOH 溶液反应，又能与氢氟酸反应，它是两性氧 化物吗？________。试分别写出它与 NaOH 溶液、氢氟酸发生反应的 化学方程式：______________________ _______________________________________________________ _________________。 (7) 中学化学中能与 NaOH 溶液反应生成 H2 的单质有哪些？ ________ 。 试 分 别 写 出 反 应 的 化 学 方 程 式 ： ___________________________________________________________ ___ _______________________________________________________ _________________。 (8)陶瓷、水泥、玻璃是常用的硅酸盐材料，生产普通玻璃的主 要 原 料 是 ___________________________________________________________ _____________。 答案：(1)SiO2＋2CSi(粗硅)＋2CO↑　SiO2　C (2)高温下，焦炭和粗硅均能与空气中的氧气发生反应 (3)Si＋2Cl2SiCl4 (4)2H2＋SiCl4Si＋4HCl (5)加入盐酸后过滤 7 / 11 (6)不是　SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋4HF===SiF4↑ ＋2H2O (7)Al 和 Si 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (8)石英砂、纯碱和石灰石 12．以磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑(SiO2·nH2O)、 磷及甲醇，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。 (1) 上 述 反 应 中 ， 属 于 置 换 反 应 的 是 ________( 填 “Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”或“Ⅴ”)。 (2) 高 温 下 进 行 反 应 Ⅱ 的 化 学 方 程 式 为 ____________________________________；固体废弃物 CaSiO3 可用 于______________________________。 (3)反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是 _______________________。 解析：反应Ⅰ为 SiO2＋2CSi＋2CO↑。从图中可以看出，反应Ⅱ 的反应物为 SiO2、C 和 Ca3(PO4)2，产物为 CO、P 和 CaSiO3。反应Ⅲ 为 Si＋3HClSiHCl3＋H2。反应Ⅳ的反应物有 SiHCl3 和 H2O，产物有 HCl、H2 和 SiO2·nH2O。反应Ⅴ为 CO＋2H2===CH3OH。(1)置换反应 是单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，只有反应Ⅰ、 Ⅲ 符合。(3)反应Ⅲ产生 H2，若与 O2 混合会引起爆炸。从流程图中 的反应Ⅳ可知，SiHCl3 可以与 H2O 反应，所以反应Ⅲ必须在无水条 件下进行。 答案：(1)Ⅰ、Ⅲ (2)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO23CaSiO3＋2P＋5CO↑ 8 / 11 生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等 (3)SiHCl3 会水解，同时产生的 H2 与 O2 混合会发生爆炸 13．(2018·厦门十中月考)某同学为了验证碳和硅两种元素非金 属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密 性已检验)。 实验操作步骤： Ⅰ．打开弹簧夹 1，关闭弹簧夹 2，并打开活塞 a，滴加盐酸。 Ⅱ．A 中看到白色沉淀时…关闭活塞 a。 请回答： (1)B 中 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ____________________________________。 (2)通过步骤Ⅰ、Ⅱ得知盐酸具有的性质是________(填字母)。 A．挥发性 B．还原性 C．氧化性 D．酸性 (3)C 装置的作用是________________，X 是________(写化学式)。 (4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象 是______________， D 中 反 应 的 化 学 方 程 式 是 ____________________________________。 (5) 碳 、 硅 的 非 金 属 性 逐 渐 减 弱 的 原 因 是 ____________________________________ _______________________________________________________ _________________(从原子结构角度加以解释)。 解析：B 中 CaCO3 与盐酸反应的离子方程式为 CaCO3 ＋2H ＋ ===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A 中看到的白色 9 / 11 沉淀是 AgCl 沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C 装置是用饱和 NaHCO3 溶液除去 CO2 中混有的 HCl 气体，以保证与 Na2SiO3 溶液反 应生成白色胶状沉淀的是 CO2，此反应的化学方程式为 CO2＋Na2SiO3 ＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证 明碳的非金属性强于硅。 答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O (2)AD　(3)除 HCl 气体　NaHCO3 (4)打开弹簧夹 2，关闭弹簧夹 1，当 D 中出现白色胶状沉淀后　 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 (5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电 子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱 14．(2017·高考全国卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的 主要成分为 CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。 实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题： (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂， 还 需 加 入 几 滴 硝 酸 。 加 入 硝 酸 的 目 的 是 ___________________________________________________________ _____ _______________________________________________________ _________________， 还可使用____________代替硝酸。 (2)沉淀 A 的主要成分是____________，其不溶于强酸但可与一 种 弱 酸 反 应 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ___________________________________________________________ 10 / 11 _______ _______________________________________________________ _________________。 (3) 加 氨 水 过 程 中 加 热 的 目 的 是 _____________________________________________。 沉淀 B 的主要成分为____________、______________(写化学式)。 (4)草酸钙沉淀经稀 H2SO4 处理后，用 KMnO4 标准溶液滴定，通 过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为 MnO ＋H ＋＋ H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。实验中称取 0．400 g 水泥样品，滴定 时消耗了 0．050 0 mol·L－1 的 KMnO4 溶液 36．00 mL，则该水泥样 品中钙的质量分数为____________。 解析：(1)水泥熟料中的 CaO 和铁、铝、镁等金属的氧化物均能 溶于盐酸，加入硝酸能将水泥样品中可能含有的 Fe2＋氧化为 Fe3＋， 为了不引入新杂质，还可用 H2O2 代替硝酸。(2)根据图示流程可知， 不溶于盐酸和硝酸的沉淀 A 为 SiO2(或 H2SiO3)，SiO2(或 H2SiO3)能 溶于弱酸氢氟酸，生成 SiF4 和 H2O。(3)加入氨水调节溶液的 pH＝4～5 的过程中加热，能防止胶体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉 淀 B 的主要成分是 Al(OH)3 和 Fe(OH)3。(4)根据反应中转移电子数 相等可找出关系式 2MnO～5H2C2O4，结合消耗 KMnO4 溶液的浓度和体 积可求出 n(H2C2O4)＝＝4．5×10－3mol，则该水泥样品中钙的质量 分数为×100%＝45．0%。 答案：(1)将样品中可能存在的 Fe2＋氧化为 Fe3＋　H2O2 (2)SiO2(或 H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或 H2SiO3＋ 4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止胶体生成，易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3 页码 / 总页数 (4)45．0%