考点规范练15　含硅矿物与信息材料

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考点规范练15　含硅矿物与信息材料一、选择题1.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中,不正确的是(　　)。A.高纯度的硅广泛用于制造计算机芯片B.硅可由二氧化硅还原制得C.低温时,硅与水、空气和酸不反应,但能与氢氟酸反应D.自然界中硅的储量丰富,自然界中存在大量的单质硅2.下列说法正确的是(　　)。A.陶瓷、玻璃、水晶、玛瑙的主要成分都是硅酸盐B.SiO2和CO2都是酸性氧化物,不能与酸反应C.氢氟酸不能存放在带有橡皮塞的玻璃瓶中D.将SO2气体依次通过NaHCO3溶液、硅酸钠溶液可以证明酸性强弱顺序:H2SO4>H2CO3>H2SiO33.光纤通信是一种现代化的通信手段,它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。光纤通信所使用的光缆,其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是(　　)。①制造光导纤维的主要原料是CaCO3;②制造光导纤维的主要原料是SiO2;③光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的全反射;④光导纤维传递光信号的基本物理原理是光的折射A.①④ B.②③C.①③ D.②④4.(2021山东临沂涑河实验学校月考)下列有关硅的说法不正确的是(　　)。A.常温下,硅的化学性质稳定,所以自然界中的硅大部分以游离态的形式存在B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C.工业上常用焦炭还原石英砂制备粗硅D.高纯度的硅可以制作计算机、通信设备、家用电器等各类芯片5.下列叙述正确的是(　　)。①Al2O3是一种比较好的耐火材料,可用来制造耐火坩埚;②Fe3O4常用作红色油漆和涂料的原料;③Na2SiO3是制备硅胶和木材防火剂的原料;④石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成分是SiO2;⑤Na2O2可用作供氧剂;⑥Cl2、ClO2均可用于自来水消毒。A.②③④⑤ B.①③⑤⑥C.①②④⑥ D.①②③⑤6.(2021浙江湖州华盛高级中学月考)下列说法不正确的是(　　)。A.Si与SiO2在常温下都可与NaOH溶液反应B.C与SiO2之间可以反应制备Si,同时得到CO2C.Si与SiO2都可以与氢氟酸反应D.Si→SiO2→H2SiO3不可以通过一步反应实现7.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域,是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工艺流程:下列说法正确的是(　　)。A.稻壳灰价格低廉,且副产品活性炭有较高的经济价值B.操作A与操作B完全相同C.该流程中硅元素的化合价发生改变D.反应器中发生的复分解反应为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O8.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是(　　)。A.反应①②③均属于氧化还原反应B.H2和HCl均可循环利用C.SiO2是一种坚硬难熔的固体D.SiHCl3摩尔质量为135.5 g9.下列说法不正确的是(　　)。A.SiO2能与HF反应,因此可用HF刻蚀玻璃B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,化学式为Si3N4D.石英是良好的半导体材料,可以制成光电池,将光能直接转化成电能10.蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验。首先将其溶于过量的盐酸,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是(　　)。A.沉淀X的成分是SiO2B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2D.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+二、非选择题11.含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)B元素的原子最外层电子数与A相同,其相对原子质量比A小,则B在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。 (2)写出易与C发生反应的酸与C反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。 (3)将C与纯碱混合,高温熔融时发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E:将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。①写出生成D的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是　　　　　　　　。 A.普通玻璃坩埚 　B.石英玻璃坩埚C.铁坩埚 　D.瓷坩埚③将过量E通入D的溶液中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。(4)100 g C与石灰石的混合物在高温下充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是　　　　　　。 12.二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒,与水接触易水解,沸点8.2 ℃。在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃条件下反应可以制得SiH2Cl2。(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的　　　性。 (2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)按照气体流向从左到右,制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母,其中装置C用到两次)。(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为　　　　,后面装置C的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和　　　　　　、　　　　　　　。 (6)新的制取SiH2Cl2方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃条件下反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃条件下反应,可以大大提高产率。如果通入气体次序相反,结果会　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。13.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:Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;Ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;Ⅲ.SiHCl3与过量H2在1 100 ℃条件下反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应,在空气中易自燃。请回答下列问题:(1)第Ⅰ步制备粗硅的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3采用的方法为　　　　　　　　。 (3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去):①装置B中的试剂是　　　　,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　,装置D中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③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,控制好反应温度以及　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是　　　　(填字母)。 a.碘水　b.氯水 c.NaOH溶液d.KSCN溶液　 e.Na2SO3溶液
考点规范练15　含硅矿物与信息材料1.D　硅在自然界中全部以化合态形式存在,D项错误。2.C　水晶和玛瑙的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐,A项错误。二氧化硅能与HF反应,B项错误。氢氟酸能腐蚀玻璃,不能盛放在玻璃瓶中,一般盛在塑料瓶中,C项正确。正确的操作为二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中反应生成二氧化碳,二氧化碳再与硅酸钠溶液反应生成硅酸,D项错误。3.B　光导纤维的主要成分是二氧化硅,它是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的细丝。4.A　常温下,硅的化学性质稳定,但自然界中没有游离态的硅,故A项错误。5.B　①氧化铝具有很高的熔点,是一种比较好的耐火材料,可用来制造耐火坩埚,故①正确;②Fe3O4是黑色固体,是磁性氧化物,可制磁铁,而氧化铁俗称铁红,常用作红色油漆和涂料的原料,故②错误;③硅酸钠具有黏性,用来制备硅胶和木材防火剂的原料,故③正确;④石灰石的主要成分是碳酸钙,高岭石的主要成分是硅酸盐,石英和水晶的主要成分都是SiO2,故④错误;⑤Na2O2能与CO2反应生成氧气,可作供氧剂,故⑤正确;⑥Cl2与水反应生成HClO,而ClO2有强氧化性,两者均可用于自来水消毒,故⑥正确。6.B　C与SiO2在高温下反应生成Si与CO,故B项错误。7.A　稻壳灰来源广泛价格低廉,活性炭具有吸附性,有较高的经济价值,A项正确。操作A为过滤,操作B为蒸发浓缩,是两种不同的操作,B项错误。二氧化硅中,硅元素的化合价是+4价,硅酸钠中,硅元素的化合价是+4价,所以该流程变化中硅元素的化合价没有发生改变,C项错误。由复分解反应的概念可知,反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O不属于复分解反应,D项错误。8.D　反应①为SiO2+2CSi+2CO↑,反应②为Si+3HClSiHCl3+H2,反应③为SiHCl3+H2Si+3HCl,均为氧化还原反应,A项正确。反应②生成的H2可在反应③中利用,反应③中生成的HCl可用于反应②,故B项正确。C项正确。摩尔质量的单位是g· mol-1,D项错误。9.D　HF与SiO2反应生成SiF4和H2O,故HF可用于刻蚀玻璃,故A项正确;盐酸的酸性强于硅酸,所以向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸可制备硅酸凝胶,故B项正确;根据N的非金属性强于Si及化合物中正负化合价的代数和为0的原则,得氮化硅的化学式为Si3N4,故C项正确;晶体硅是良好的半导体材料,可以制成光电池,将光能直接转化成电能,而不是二氧化硅,故D项错误。10.B　向蛇纹石试样中加入过量的盐酸,其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2+、Al3+、Fe3+和H+的溶液Y,而SiO2不溶解,形成沉淀X,溶液Y中加入过量NaOH溶液,将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀,A、C、D项正确。将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液,其中的Al2O3和SiO2溶解,而MgO和Fe2O3不溶解,形成沉淀,B项错误。11.答案 (1)第2周期第ⅣA族(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑　②ABD③Na2SiO3+2CO2+2H2O2NaHCO3+H2SiO3↓(4)50%解析 (1)A元素单质可作半导体材料,含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料,可知A为硅元素,C为SiO2,D为Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。(2)C为SiO2,能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2,含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应,故不能用A、B、D项中的坩埚熔融Na2CO3。过量CO2通入Na2SiO3溶液中生成的物质是NaHCO3而不是Na2CO3。(4)可能的反应有CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑和CaCO3CaO+CO2↑,n(CaCO3)与n(CO2)的关系为n(CaCO3)=n(CO2),11.2 L CO2气体的物质的量==0.5 mol,m(CaCO3)=0.5 mol×100 g· mol-1=50 g,样品中碳酸钙的质量分数:×100%=50%。12.答案 (1)吸水(2)Si+2HClSiH2Cl2(3)d　e　f　g　b　c　d(4)P2O5或CaCl2　尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中(5)SiCl4　SiHCl3(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)解析 (1)浓硫酸吸水放热使浓盐酸挥发逸出HCl;(2)利用原子守恒法配平;(3)A装置制取HCl,连接C装置干燥,从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处导出,在B装置中收集,SiH2Cl2密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水蒸气进入B中以及吸收多余的SiH2Cl2防止污染空气,则应在B后接干燥管;(4)前面的C装置是干燥氯化氢气体,应选酸性或中性干燥剂,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中;(5)由碳能生成CCl4、CHCl3、CH2Cl2等,联想到Si能生成SiCl4、SiHCl3等;(6)如果通入气体次序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3。13.答案 (1)SiO2+2CSi+2CO↑(2)蒸馏(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成　SiHCl3+H2Si+3HCl③排尽装置中的空气　④bd解析 (1)高温下,SiO2和C反应生成Si和CO,反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。(2)根据这几种物质沸点不同,可以采用蒸馏的方法分离。(3)①为防止SiHCl3与H2O反应,需要干燥剂干燥氢气,浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应,所以可以作干燥剂;升高温度能使SiHCl3汽化,从而使SiHCl3和氢气在D中反应。②D中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl,Si为固态,所以看到的现象是有固体物质生成。③为防止SiHCl3与空气中O2反应,需要排尽装置中的空气。④向溶液中加入强氧化剂,然后加入KSCN溶液检验铁离子,氯水具有强氧化性,故选b、d。