2023年高考化学一轮复习课时练10《无机非金属材料的主角-硅》(含答案)

2023年高考化学一轮复习课时练10

《无机非金属材料的主角-硅》

一 、选择题

1.下列有关说法中正确的是(　　)

A．碳酸、硅酸均是二元弱酸，均能使紫色石蕊变红色

B．硅胶就是硅酸形成的液溶胶

C．SiO2能溶解在NaOH溶液中但不能溶解在氨水中

D．硅、二氧化硅、硅酸对热均很稳定

2.下列关于C、Si两种非金属元素的说法中，正确的是(　　)

A．两者结合形成的化合物是共价化合物

B．在自然界中都能以游离态存在

C．氢化物的热稳定性比较：CH4＜SiH4

D．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸

3.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)

A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐

B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂

C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示

D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池

4.下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是(　　)

A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的许多缺点

C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐

5.下列除杂方法正确的是(　　)

A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去

B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热

C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶

D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤

6.下列叙述中正确的是(　　)

A.因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强

B.碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似

C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物

D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸

7.《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近代科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是(　　)

A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2

B.性质稳定，不易脱色

C.易溶解于强酸和强碱

D.x等于6

8.《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘(通‘黏’)土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　)

A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐

B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化

C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

D.黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料

9.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图。下列叙述正确的是(　　)

A.SiO2与干冰的物理性质相似

B.SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应

C.工业上用SiO2制备粗硅

D.光纤主要成分是SiO2，具有导电性

10.山西博物院是太原市地标性建筑之一，下列相关说法正确的是(　　)

A.展柜使用的钢化玻璃，其主要成分只有SiO2

B.墙体使用的砖瓦、水泥，是硅酸盐材料

C.陈列的元青花瓷的原料有高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示为Al2O3·SiO2·H2O

D.展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜，此绿色物质不溶于盐酸

11.高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备：

SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)

下列说法正确的是(　　)

A.步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑

B.步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子

C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应

D.SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3

12.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是(　　)

A．图中所有反应都不属于氧化还原反应

B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维

C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙

D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高

二 、非选择题

13.硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。

(1)下列物质不属于硅酸盐的是________(填选项字母)。

A.陶瓷        B.玻璃        C.水泥         D.生石灰

(2)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作____________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是__________(填选项字母)。

A.普通玻璃坩埚       B.石英玻璃坩埚    C.氧化铝坩埚      D.铁坩埚

(3)工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是____________________(填化学式，下同)，氧化剂是____________。

14.青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]，可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1 300 ℃左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。

(1)下列说法正确的是________(双选；填选项字母)。

A.高岭土分子中x＝2

B.钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液

C.烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化

D.青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品

(2)在“南澳一号”考古直播过程中，需用高纯度SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。

①洗涤石英砂的目的是______________________________。

②在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是

__________________________________________________

__________________________________________________。

③工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是______(填选项字母)。

A.SiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥

B.制造粗硅时的反应为

2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑

C.在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的

D.纯净的SiO2只能用于制造光导纤维

15.氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。

其中—NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：

(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因____________________________。

(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是_____________。

(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为____________________。

(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________________。

(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：____________________。

0.$参考答案

1.答案为：C；

解析：硅酸难溶于水，不能使指示剂变色，A错误；硅胶是固体，B错误；SiO2可与强碱溶液反应但不与弱碱溶液反应，C正确；硅酸受热易分解，D错误。

2.答案为：A；

解析：C、Si都是非金属元素，结合形成的化合物是共价化合物，A正确；Si元素为亲氧元素，不能以游离态存在，故B错；非金属性C＞Si，故氢化物的热稳定性SiH4＜CH4，故C错；SiO2既不溶于水，也不和水反应，故D错。

3.答案为：C；

解析：水晶的主要成分为SiO2，其不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。

4.答案为：D；

解析：无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。

5.答案为：B；

解析：A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，D项，Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。

6.答案为：D

解析：A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体放出，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A项错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B项错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C项错误。

7.答案为：C

解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2。A、B、D三项均正确。

8.答案为：A

解析：沙子的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐，A项错误；“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器，B项正确；烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁，得到红瓦，若浇水则发生还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦，C项正确；砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土，D项正确。

9.答案为：C

解析：SiO2熔点高，硬度大，而CO2熔点低，常温下为气体，A项错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，B项错误；SiO2无导电性，D项错误。

10.答案为：B

解析：钢化玻璃与普通玻璃的成分相同(只是制造的工艺不同)，主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，A项错误；砖瓦和水泥都是硅酸盐工业的产品，所以B项正确；高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，应该表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，C项错误；铜绿是碱式碳酸铜，该物质可以与盐酸反应生成氯化铜而溶解，D项错误。

11.答案为：D

解析：步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A项错误；步骤②③中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol电子，B项错误；硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，C项错误；D项正确。

12.答案为：C；

解析：图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。

${大题题号}、实验题

13.答案为：(1)D　 (2)防火剂　D　(3)C　SiO2

解析：(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸盐。

(2)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含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，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。

(3)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。

14.答案为：(1)CD

(2)①除去石英砂中的NaCl杂质

②增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率

③B

解析：(1)A项，根据化合价代数和等于零的原则，可得6＋8－10－x＝0，解得x＝4。B项，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。C项，根据水泥制造过程可推测出烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。D项，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品的特点，是硅酸盐产品。

(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。②将纯净的石英砂研磨后能增大物质的表面积，从而增大反应物与盐酸的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。

③A项，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高温水泥。B项，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑。C项，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分离。D项，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。

15.答案为：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

(2)①②

(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓(若写H4SiO4也对)

(4)Si3N4

(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl

解析：石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看作Si结合四个OH－生成H4SiO4，原硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。