2021版高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物1无机非金属材料的主角——硅强化训练1（含解析）新人教版
展开无机非金属材料的主角——硅
角度1硅及其化合物的性质与应用
1.(2019·昆明模拟)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
【解析】选D。A项的反应之所以能够发生,是因为生成的产物中有气体生成,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错误;CO2和SiO2的物理性质差异较大,B错误;SiO2与氢氟酸的反应不属于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错误。
2.下列有关说法正确的是 ( )
A.因为HF与SiO2反应,故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
B.下列转化在一定条件下能够实现:SiO2SiCl4Si
C.SiO2为酸性氧化物,与强碱、弱碱均能反应
D.Si和SiO2都用于制造光导纤维
【解析】选A。A.HF与SiO2反应,SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记,故A正确;B.SiO2只溶于HF,不溶于盐酸,故B错误;C.SiO2只能与强碱反应,与弱碱(如NH3·H2O)不反应,故C错误;D.Si用于制造晶体管,SiO2用于制造光导纤维,故D错误。
3.由下列实验事实得出的结论正确的是 ( )
A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3可知,SiO2不是H2SiO3的酸酐
B.由SiO2+2CSi+2CO↑可知,碳的非金属性大于硅
C.由CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀可知,酸性H2CO3>H2SiO3
D.SiO2为酸性氧化物,只能与碱反应
【解析】选C。SiO2是H2SiO3的酸酐,A项错误;该反应中C作还原剂,反应能发生是因为生成的CO气体逸出,反应正向进行,B项错误;SiO2可与氢氟酸反应,D项错误。
4.二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断,其中正确的是 ( )
①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
②SiO2+2CSi+2CO↑
③SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3CSiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的物质制取易挥发性的物质
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A.ace B.bde
C.cde D.ab
【解析】选B。通常用氢氟酸来刻蚀玻璃,与之对应的反应是③,因此a、c判断错误;反应②是一个置换反应,其中二氧化硅被还原,表现出氧化性,b判断正确;反应④是一个复分解反应,用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳,d判断正确;反应⑤中碳的化合价由0价变为-4和+2价,硅的化合价和氧的化合价都没有改变,因此二氧化硅没有参加氧化还原反应,e判断也正确。
角度2硅及其化合物的转化
5.下列转化关系中,不能通过一步反应实现的是 ( )
①SiO2→Na2SiO3②Si→Na2SiO3
③SiO2→H2SiO3 ④CuO→Cu(OH)2
⑤Na2O→Na2CO3
A.①和② B.③和④
C.②③④ D.②③④⑤
【解析】选B。①中SiO2可与NaOH反应生成Na2SiO3;②中Si与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3;③中SiO2不能与水反应,所以不能由SiO2一步制得H2SiO3;④中氧化铜不能与水反应生成氢氧化铜;⑤中将氧化钠与CO2反应可得到碳酸钠。
6.(2019·南宁模拟)下列离子方程式的书写正确的是 ( )
A.水玻璃中通入过量二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O2Na++C+H2SiO3
B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2Ca2++2HC
C.硅与氢氟酸的反应:Si+4H++4F-SiF4↑+2H2↑
D.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO2+2OH-Si+H2O
【解析】选D。Na2SiO3是强电解质,应拆成Na+、Si,且应生成HC,A错;B项正确写法是CO2+OH-HC;C项,氢氟酸是弱酸,不能拆分成H+和F-。
角度3单质硅的制备
7.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)
下列有关说法正确的是 ( )
A.步骤①的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑
B.步骤①②③中生成或消耗1 mol Si,转移2 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 ℃),可通过蒸馏提纯SiHCl3
【解析】选D。A项,高温下SiO2与C反应生成Si和CO气体,即步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,错误;B项,步骤①中生成1 mol Si,转移4 mol电子,步骤②中生成1 mol SiHCl3,消耗1 mol Si,转移2 mol电子,步骤③中生成1 mol Si,转移2 mol电子,错误;C项,硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气,错误;D项,SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大,可以采用蒸馏的方法分离,正确。
8.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示:
容器Ⅰ中进行的反应为
①Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g);
容器Ⅱ中进行的反应为
②SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl。
下列有关说法正确的是 ( )
A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3
C.反应①和②中HCl均作氧化剂
D.反应①和②属于可逆反应
【解析】选A。该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用;分离Si与SiHCl3可用过滤的方法;反应②中HCl是生成物,是氧化产物;反应①、②不在同一条件下进行,不是可逆反应。
【加固训练】
1.(2019·济宁模拟)下列反应的离子方程式中,不正确的是 ( )
A.二氧化硅和氢氟酸反应:SiO2+4H+Si4++2H2O
B.二氧化硅和氢氧化钾溶液反应:SiO2+2OH-Si+H2O
C.水玻璃中滴入盐酸:Si+2H+H2SiO3↓
D.碳酸钡滴加稀硝酸:BaCO3+2H+Ba2++H2O+CO2↑
【解析】选A。A项氢氟酸为弱酸,书写离子方程式应写分子式,正确的离子方程式为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;B、C、D项均符合反应原理及离子方程式书写要求。
2.A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素,它们能发生如图所示的转化关系,该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。
请回答下列问题:
(1)写出各物质的化学式:A______;B________;
C________;D________;E________。
(2)写出反应①的化学方程式: ______________________________,
该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________________________。
(3)写出反应④的离子方程式: _________________。
(4)写出反应⑤的离子方程式: _______________________________。
(5)H2CO3的酸性强于E的,请用离子方程式予以证明: __。
【解析】解答本题的“突破口1”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气,说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口2”是反应条件“高温”,A在高温条件下,能与焦炭、CaCO3发生反应,则A为SiO2。从而顺藤摸瓜推知B为CaSiO3,D为Si,E为H2SiO3。
答案:(1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3
(2)SiO2+2CSi+2CO↑ 1∶2
(3)Si+2OH-+H2OSi+2H2↑
(4)Si+Ca2+CaSiO3↓
(5)Si+CO2+H2OH2SiO3↓+C
