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2（含解析）新人教版

无机非金属材料的主角——硅

角度1硅酸盐的组成

1.月球的矿产资源极为丰富,仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨,月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石(Mg2SiO4或Fe2SiO4)等,下列说法或分析不正确的是              (　　)

A.辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿

B.斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2

C.月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气

D.橄榄石中铁为+2价

【解析】选B。斜长石的氧化物形式应为K2O·Al2O3·6SiO2。

 角度2无机非金属材料

2.(2019·德阳模拟)青石棉是一种致癌物质,是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一,其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时,还原产物只有NO,下列说法不正确的是              (　　)

A.青石棉是一种硅酸盐产品

B.青石棉中含有一定量的石英晶体

C.青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O

D.1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原

【解析】选B。硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称,故青石棉是一种硅酸盐产品;青石棉是一种纯净物,不可能含有一定量的石英晶体;1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时,失去3 mol电子,而还原产物只有NO,故能使1 mol HNO3被还原。

3.(2019·全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是              (　　)

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

【解析】选A。氧化铁是红色的,俗称铁红,所以瓷器的青色不是氧化铁。

4.(2019·荆州模拟)“一带一路”贸易使国外的特色产品走入百姓的日常生活,下列商品的主要成分所对应的材料类型不正确的是              (　　)

【解析】选C。A.银为金属单质,所以银饰品属于金属材料,故A正确;B.棉制品的主要成分是纤维素,纤维素是天然的有机高分子化合物,故B正确;C.水晶的主要成分是二氧化硅,不是合成高分子材料,故C错误;D.陶瓷是硅酸盐产品,属于无机非金属材料,故D正确。

5.X是一种新型无机非金属材料,具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下:

为了确定C的组成,某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I可用于制造光导纤维。

按要求回答下列问题:

(1)C的化学式为________;X的化学式为________。 

(2)写出下列方程式

反应①的化学方程式:_________________________________; 

反应⑦的离子方程式:__________。 

【解析】本题可从I入手推断,I可用于制造光导纤维,故其为二氧化硅,F为硅酸,H为硅酸钠。E为HCl,C为四氯化硅,X为Si3N4。反应①为Si与Cl2反应生成SiCl4,反应⑦为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。

答案:(1)SiCl4　Si3N4　(2)Si+2Cl2SiCl4

Si+2H2O+2CO2H2SiO3↓+2HC

6.(2017·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__ ____________________。 

(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Mn+H++H2C2O4Mn2++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】根据题目给出的流程可以得出:水泥样品中的SiO2在用氯化铵、盐酸和硝酸的处理过程中以沉淀的形式除去,而所得滤液中含有Mg2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等,用氨水调节pH在4～5时Fe3+、Al3+将会转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去,此时在滤液中加入草酸铵溶液会生成草酸钙沉淀,草酸钙沉淀经稀硫酸处理后,用KMnO4标准溶液滴定,根据KMnO4溶液的用量来计算水泥样品中钙的含量。

(1)Fe2+和Fe3+相比较,Fe3+在溶液的pH较小时就能形成沉淀,因此需要将溶液中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ ,以便于以沉淀的形式除去。双氧水在酸性条件下可以将Fe2+氧化为Fe3+且不会引入杂质。

(2)一般SiO2 不溶于酸性溶液,所以沉淀A是SiO2,SiO2能与弱酸HF发生反应,其反应的方程式为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。

(3)滤液中含有Mg2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等,用氨水调节pH在4～5时Fe3+、Al3+将会转化为Fe(OH)3、 Al(OH)3沉淀,加热可以促进Fe3+、Al3+水解,防止生成二者的胶体,而胶体微粒能透过滤纸,从而影响分离效果。

(4)将题目给出的方程式配平为2Mn+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2+8H2O,则有5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4,n(KMnO4)=0.050 0 mol·L-1×36.00 mL×10-3L·mL-1=1.80×10-3 mol,n(Ca2+)=4.50×10-3 mol,水泥中钙的质量分数为

×100%=45.0%。

答案:(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+　双氧水(或H2O2)(合理即可)　(2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O)　

(3)防止胶体生成,易沉淀分离　Fe(OH)3

Al(OH)3　(4)45.0%