2022届新高考化学第一轮复习课时作业：无机非金属材料的主角——硅（含解析）

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2022届新高考化学第一轮复习课时作业无机非金属材料的主角——硅一、选择题1、下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3。其中在一定条件下能与SiO2反应的有(  )A．①③④⑤           B.②③⑥C．①②⑥            D．全部解析：二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅与水，①正确；二氧化硅不与氢氟酸以外的酸反应，不与浓硫酸反应，②错误；二氧化硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠与水，故③正确；二氧化硅与Na2CO3固体在高温时反应生成硅酸钠与二氧化碳，④正确；二氧化硅与氧化钙在高温时反应生成硅酸钙，⑤正确；二氧化硅不与氢氟酸以外的酸反应，不与浓硝酸反应，故⑥错误；故①③④⑤正确；选A。答案：A2、如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)A．SiO2属于两性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞C．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示的转化都是氧化还原反应解析：SiO2是酸性氧化物，A错误；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。答案：C3、下列宝石的主要成分为二氧化硅的是(　　)A．水晶   B.琥珀C．刚玉   D.珍珠解析：水晶的主要成分是二氧化硅；琥珀的主要成分为树脂，含有的元素主要为C、H、O；刚玉的主要成分是氧化铝；珍珠的主要成分是碳酸钙。答案：A4．下列叙述正确的是(　　)A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C．用NaOH溶液可以除去硅粉中的少量铝粉D．华为麒麟980芯片是由硅单质制作的解析：高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，该反应条件是高温而不是常温，所以不能据此判断酸性强弱，应根据溶液中进行的反应来判断，A错误；物质中都含有SiO2，能与氢氟酸反应，B错误；硅粉和铝粉都能与NaOH溶液反应，C错误；硅为半导体，可以制作芯片，D正确。答案：D5．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　)A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸解析：不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色变化，故A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，故B正确；瓷器主要是由黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。答案：C6．汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式：BaCuSi2Ox，Cu为＋2价)，下列有关“汉紫”的说法中错误的是(　　)A．用盐的形式表示：BaSiO3·CuSiO3B．用氧化物形式表示：BaO·CuO·2SiO2C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色解析：“汉紫”能稳定存在至今，说明其性质稳定，不易褪色，不易与酸、碱反应。“汉紫”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，根据电荷守恒，则x＝6。答案：C7．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[(Mg或Fe)2SiO4]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·Al2O3·3SiO2C．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：斜长石的氧化物形式应为K2O·Al2O3·6SiO2。答案：B8．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，然后过滤解析：A项，SiO2，Al2O3均与NaOH反应；Na2CO3溶液可以和CO2反应，C、D项错。答案：B9．下列表述正确的是(　　)①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅②化学家采用玛瑙研钵磨擦固体反应物进行无熔剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A．①②③　　B．②④　　　C．③④⑤　　D．③⑤解析：人造刚玉的成分为氧化铝，①错误；玛瑙的主要成分是二氧化硅，②错误；水泥的主要成分是硅酸钙，③正确；变色眼镜是在玻璃中添加了溴化银，而不是氧化亚铜，④错误；因为硅是半导体，常用于电池中，既环保又节能，⑤正确。选D。答案：D10．往含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(标准状况)时立即停止。则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)(　　) 解析：本题涉及的化学反应有①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O、②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O、③BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2、④Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。当未通入CO2气体时，溶液中的离子为0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol OH－，共0.7 mol；当通入2.24 L CO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子为0.2 mol Na＋、0.2 mol OH－，共0.4 mol；当通入4.48 L CO2时，发生反应②，此时溶液中离子为0.2 mol Na＋、0.1 mol CO，共0.3 mol；当通入6.72 L CO2时，发生反应④，此时溶液中离子为0.2 mol Na＋、0.2 mol HCO，共0.4 mol；当通入8.96 L CO2时，发生反应③，此时溶液中离子为0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol HCO，共0.7 mol，故C正确。答案：C11．为测定某草酸晶体(H2C2O4·2H2O)样品的纯度，现称取一定质量的该样品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加适量稀硫酸，用0.100 mol·L－1的KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程，当称取的样品的质量为某数值时，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍。则应称取样品的质量为(　　)A．2.25 g                 B．3.15 gC．9.00 g                   D．12.6 g解析：设样品的质量为x，草酸晶体的质量分数为w，滴定所用KMnO4溶液的毫升数为y。2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O   2                 5  y×10－3×0.1   ×则5y×10－4＝2×，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍，y＝100 w，可知x＝12.6 g，故选D。答案：D12．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：下列说法不正确的是(　　)SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料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解析：A.二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2＋2C Si＋2CO↑，故A错误；B.步骤①中Si的化合价降低4，生成1 mol Si转移电子数为4 mol，故B正确；C.高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，故C正确；D.沸点相差30℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确。答案：A二、非选择题13．A、B、C、D、E、F代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，D为常见气体。请填空：(1)B的化学式为________________，B和碳酸钙反应生成C和D的化学方程式是__________________________。(2)C的化学式为________________，E的化学式为________________。解析：A为硅；由BSi＋F推知B为SiO2，F为CO；由SiO2C＋D知C为CaSiO3，D为CO2；由SiO2E＋H2O知E为Na2SiO3。答案：(1)SiO2SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑(2)CaSiO3　Na2SiO314． A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种短周期主族元素R，它们能发生如图所示的转化关系，已知A、B、D、E四种物质均难溶于水，单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气。下列说法正确的是(　　)A．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氢氟酸C．反应④的离子方程式为2R＋2OH－＋2H2O===2RO＋3H2↑D．化合物C的水溶液与反应①产生的气体能够发生化学反应解析：单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气，常见的是Al或Si，由图中转化关系可知，若R是Al，则C应为NaAlO2，但NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl和AlCl3，不能生成难溶物，所以R是Si，A在高温下能与焦炭和石灰石反应，说明A是SiO2，根据图中转化关系可推知，B为CaSiO3、D为Si、C为Na2SiO3、E为H2SiO3。反应①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，由化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故A错误；SiO2既能与NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，故B正确；反应④的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑，故C错误；反应①产生的气体是CO，Na2SiO3溶液与CO不反应，故D错误。答案：B15．某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如图：(1)“硅胶”常用作____________，也可以用作____________的载体。A的结构式为____________。(2)制备粗硅的方程式为______________________。(3)操作Ⅰ为____________，操作Ⅱ为________。(4)操作Ⅲ，需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是__________________________。(5)溶液G用E酸化的方程式为__________________________。解析：(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为O===C===O。(2)工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅，用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ为过滤，操作Ⅱ为蒸发、浓缩、冷却、结晶。(4)MgCl2·6H2O 加热脱水制得MgCl2，为了防止Mg2＋水解，要在氯化氢气流中进行。(5)Na2SiO3与盐酸反应生成NaCl和H2SiO3。答案：(1)干燥剂　催化剂　O===C===O(2)SiO2＋2CSi＋2CO(3)过滤　蒸发浓缩、冷却结晶(4)防止Mg2＋水解(5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓16．单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。 相关信息如下：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8－315－熔点/℃－70.0－107.2－－－升华温度/℃－－180300162请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式： ________。(2)装置A中g管的作用是________________；装置C中的试剂是________________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________________(填写元素符号)。解析：(1)根据题中信息可知A为Cl2的发生装置。(2)B、C为Cl2净化装置，D中发生反应2Cl2＋SiSiCl4，生成的SiCl4用E收集。B中为饱和食盐水将氯气中的氯化氢气体除去，C中应为浓H2SO4，干燥氯气，由表中数据可知SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4。(3)从表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl3升华温度均高于SiCl4，所以仍然留在瓶中，故除铁元素外还有Al、P、Cl。答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡压强　 浓H2SO4　SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4(3)Al、P、Cl