苏教版高考化学一轮复习专题练4非金属及其化合物第12讲含硅矿物与信息材料含答案

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第12讲 含硅矿物与信息材料1．碳中和是指直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。下列有关说法正确的是(　　)A．CO2是导致温室效应和酸雨的主要气体B．煤的液化、汽化主要是为了减少CO2的排放C．CO2催化加氢合成低碳烯烃属于化合反应D．CO2分子间有间隔，故可将其压缩液化后封存解析：A.二氧化硫是导致酸雨的气体，而不是二氧化碳，故A错误；B.煤的液化、汽化是不能减少CO2的排放的，如煤气化的生成物即煤气主要成分是一氧化碳，CO燃烧依然生成二氧化碳，且生成二氧化碳分子数目相同，故B错误；C.CO2催化加氢合成低碳烯烃的同时还有H2O生成，不属于化合反应，故C错误；D.二氧化碳分子之间有间隔，在受压时间隔变小，故可将其压缩液化后封存，故D正确。答案：D2．(2021·福建省福州月考)硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的弱酸，从溶液中析出时常形成凝胶状沉淀。实验室常用Na2SiO3溶液制备硅酸。某小组同学进行了如下实验：编号ⅠⅡ实验现象a中产生凝胶状沉淀b中凝胶状沉淀溶解，c中无明显变化下列结论不正确的是(　　)A．Na2SiO3溶液一定显碱性B．由Ⅰ不能说明酸性：H2CO3>H2SiO3C．由Ⅱ可知，同浓度时Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液的D.向Na2SiO3溶液中通入过量CO2，发生反应：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓解析：A.Na2SiO3溶液是强碱弱酸盐，因为水解呈碱性，A正确；B.因为盐酸有挥发性，挥发出的HCl可以与硅酸钠反应生成硅酸，所以不能说明酸性：H2CO3>H2SiO3，B正确；C.由实验Ⅱ可知，等浓度的碳酸钠与碳酸氢钠相比，碳酸钠可以与硅酸反应，碳酸氢钠不可以，说明同浓度时Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液的，C正确；D.通入过量CO2，应该生成HCO，D错误。答案：D3．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　　)①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料A．②③　　　　　　　　   B．①③C．①④          D．④解析：①硅酸盐Na2Fe2Si3O10中Fe的化合价是＋3价，所以用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2，错误；②水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐制品，错误；③用于制作光导纤维的材料是二氧化硅，不是硅单质，错误；④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料，正确。答案：D4．下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是(　　)A．硬度：SiO2<CO2B．溶解性：SiO2>CO2C．熔点：SiO2<CO2(干冰)D．酸性：H2CO3>H2SiO3答案：D5．半导体工业中有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)A．SiO2＋2CSi＋2CO↑B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OC．Si＋2Cl2SiCl4D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl解析：沙子的主要成分二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑，故A不符合题意；制取过程中不涉及该化学反应，故B符合题意；硅与氯气在加热条件下反应生成四氯化硅，反应的化学方程式为Si＋2Cl2SiCl4，故C不符合题意；氢气与四氯化硅在高温下反应生成硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiCl4＋2H2Si＋4HCl，故D不符合题意。答案：B6．下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是(　　)A．都是共价化合物B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析：SiO2不溶于水且与水不反应，C项错误。答案：C7．下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是(　　)A．SiO2―→Si         B．H2SiO3―→SiO2C．SiO2―→H2SiO3       D．Si―→Na2SiO3解析：SiO2＋2CSi＋2CO↑；H2SiO3SiO2＋H2O；SiO2不能与水反应生成H2SiO3，也无法与其他物质通过一步反应生成H2SiO3；Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。答案：C8．将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　　)A．Na2SiO3          B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2         D．SiO2解析：将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。答案：A9．(双选)山西博物院是太原地标性建筑之一，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SiO2B．墙体使用的砖瓦、水泥是硅酸盐制品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·H2OD．展示的青铜器上有一层绿色物质可能是碱式碳酸铜，此绿色物质溶于盐酸解析：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制品，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项正确。答案：BD10．(双选)高纯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，下列说法正确的是(　　)SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)A.步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑B．灼烧熔融的Na2CO3固体，可用石英坩埚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解析：A项，高温下二氧化硅与C反应生成CO和Si，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；B项，石英的主要成分是二氧化硅，高温下Na2CO3和二氧化硅发生反应，故B错误；C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，故C错误；D项，沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，D正确。答案：AD11．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：下列说法错误的是(　　)A．原材料稻壳灰价格低廉，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没有发生改变D．反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O答案：B12．某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO，已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示：下列叙述不正确的是(　　)A．装置e的作用是防倒吸B．如图所示装置的活塞K处于关闭状态C．实验结束时，先关闭活塞K，再熄灭酒精灯D．b、c、f中的试剂依次为饱和碳酸钠溶液、浓硫酸、银氨溶液答案：C13．(1)将下列左栏中的物质与右栏中对应的性质、用途用线连起来：(2)填写下列材料主要化学成分的化学式。①刚玉：____________。②大理石、石灰石：____________。③普通玻璃：____________。④石英、水晶：____________。答案：(1)①—c　②—a　③—e　④—b　⑤—d(2)①Al2O3　②CaCO3　③Na2SiO3、CaSiO3、SiO2　④SiO214．光纤通信是光导纤维传送信号的一种通信手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)反应Ⅰ的化学方程式为______________________________________________，氧化剂为________(填化学式)。(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下： 组分名称SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3质量分数0.5450.4050.046 20.000 30.001 930.001 57沸点/℃57.631.88.2－8512.575.5图中“操作X”的名称为________。(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为________；反应Ⅳ的化学方程式为___________________________________________________________________。答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　SiO2(2)精馏(或蒸馏)(3)制取盐酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl15．(2021·河北唐山联考)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　SiO＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO16．二氯二氢硅(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，沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。(1)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)按照气体从左到右的方向，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2次)。(3)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和________、________等。(4)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260 ℃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)。答案：(1)Si＋2HClSiH2Cl2(2)d　e　f　g　b　c　d(3)SiCl4　SiHCl3(4)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)17．未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。这类材料中研究较多的是化合物G。(1)化合物G的相对分子质量为140，G中硅元素的质量分数为60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含两种元素)与NH3反应而生成，同时产生HCl气体。请推断：①化合物G的化学式为_______________________________________________。②1 mol NH3和0.75 mol E 恰好完全反应生成G和HCl，则化合物E的分子式为___________________________________________________________________。(2)粉末状G能够与空气中的氧气和水作用，所得产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃的主要原料。与氧气反应所得的产物还有一种单质，与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物。请写出化合物G与水反应的化学方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为了使化合物G能成为新一代汽车发动机材料，现采用常压下在G中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品名叫“赛伦”，化学通式可表达为Si6－xAlxOxY8－x。在接近于1 700 ℃时x的极限值约为4.0，在1 400 ℃时x为2.0，以保持整个化合物呈电中性。试问：赛伦中Y元素的化合价为________。解析：(1)G中Si的原子数为＝3，另一种元素不可能是氢，而是氮，氮的原子数为＝4，故G的化学式为Si3N4。E分子中只有一个硅原子，故其分子式为SiCl4。(2)由题意知Si3N4与H2O反应生成SiO2和NH3。(3)Si为＋4价，Al为＋3价，O为－2价，当x＝4时代入得Y的化合价a：2×4＋4×3＋(－2)×4＋a×4＝0，a＝－3。答案：(1)①Si3N4　②SiCl4(2)Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑(3)－3价