非金属碳、硅及其化合物 突破训练（五）.doc

非金属碳、硅及其化合物 突破训练（五）‎ ‎1.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 (　　)‎ ‎①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素　②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陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 A.①② B.②③ C.①④ D.③④‎ ‎[解析] 水泥、玻璃是硅酸盐制品,水晶的主要成分是二氧化硅,②错;光导纤维的主要成分是二氧化硅,③错。‎ ‎2.光导纤维传输信息容量大,而且抗干扰、防窃听、不腐蚀,制光导纤维的材料是 (　　) ‎ A.晶体硅 B.二氧化硅 C.硅酸盐 D.铝硅合金 ‎[解析] 制光导纤维的材料是二氧化硅。‎ ‎3.坩埚是实验室用于灼烧或熔融固体物质的常用仪器,材质种类很多,实验时应根据物质的性质加以选择。熔融烧碱时,应选用下列哪种材质的坩埚 (　　)‎ A.玻璃坩埚 B.石英坩埚 C.陶瓷坩埚 D.铁坩埚 ‎[解析] 二氧化硅能与氢氧化钠反应,因此熔融烧碱的坩埚中不能含有二氧化硅,A、B、C中都含有二氧化硅。‎ ‎4. 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 ‎[解析] 水晶的主要成分是SiO2,A项错误;水玻璃是Na2SiO3溶液,B项错误;高纯度的SiO2用于制光纤,高纯度的Si用于制太阳能电池,D项错误。‎ ‎5.某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素 (　　)‎ A.在自然界中只以化合态的形式存在 B.单质常用作半导体材料和光导纤维 C.最高价氧化物不与酸反应 D.气态氢化物比甲烷稳定 ‎[解析] 短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,根据核外电子排布规律可知该元素为Si。Si在自然界中全部以化合态形式存在,A项正确;制造光导纤维的材料是二氧化硅,B项错误;二氧化硅可以与氢氟酸反应,C项错误;C的非金属性强于Si,非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,则甲烷比SiH4稳定,D项错误。‎ ‎6.如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是(　　)‎ A．CO2是形成酸雨的主要物质 B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物 C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH>0，高温有利于该反应自发进行 D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 解析　硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项错误；CO2不属于大气污染物，B项错误；CO2(g)＋C(s)2CO(g)为熵增的吸热反应，当ΔT＝ΔH－TΔS0，所以热化学方程式为C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1。‎ ‎(2)因为初级石墨中含有Al2O3、Fe2O3和MgO等，通入Cl2后生成金属氯化物，所以80 ℃冷凝的目的是将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分开，提高产物的纯度；活性炭和Cl2及SiO2反应生成CO气体和SiCl4，化学方程式为2C＋SiO2＋2Cl2SiCl4＋2CO。‎ ‎(3)固体Ⅲ中含有MgCl2、FeCl3和AlCl3，当加入过量的NaOH溶液时，Mg2＋和Fe3＋分别与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2和Fe(OH)3沉淀，Al3＋与过量OH－反应生成AlO，过滤后得到的溶液Ⅳ中溶质为NaAlO2，则离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎(4)因为溶液Ⅳ中含有AlO，水解生成Al(OH)3，溶液显碱性，乙酸乙酯会消耗OH－促进AlO继续水解，另外通过加热也会促进AlO水解，加快反应的速率；沉淀Ⅴ为Al(OH)3,1 kg初级石墨中含Al2O3的质量为51 g，物质的量为0.5 mol，含有的Al为1 mol，所以沉淀Ⅴ为1 mol的Al(OH)3，质量为0.078 kg。‎ 答案：(1)C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1‎ ‎(2)将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分开　2C＋SiO2＋2Cl2SiCl4＋2CO ‎(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ‎(4)溶液Ⅳ中NaAlO2水解显碱性，乙酸乙酯消耗NaAlO2水解生成的OH－，促进NaAlO2的水解；加热促进水解，加快反应的速率　0.078‎ ‎15．2010年5月15日，CCTV对“南澳一号”沉船的考古进行了两个小时的现场直播，从沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。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________(填序号)。‎ 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____________________________________。‎ ‎②二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎③在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是________。‎ ‎④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________(填序号)。‎ 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 解析：(1)选项A，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。选项B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C，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。选项D，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。②SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子方程式。③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。④选项A，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。选项B，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＋5C===Si＋SiC＋4CO↑。选项C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分离。选项D，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。‎ 答案：(1)CD ‎(2)①除去石英砂中的NaCl杂质 ‎②SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ‎③增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率　‎ ‎④B ‎16．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________。‎ A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 ‎(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。‎ ‎(3)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__________。‎ A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚 ‎(4)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____________。‎ 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)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)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。(4)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。‎ 答案：(1)D　‎ ‎(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸 ‎(3)防火剂　D　(4)C　SiO2‎ ‎17.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_________________________________________。‎ 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水解可以看做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。‎ 答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ‎(2)①②　(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓(若写H4SiO4也对)‎ ‎(4)Si3N4‎ ‎(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl