非金属碳、硅及其化合物 突破训练（六）.doc

非金属碳、硅及其化合物 突破训练（六）‎ ‎1．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)‎ 选项 材料 主要化学成分 A 光导纤维 二氧化硅 B 半导体材料 硅 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸盐 D 沙子、石英 硅 解析：选D　光导纤维的主要成分为二氧化硅，A正确；半导体材料可以是硅晶体，B正确；水泥成分为硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分为二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠，普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C正确；沙子、石英的主要成分为二氧化硅，不是硅，D错误。‎ ‎2.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、玻璃都属于硅酸盐产品 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：选C　水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D错误。‎ ‎3．下列变化中，不能一步实现的是(　　)‎ A．Na2SiO3―→H2SiO3　　 B．H2SiO3―→SiO2‎ C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3‎ 解析：选C　Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3△,SiO2，SiO2NaOH,Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。‎ ‎4．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后溶液呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质 B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品 C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性大于Si D．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅 解析：选D　原硅酸钠(Na4SiO4)是强碱弱酸盐，能全部电离，是强电解质，A错误；石英的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，所以石英玻璃不属于硅酸盐产品，B错误；2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明酸性HCl大于H2SiO3，HCl不是Cl的最高价含氧酸，C错误；沙子的主要成分为SiO2，以沙子为原料经过还原反应可得到晶体Si，继而制成各种半导体电器，被人们使用，所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅，D正确。‎ ‎5．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是(　　)‎ A．图中所有反应都不属于氧化还原反应 B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维 C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高 解析：选C　图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。‎ ‎6．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2‎ ‎，其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。‎ 下列有关该方法的叙述中不正确的是(　　)‎ A．能耗大是该方法的一大缺点 B．整个过程中，有2种物质可以循环利用 C．“反应分离”环节中，分离的基本操作是蒸发结晶、过滤 D．“反应分离”环节中，发生了复分解反应 解析：选C　碳酸钙的分解在高温条件下进行，消耗能量，A正确；根据流程图知，循环利用的应该有CaO和NaOH两种物质，B正确；“反应分离”过程中分离物质的操作应该是过滤，目的是通过过滤得到碳酸钙沉淀，C错误；反应分离中，碳酸钠和氧化钙、水反应生成碳酸钙和氢氧化钠，所以发生了复分解反应，D正确。‎ ‎7．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．原硅酸钠(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后溶液呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质 B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品 C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性大于Si D．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅 解析：选D　原硅酸钠(Na4SiO4)是强碱弱酸盐，能全部电离，是强电解质，A错误；石英的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，所以石英玻璃不属于硅酸盐产品，B错误；2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明酸性HCl大于H2SiO3，HCl不是Cl的最高价含氧酸，C错误；沙子的主要成分为SiO2，以沙子为原料经过还原反应可得到晶体Si，继而制成各种半导体电器，被人们使用，所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅，D正确。‎ ‎8．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是(　　)‎ A．图中所有反应都不属于氧化还原反应 B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维 C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高 解析：选C　图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。‎ ‎8．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)。‎ 下列有关该方法的叙述中不正确的是(　　)‎ A．能耗大是该方法的一大缺点 B．整个过程中，有2种物质可以循环利用 C．“反应分离”环节中，分离的基本操作是蒸发结晶、过滤 D．“反应分离”环节中，发生了复分解反应 解析：选C　碳酸钙的分解在高温条件下进行，消耗能量，A正确；根据流程图知，循环利用的应该有CaO和NaOH两种物质，B正确；“反应分离”过程中分离物质的操作应该是过滤，目的是通过过滤得到碳酸钙沉淀，C错误；反应分离中，碳酸钠和氧化钙、水反应生成碳酸钙和氢氧化钠，所以发生了复分解反应，D正确。‎ ‎9．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“‎ 色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年代科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是(　　)‎ A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2‎ B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6‎ 解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定。不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2。A、B、D均正确。‎ ‎10．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、Na2SiO3‎ C．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；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，各反应物存在如下关系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。‎ ‎11．月球上有丰富的绿柱石(绿宝石)矿藏，其主要化学成分为BenAl2(Si6O18)，用氧化物形式表示为nBeO·Al2O3·6SiO2，其n的值为(　　)‎ A．1 B．2‎ C．3 D．4‎ 解析：方法一：利用BenAl2(Si6O18)化学式化合价代数和为零可求得n＝3。方法二：BenAl2(Si6O18)与nBeO·Al2O3·6SiO2为同种物质，根据氧原子守恒，也可求得n＝3。故答案为C。‎ ‎12．欲除去下表中各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，所用试剂、操作名称及化学方程式或原因错误的是(　　)‎ 选项 样品 所用试剂 操作名称 化学方程式或原因 A SiO2(CaCO3)‎ 盐酸 过滤 CaCO3＋2HCl===‎ CaCl2＋H2O＋CO2↑‎ B CaCO3(SiO2)‎ NaOH溶液 过滤 ‎2NaOH＋SiO2=== Na2SiO3＋H2O C SiO2(Si)‎ 氧气 加热 Si＋O2SiO2‎ D SiO2(H2SiO3)‎ 水 过滤 硅酸溶于水，而SiO2不溶于水 解析：SiO2和H2SiO3均不溶于水，所以不能通过加水过滤的方法除去硅酸，正确的方法是加热，使硅酸分解：H2SiO3SiO2＋H2O。‎ ‎13．将硅、铁物质的量均为1 mol的某种硅铁合金粉末分别于下列溶液充分反应(溶液均过量)，放出氢气最多的是(　　)‎ A．18.4 mol·L－1H2SO4溶液 B．1.5 mol·L－1 HCl溶液 C．4 mol·L－1 HNO3溶液 D．3 mol·L－1 NaOH溶液 解析：A、C中不能产生氢气，1 mol硅与足量的NaOH溶液可产生2 mol氢气，1 mol铁与盐酸反应可产生1 mol氢气，故A、B、C均错误，D正确。‎ ‎14．下列说法正确的是(　　)‎ A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性 B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2‎ D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸 解析：依据元素周期律硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，A项错误；硅酸钠是一种黏合剂，B项错误；D项反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D项错误。‎ ‎15.制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程如下:‎ 石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅 ‎(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式:  　。 ‎ ‎(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧,因为SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl(g)和另一种物质,写出该反应的化学方程式:  　; ‎ H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是　　　　　。 ‎ ‎【答案】(1)SiHCl3+H2Si+3HCl ‎(2)SiHCl3+3H2OH2SiO3↓+3HCl↑+H2↑　氧气与氢气混合,可能引起爆炸;氧气可能会氧化SiHCl3‎ ‎[解析] (2)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,依据原子守恒,判断另一物质是H2。因H2还原SiHCl3的反应条件是高温(1357 K),若混入O2,则H2与O2混合加热可能发生爆炸,同时O2也可能氧化SiHCl3。‎ ‎16.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转化关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。‎ 请填空:‎ ‎(1)构成单质A的原子结构示意图为　　,它的最高化合价为　　。 ‎ ‎(2)B的化学式为　　　,B和碳反应生成A和E的化学方程式是　。 ‎ ‎(3)C的化学式为　　　　,D的化学式为　　　　。 ‎ ‎【答案】(1)　+4‎ ‎(2)SiO2　SiO2+2CSi+2CO↑‎ ‎(3)CaSiO3　Na2SiO3‎ ‎[解析] 由“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似”,推知A为Si,根据BA+E,BC,BD+H2O,不难推知B为SiO2,C为CaSiO3,D为Na2SiO3,E为CO。‎ ‎17.氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷,因其具有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。工业上普遍用如图K14-4所示流程进行生产:‎ 图K14-4‎ ‎(1)SiO2和C反应除了得到粗硅外,还有可能得到一种硬度也很大的物质,是生成粗硅还是生成该物质主要是由　　　　决定的。 ‎ ‎(2)反应①的条件是　　　　　。 ‎ ‎(3)写出反应②的化学方程式:　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)A中可能的杂质有　　　　　　。 ‎ ‎(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高的氮化硅,其反应的化学方程式为　　　　　　　。 ‎ ‎【答案】(1)C的用量　(2)高温和隔绝空气 ‎(3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O ‎(4)NH3和H2O ‎(5)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl ‎[解析] (1)SiO2与C在高温下反应,会因C的用量不同而使产物不同:SiO2+2CSi+2CO↑或SiO2+3CSiC+2CO↑;(2)反应①的条件是高温和隔绝空气;(3)反应②的化学方程式:3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;(4)A中可能的杂质有NH3和H2O;(5)得到纯度较高的氮化硅的化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl。‎ ‎18．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。请回答下列问题：‎ ‎(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是______________________。‎ ‎(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有________。‎ ‎(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：‎ 发生的主要反应 电弧炉 SiO2＋2CSi＋2CO↑‎ 流化床反应器 Si＋3HClSiHCl3＋H2‎ 还原炉 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ‎①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为________________________________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相似。‎ ‎②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。‎ 物质 Si SiCl4‎ SiHCl3‎ SiH2Cl2‎ SiH3Cl HCl SiH4‎ 沸点/℃‎ ‎2 355‎ ‎57.6‎ ‎31.8‎ ‎8.2‎ ‎－30.4‎ ‎－84.9‎ ‎－111.9‎ ‎③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________。‎ ‎(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。‎ 解析：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑，因此得到的金属状物质可能为含有硅、碳的铁合金。‎ ‎(2)生产玻璃的主要原料为石英砂、纯碱、石灰石。‎ ‎(3)①石英砂与焦炭反应制取SiC的化学方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，SiC俗名金刚砂，属于原子晶体，结构类似于金刚石。②根据沸点的不同可选择蒸馏法提纯SiHCl3。③SiHCl3水解的方程式为SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓＋H2↑＋2HCl↑。‎ ‎(4)氯碱工业以电解饱和食盐水生产氯气、氢气和氢氧化钠以及由它们作原料制取的产品，所以可以提供上述工艺生产中的H2和HCl。‎ 答案：(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)‎ ‎(2)石英砂、纯碱和石灰石 ‎(3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑　金刚砂　金刚石(或单晶硅)‎ ‎②精馏(或蒸馏)　③H4SiO4、H2、HCl ‎(4)H2、HCl