非金属碳、硅及其化合物 突破训练（四）.doc

非金属碳、硅及其化合物 突破训练（四）‎ ‎1．实验室利用下列装置可测量一定质量的钢材中的含碳量(部分夹持装置已略去)。下列有关判断正确的是(　　)‎ A．实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的O2‎ B．点燃酒精灯前，需要打开K1、关闭K2，打开K3，K1起到平衡气压的作用 C．装置②中的酸性KMnO4溶液吸收SO2，装置③盛有浓硫酸，起到干燥作用 D．实验前后需称取装置④和装置⑤的质量，才能准确地测得钢材的含碳量 解析：选C　样品与浓硫酸会反应生成二氧化硫、二氧化碳和水，实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的CO2，故A错误；点燃酒精灯前，需要关闭K1、K2，打开K3，本实验中K1无平衡气压的作用，故B错误；高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以吸收二氧化硫转化为硫酸(盐)，装置③中的浓硫酸干燥二氧化碳，防止水蒸气对二氧化碳吸收的影响，故C正确；装置⑤干燥管中的碱石灰是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，故实验前后只需称取装置④的质量，就能准确地测得钢材的含碳量，故D错误。‎ ‎2．下列实验装置、选用的试剂或实验操作中都正确的是(　　)‎ A．实验室用装置甲制取氨气 B．用装置乙吸收氨气，并防止倒吸 C．用装置丙稀释浓硫酸 D．用装置丁除去CO2中的HCl 解析：选B　A项实验室用装置甲制取氨气，试剂应是氢氧化钙和氯化铵；C项不能用量筒稀释溶液；D项应选用饱和NaHCO3溶液。‎ ‎3．选用如图所示仪器中的两个或几个(内含物质)组装成实验装置，以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2，下列说法正确的是(　　)‎ A．按气流从左向右流动，连接装置的正确顺序是afecdb B．丁中溶液褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中生成CO2‎ C．丙中品红溶液褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中生成CO2‎ D．丁和丙中溶液都褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中有CO2生成 解析：选A　检验木炭与浓硫酸反应的生成物中含有CO2，需排除SO2的干扰，再通入澄清石灰水中，洗气装置中导管长进短出，A正确；用酸性KMnO4溶液除去SO2后还应再通入品红溶液，检验SO2是否已被除尽，否则结论不可靠，B、C、D三项均不正确。‎ ‎4．某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性，所用装置(数量可满足需要，不含制气装置)如下，下列说法正确的是(　　)‎ A．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为dacbe B．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为dabae C．装置e的主要用途是制备NaClO D．若实验中使用到装置c且布条褪色，则说明湿润的氯气有漂白性 解析：选B　为确定氯气有无漂白性，需要进入到装置b中的氯气中不含HCl及水蒸气，故应先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气，为防止装置e中水蒸气进入装置b中，在装置b、e之间还应加装一个装置a，尾气用NaOH溶液吸收，A、C错误，B正确；由装置b中现象可判断Cl2有无漂白性，湿润有色布条褪色是因氯气与水反应生成的HClO引起的，D错误。‎ ‎5．用如图所示装置进行下列实验，将分液漏斗中溶液X加入圆底烧瓶中与Y反应，对试管B中现象描述不正确的是(　　)‎ 选项 X溶液 固体Y Z溶液 现象 A ‎70%H2SO4‎ Na2SO3 ‎ H2S溶液 产生浑浊 B 浓氨水 CaO 酚酞试剂 溶液变红 C 盐酸 大理石 Na2SiO3‎ 溶液 出现白色 沉淀 D 浓盐酸 MnO2‎ NaOH 溶液 黄绿色气 体被吸收 解析：选D　Na2SO3和H2SO4反应生成SO2，通入H2S溶液中，生成S，出现浑浊，选项A现象正确；浓氨水滴入CaO中，产生NH3，通入酚酞试剂中，溶液变红，选项B现象正确；盐酸与大理石反应生成CO2，通入Na2SiO3溶液中生成硅酸沉淀，选项C现象正确；浓盐酸与MnO2需加热才能反应，选项D不正确。‎ ‎6.将硅、铁物质的量均为1 mol 的某种硅铁合金粉末分别与下列溶液充分反应(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。‎ ‎7.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　)‎ 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的物质 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作成阴极显示管、储氢材料 A. 石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D．上述三种物质与浓硝酸都能发生反应，但反应产物不同 解析　石墨烯作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件下与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。‎ ‎8.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：‎ SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑‎ B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol电子 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　步骤①的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；步骤②③中每生成或反应1 mol Si，转移2 mol电子，B错误；硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，C错误；D正确。‎ ‎9．化学与社会、技术、环境、生活密切相关，下列有关说法中错误的是(　　)‎ A．石油裂解、煤的干馏和纳米银粒子的聚集都是化学变化 B．天然气、沼气都是比较清洁的能源，它们的主要成分都是烃类 C．碘酒、84消毒液、75%的酒精都可用于消毒 D．高纯硅广泛应用于太阳能电池和计算机芯片 解析：选A　纳米银粒子的聚集是物理变化，A项错误；天然气、沼气的主要成分都是甲烷，它们都是比较清洁的能源，B项正确；碘酒、84消毒液、75%的酒精都可用于消毒，C项正确；高纯硅广泛应用于太阳能电池和计算机芯片，D项正确。‎ ‎10．下列有关说法正确的是(　　)‎ A．在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解 B．Fe(OH)3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象 C．H2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥 D．SiO2既能和氢氧化钠溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物 解析：选C　A项，Na2CO3固体在酒精灯加热条件下，不分解，错误；B项，Fe(OH)3胶体呈红褐色，错误；C项，H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥，正确；D项，由于SiO2与氢氟酸反应不能生成盐，所以SiO2是酸性氧化物而不是碱性氧化物，错误。‎ ‎11．下列说法正确的数目是 ‎①二氧化硅具有良好的半导体特性，故而可用作光导纤维 ‎②硅酸钠为盐，非碱类物质，故可用玻璃瓶盛装 ‎③高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸 ‎④硅溶于氢氧化钠溶液，只有水作氧化剂，NaOH既非氧化剂也非还原剂 A．1 B．2 C．3 D．4‎ 解析：选A　二氧化硅不导电，①错误；硅酸钠为盐，非碱类物质，故不可用带玻璃塞得玻璃瓶盛装，②错误；碳酸酸性强于硅酸，③错误；硅与氢氧化钠溶液反应的实质是：Si +4H2O ==H4SiO4 + 2H2↑ H4SiO4 + NaOH == Na2SiO3 + 3H2O，氢氧化钠既不做还原剂也不做氧化剂，④正确。‎ ‎12．我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．反应①的产物中含有水 B．反应②中只有碳碳键形成 C．汽油主要是C5～C11的烃类混合物 D．图中a的名称是2甲基丁烷 解析：选B　反应①是CO2与H2反应生成了CO，根据元素守恒可推断有H2O生成，A项正确；反应②是CO与H2反应生成(CH2)n，(CH2)n中还含有碳氢键，B项错误；由示意图可知，汽油的主要成分是C5～C11的烃类混合物，C项正确；根据a的球棍模型，可得其结构简式为CH3CH(CH3)CH2CH3，系统名称为2甲基丁烷，D项正确。‎ ‎13．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：选B　A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，D项，Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。‎ ‎14．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________(填选项字母)。‎ 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__________(填选项字母)。‎ 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 ‎15.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 ‎16．媒体曾报道江苏肯德基连锁店在煎炸中添加滤油粉的情况，经卫生部门检测，滤油粉实质为食品级三硅酸镁。三硅酸镁为白色无味粉末，不溶于水和乙醇，易与无机酸反应。‎ 有关部门规定三硅酸镁样品中含水量不超过12.2%为优良级。某化学小组欲测定三硅酸镁的化学式(可用MgxSi3Oy·mH2O表示)，实验步骤如下：‎ 步骤一　取16.6 g 三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0 g。‎ 步骤二　另取 16.6 g 三硅酸镁样品，向其中加入足量100 mL 4 mol/L 的盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，得固体 9.0 g 。该固体为空间网状结构且熔沸点很高。‎ ‎(1)通过计算确定MgxSi3Oy·mH2O的化学式。‎ ‎(2)该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级？‎ ‎(3)写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式。‎ 解析　(1)由题意知步骤二中得到的固体为SiO2,9.0 g SiO2的物质的量为0.15 mol，样品中H2O的质量为16.6 g－13.0 g＝3.6 g，物质的量为0.2 mol。‎ 设16.6 g 三硅酸镁的物质的量为a。‎ MgxSi3Oy·mH2O～3SiO2～mH2O ‎1　　　　　　　　　3　　　　m a　　　　　　　0.15 mol　　0.2 mol 解得a＝0.05 mol，m＝4‎ MgxSi3Oy·mH2O的摩尔质量为＝332 g/mol 则24x＋28×3＋16y＋18×4＝332　①‎ 由化合物中各元素正负化合价代数和为零得2x＋4×3＝2y　②‎ 联立①②解得：x＝2，y＝8，‎ 所求化学式为Mg2Si3O8·4H2O。‎ ‎(2)样品中含水量为×100%≈21.7%＞12.2%，故样品不是优良级。‎ ‎(3)根据反应情况可写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式：‎ Mg2Si3O8·4H2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3↓＋3H2O。‎ 答案　(1)Mg2Si3O8·4H2O ‎(2)否 ‎(3)Mg2Si3O8·4H2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3↓＋3H2O