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（三）‎ ‎1．“生态文明，青山绿水”是我们发展的追求，下列对应关系不正确的是(　　)‎ 选项 环境问题 造成环境问题的主要物质 A 酸雨 二氧化硫 B 温室效应 二氧化碳 C 白色污染 二氧化硅 D 臭氧空洞 氟氯烃 解析：选C　造成酸雨的主要物质为二氧化硫，造成温室效应的主要气体为二氧化碳，造成白色污染的主要物质是聚乙烯材料，氟氯烃是形成臭氧空洞的主要污染物，综上所述，错误的是C。‎ ‎2．化学与生活、环境密切相关。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．竹炭具有超强的吸附能力，可用于吸收新装修房屋内的有害气体 B．研发使用高效电力能源汽车，减少雾霾污染以降低呼吸系统发病率 C．胶粒不能透过半透膜，血液透析利用半透膜将有害物质移出体外 D．碘酸钾具有较强的氧化性，在食盐中加入适量碘酸钾，可抗人体老化 解析：选D　竹炭具有疏松多孔的结构，有超强的吸附能力，能够吸收新装修房屋内的有害气体，净化空气，A项正确；研发使用高效电力能源汽车，可以减少石油、煤炭等化石能源的使用，进而减少雾霾污染以降低呼吸系统发病率，B项正确；胶粒能够透过滤纸但不能透过半透膜，血液透析利用半透膜将有害物质移出体外，C项正确；人体缺碘会造成甲状腺激素分泌不足，在食盐中加入适量碘酸钾的目的是补充碘元素，防治碘缺乏病，D项错误。‎ ‎3．在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有(　　)‎ A．CO和CH3OH　　　　　 B．CO2和H2O C．H2和CO2 D．CH3OH和H2‎ 解析：选A　从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH＋其他的反应物―→CH2===C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合时符合题意。‎ ‎4．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是(　　)‎ A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B．实验时，应先加热管式炉，再打开盛装稀硫酸的分液漏斗 C．为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D．该实验中制备氢气的装置也可用于氢氧化钠稀溶液与氯化铵固体反应制备氨气 解析：选C　本题制备晶体硅，H2＋SiHCl3Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行，装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的目的是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的目的是提供SiHCl3气体，因此在水浴中加热，故A错误；实验时应先通入氢气，目的是排除装置中的空气，防止发生危险，故B错误；硅不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液反应变红，可以鉴定是否含有铁单质，故C正确；用NaOH溶液制备氨气，需要加热或NaOH溶液为浓溶液，装置Ⅰ中没有加热装置，且NaOH溶液为稀溶液，因此此装置不能制备氨气，故D错误。‎ ‎5.某学生想利用如图装置(烧瓶位置不能移动)收集下列气体：‎ ‎①H2　②Cl2　③NH3　④O2　⑤CH4‎ ‎⑥NO　⑦NO2　⑧SO2　⑨HCl 下列操作正确的是(　　)‎ A．在烧瓶中充满水，由b进气收集④⑥‎ B．在烧瓶中充满水，由a进气收集①③⑤⑥⑦‎ C．烧瓶是干燥的，由b进气收集②④⑥⑦⑧⑨‎ D．烧瓶是干燥的，由a进气收集①③⑤‎ 解析：选D　在烧瓶中充满水，由b进气只能用来洗气，不能用来收集气体，故A错误；在烧瓶中充满水，由a进气收集不溶于水的气体，为①④⑤⑥，而其他气体与水反应或溶于水，故B错误；从b进应是密度比空气大的气体，可收集②④⑦⑧，NO不能用排空气法收集，故C错误；从a进气应是密度比空气小的气体，可收集①③⑤，故D正确。‎ ‎6．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。‎ ‎7.近年来,有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。下列有关硅及其化合物的描述正确的是(　 　)‎ A.硅单质常用于半导体和光导纤维 B.硅单质常温下性质稳定,自然界中硅元素主要以游离态存在 C.二氧化硅既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,是两性氧化物 D.玻璃、水泥和陶瓷均为传统无机非金属材料 解析:硅单质不能用于光导纤维,A错误;自然界中无单质硅存在,B错误;二氧化硅与氢氟酸反应,生成的SiF4不是盐,故二氧化硅不是两性氧化物,C错误。‎ ‎8.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示:‎ 容器Ⅰ中进行的反应为 ‎①Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g);‎ 容器Ⅱ中进行的反应为 ‎②SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl。‎ 下列说法正确的是( 　)‎ A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3‎ C.反应①和②中HCl均作氧化剂 D.反应①和②互为可逆反应 解析:该工艺流程中HCl气体可循环使用;分离Si与 SiHCl3可用过滤的方法;反应②中HCl是生成物,是氧化产物;反应①、②不在同一条件下进行,不互为可逆反应。‎ ‎9.歌曲《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,近年来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:根据化合物中元素正负化合价的代数和为0可得,x=6,故D项正确;硅酸盐用氧化物形式表示时,书写顺序为:活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示为 BaO·CuO·2SiO2,故A项正确;BaCuSi2O6性质较稳定,不容易脱色,故B项正确。‎ ‎10.平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20 ℃能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．石墨烯是能导热的金属材料 B．铝合金是密度较小的金属材料 C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料 D．新型材料种类多、用途广 解析：选A　石墨烯是无机非金属材料，A错误；铝合金是密度较小的金属材料，B正确；石墨烯可制作－20 ℃能发热4 h的服饰，能耐低温，C正确；新型材料种类多、用途广，D正确。‎ ‎11．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(　　)‎ A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应 B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸 C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应 D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的 解析：选A　CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。‎ ‎12．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。‎ ‎13.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。‎ ‎14．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。‎ ‎15.单质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(反应温度为450~500 ℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。如图所示是实验室制备四氯化硅的装置图:‎ 相关信息如下:‎ ‎①四氯化硅遇水极易水解;‎ ‎②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;‎ ‎③有关物质的部分物理常数见下表:‎ 物质 SiCl4‎ BCl3‎ AlCl3‎ FeCl3‎ PCl5‎ 沸点/℃‎ ‎57.7‎ ‎12.8‎ ‎315‎ 熔点/℃‎ ‎-70.0‎ ‎-107.2‎ 升华温度/℃‎ ‎180‎ ‎300‎ ‎162‎ 请回答下列问题。‎ ‎(1)装置A中g管的作用是  　; 装置C中的试剂是　　　　　。 ‎ ‎(2)甲方案:f接装置Ⅰ;乙方案:f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处,请你分别评价后填写下表。‎ 方案 优点 缺点 甲 乙 ‎(3)在上述(2)的评价基础上,请你设计一个合理方案并用文字表达:　 。 ‎ ‎(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为  　。 ‎ ‎【答案】(1)平衡压强,使液体从分液漏斗中顺利流下　浓硫酸 ‎(2)‎ 方案 优点 缺点 甲 ‎　①‎ ‎　①‎ 收集产品的导管粗,不会堵塞导管 ‎　②冷凝产品,减少产品损失 空气中的水蒸气会进入产品收集装置,使四氯化硅水解 ‎　②尾气没有处理,污染环境 乙 ‎　①有尾气处理装置,注重环保 ‎　②避免空气中的水蒸气进入装置 ‎　①产品易堵塞导管 ‎　②没有冷凝装置,产品易损失 ‎(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j ‎(4)SiCl4+2H2Si+4HCl ‎[解析] (1)g管使分液漏斗与烧瓶连通,使浓盐酸顺利滴下。由信息知,四氯化硅遇水极易水解,故需除去氯气中的水蒸气。B盛放饱和食盐水用来除去氯气中的氯化氢气体,C盛放浓硫酸用来干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化,如果收集产品的导管太细,易堵塞导管;制取的四氯化硅需要冷凝;由于尾气中含有氯气,要设置尾气处理装置,四氯化硅易水解,要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案即可。‎ ‎16．2010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________(填选项字母)。‎ 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______(填选项字母)。‎ 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