高考化學一輪復習 課時規(guī)范練15 含硅礦物與信息材料（含解析）蘇教版-蘇教版高三化學試題

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1、課時規(guī)范練15　含硅礦物與信息材料 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分,每小題只有一個選項符合題目要求) 1.(2019浙江嵊州一中月考)有些科學家提出硅是“21世紀的能源”,這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列有關硅的說法中,不正確的是(　　)。 A.高純度的硅廣泛用于制造計算機芯片 B.硅可由二氧化硅還原制得 C.低溫時,硅與水、空氣和酸不反應,但能與氫氟酸反應 D.自然界中硅的儲量豐富,自然界中存在大量的單質(zhì)硅 答案:D 解析:硅在自然界中全部以化合態(tài)形式存在,D項錯誤。 2.(2019

2、河南南陽第一中學模擬)下列說法正確的是(　　)。 A.陶瓷、玻璃、水晶、瑪瑙的主要成分都是硅酸鹽 B.SiO2和CO2都是酸性氧化物,不能與酸反應 C.氫氟酸不能存放在帶有橡皮塞的玻璃瓶中 D.將SO2氣體依次通過NaHCO3溶液、硅酸鈉溶液可以證明酸性強弱順序:H2SO4>H2CO3>H2SiO3 答案:C 解析:水晶和瑪瑙的主要成分是二氧化硅,不屬于硅酸鹽,A錯誤;二氧化硅能與HF反應,B錯誤;氫氟酸能腐蝕玻璃,不能盛放在玻璃瓶中,一般盛在塑料瓶中,C正確;正確的操作為二氧化硫通入碳酸氫鈉溶液中反應生成二氧化碳,二氧化碳再與硅酸鈉溶液反應生成硅酸,D錯誤。 3.將足量CO2氣

3、體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后加熱蒸干,再在高溫下充分灼燒,最后所得的固體物質(zhì)是(　　)。 A.SiO2 B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.Na2SiO3 答案:D 解析:將足量CO2氣體通入水玻璃中,發(fā)生反應:2CO2+Na2SiO3+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3;加熱蒸干,高溫灼燒時發(fā)生反應:H2SiO3H2O+SiO2;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,各反應物之間存在如下關系:H2SiO3~2NaHCO3,H2SiO3~SiO2,2NaHCO3~Na2CO3~SiO

4、2~Na2SiO3,由上述關系可知,最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3。 4.硅是構(gòu)成無機非金屬材料的一種主要元素,下列有關硅化合物的敘述錯誤的是(　　)。 A.氮化硅是一種新型無機非金屬材料,其化學式為Si3N4 B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔點高,可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承 C.光導纖維是一種新型無機非金屬材料,主要成分為SiO2 D.二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其晶體中硅原子和硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶2 答案:D 解析:在氮化硅中N元素為-3價,Si元素為+4價,則化學式為Si3N4,A項正確;碳化硅(SiC)的硬度大,熔點高,可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承,B項正確;光導纖維的

5、主要成分為SiO2,C項正確;在SiO2晶體中,一個硅原子與周圍4個氧原子形成4個硅氧單鍵,硅原子與硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶4,D項錯誤。 5.下列說法正確的是(　　)。 A.高溫下,可在試管內(nèi)完成焦炭和石英砂制硅的反應 B.自然界中硅的儲量豐富,自然界中存在大量的單質(zhì)硅 C.現(xiàn)代海戰(zhàn)通過噴放液體SiCl4(極易水解)和液氨可產(chǎn)生煙幕,其主要成分是NH4Cl D.從燃煤煙道灰中(含GeO2)提取半導體材料單質(zhì)鍺(Ge),不涉及氧化還原反應 答案:C 解析:試管成分含有二氧化硅,高溫條件下可以和焦炭反應,A項錯誤;硅屬于親氧元素,在自然界中硅以化合態(tài)存在,B項錯誤;SiCl4(極易水

6、解)水解后生成硅酸和氯化氫,氯化氫易與氨氣反應生成氯化銨固體,C項正確;由GeO2提取半導體材料單質(zhì)鍺(Ge),有元素化合價的升降,是氧化還原反應,D項錯誤。 6.(2019廣西賀州平桂高級中學高三檢測)能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是(　　)。 A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2難溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀 C.高溫下SiO2與碳酸鹽反應生成CO2 D.HCl通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體,氯化氫通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀 答案:B 解析:氧化物的溶解性與相應酸的酸性無必然聯(lián)系,A錯誤;CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀,說明硅酸的酸性比常見

7、的弱酸碳酸更弱,B正確;高溫下SiO2與碳酸鹽反應生成CO2,是因為高溫下硅酸鹽更穩(wěn)定,不能說明硅酸是弱酸,C錯誤;氯化氫通入可溶性硅酸鹽溶液中生成硅酸沉淀,因為鹽酸是強酸,只能證明硅酸的酸性比鹽酸弱,但不能證明硅酸酸性比碳酸弱,D錯誤。 7.水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領域,是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工藝流程: 下列說法正確的是(　　)。 A.稻殼灰價格低廉,且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值 B.操作A與操作B完全相同 C.該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變 D.反應器中發(fā)生的復分

8、解反應為SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 答案:A 解析:稻殼灰來源廣泛價格低廉,活性炭具有吸附性,有較高的經(jīng)濟價值,A項正確;操作A為過濾,操作B為蒸發(fā)濃縮,是兩種不同的操作,B項錯誤;二氧化硅中,硅元素的化合價是+4價,硅酸鈉中,硅元素的化合價是+4價,所以該流程變化中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變,C項錯誤;由復分解反應的概念可知,反應SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O不屬于復分解反應,D項錯誤。 8.由二氧化硅制高純硅的流程如下,下列判斷中錯誤的是(　　)。 A.反應①②③均屬于氧化還原反應 B.H2和HCl均可循環(huán)利用 C.SiO2是一種堅硬難熔的固體

9、 D.SiHCl3摩爾質(zhì)量為135.5 g 答案:D 解析:反應①為SiO2+2CSi+2CO↑,反應②為Si+3HClSiHCl3+H2,反應③為SiHCl3+H2Si+3HCl,均為氧化還原反應,A項正確;反應②生成的H2可在反應③中利用,反應③中生成的HCl可用于反應②,故B項正確;C項正確;摩爾質(zhì)量的單位是g·mol-1,D項錯誤。 9.化合物A、B、C、D各由兩種元素組成,甲、乙、丙是由三種短周期元素組成的單質(zhì)。這些化合物與單質(zhì)之間存在下圖所示關系(C是一種有機物),以下結(jié)論不正確的是(　　)。 A.上述轉(zhuǎn)化關系所涉及的化合物中有一種是酸性氧化物 B.甲、乙、丙三種單質(zhì)

10、的晶體一定是分子晶體 C.上圖所示的五個轉(zhuǎn)化關系中,有三個涉及化合反應 D.上圖所示的五個轉(zhuǎn)化關系均涉及氧化還原反應 答案:B 解析:由單質(zhì)甲能與有機物C反應生成A與B,甲可與單質(zhì)乙反應生成A,A繼續(xù)與乙反應生成D,可推出甲、乙、丙分別為O2、碳、H2,A、B、D分別為CO2、H2O、CO,進而可判斷A、C、D項正確;B項中乙(碳)形成的單質(zhì)不是分子晶體,錯誤。 10.蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成。現(xiàn)取一份蛇紋石試樣進行實驗。首先將其溶于過量的鹽酸,過濾后,在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH溶液至過量。下列敘述不正確的是(　　)。 A.沉淀X的成分是S

11、iO2 B.將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液后過濾,可得到紅色顏料Fe2O3 C.在溶液Y中加入過量的NaOH溶液,過濾得到沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2 D.溶液Y中的陽離子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+ 答案:B 解析:向蛇紋石試樣中加入過量的鹽酸,其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2+、Al3+、Fe3+和H+的溶液Y,而SiO2不溶解,形成沉淀X,溶液Y中加入過量NaOH溶液,將得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀,A、C、D項正確;將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液,其中的Al2O3和SiO2溶解,而MgO和Fe2O3不

12、溶解,形成沉淀,B項錯誤。 二、非選擇題(本題共4個小題,共50分) 11.(10分)含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導體材料,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導纖維,C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。 (1)B元素的原子最外層電子數(shù)與A相同,其相對原子質(zhì)量比A小,則B在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　。? (2)寫出易與C發(fā)生反應的酸與C反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)將C與純堿混合,高溫熔融時發(fā)生化學反應生成D,同時還生成B的最高價氧化物E:將全部的E與全部的D在足量的水中混合后,又發(fā)生化學反應生成含A的化合物F。

13、 ①寫出生成D的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②要將純堿高溫熔化,下列坩堝中不可選用的是　 。? A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝 C.鐵坩堝 D.瓷坩堝 ③將過量E通入D的溶液中發(fā)生反應的化學方程式是?　 。 (4)100 g C與石灰石的混合物在高溫下充分反應后,生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分數(shù)是　　　　　　。? 答案:(1)第2周期第ⅣA族 (2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O (3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑?、贏BD ③Na2SiO3+2CO2+2H2O2N

14、aHCO3+H2SiO3↓ (4)50% 解析:(1)A元素單質(zhì)可作半導體材料,含A元素的某化合物是制造光導纖維的原料,可知A為硅元素,C為SiO2,D為Na2SiO3。比硅相對原子質(zhì)量小的同族元素B為碳。(2)C為SiO2,能與SiO2反應的酸只有氫氟酸。(3)SiO2與Na2CO3高溫下反應生成Na2SiO3和CO2,含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應,故不能用A、B、D項中的坩堝熔融Na2CO3。過量CO2通入Na2SiO3溶液中生成的物質(zhì)是NaHCO3而不是Na2CO3。(4)可能的反應有CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑和

15、CaCO3CaO+CO2↑,n(CaCO3)與n(CO2)的關系為n(CaCO3)=n(CO2),11.2LCO2氣體的物質(zhì)的量=11.2L22.4L·mol-1=0.5mol,m(CaCO3)=0.5mol×100g·mol-1=50g,樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù):50g100g×100%=50%。 12.(14分)二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒,與水接觸易水解,沸點8.2 ℃。在銅催化作用下,HCl與硅在250~260 ℃條件下反應可以制得SiH2Cl2。 (1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料,選用A裝置制取HCl,利用了濃硫酸的　　　　性。? (2)

16、D裝置中生成二氯二氫硅的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)按照氣體流向從左到右,制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序為a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填儀器接口的字母,其中裝置C用到兩次)。 (4)按從左到右的順序,前面裝置C中裝的藥品為　　　　,后面裝置C的作用為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)反應除生成二氯二氫硅之外,還會生成H2和　　　　　、　　　　　　　。? (6)新的制取SiH2Cl2方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃條件下反應生成SiCl4

17、,然后再與HCl在250~260 ℃條件下反應,可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反,結(jié)果會?? (用化學方程式表示)。 答案:(1)吸水 (2)Si+2HClSiH2Cl2 (3)d　e　f　g　b　c　d (4)P2O5或CaCl2　尾氣處理和防止空氣中的水蒸氣進入B中 (5)SiCl4　SiHCl3 (6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl) 解析:(1)濃硫酸吸水放熱使?jié)恹}酸揮發(fā)逸出HCl;(2)利用原子守恒法配平;(3)A裝置制取HCl,連接C裝置干燥,從f進入D中反應,SiH2Cl2從g處導出,在B裝置中收集,

18、SiH2Cl2密度比空氣大,導氣管應長進短出,為防止空氣中的水蒸氣進入B中以及吸收多余的SiH2Cl2防止污染空氣,則應在B后接干燥管;(4)前面的C裝置是干燥氯化氫氣體,應選酸性或中性干燥劑,后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水蒸氣進入B中;(5)由碳能生成CCl4、CHCl3、CH2Cl2等,聯(lián)想到Si能生成SiCl4、SiHCl3等;(6)如果通入氣體次序相反,SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應,生成SiCl4、SiHCl3。 13.(12分)晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下: Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅; Ⅱ.粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl

19、3:Si+3HClSiHCl3+H2; Ⅲ.SiHCl3與過量H2在1 100 ℃條件下反應制得純硅。已知SiHCl3能與H2O劇烈反應,在空氣中易自燃。 請回答下列問題: (1)第Ⅰ步制備粗硅的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)粗硅與HCl反應完全后,經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6 ℃)和HCl(沸點-84.7 ℃),提純SiHCl3采用的方法為　　　　　　　　。? (3)用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去): ①裝置B中的試劑是　　　　,裝置C中的燒瓶需要加熱,其目

20、的是　 。 ②反應一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　,裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　。? ③為保證制備純硅實驗的成功,操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性,控制好反應溫度以及　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì),將試樣用稀鹽酸溶解,取上層清液后需再加入的試劑是　　　　(填字母)。? a.碘水　b.氯水　c.NaOH溶液　d.KSCN溶液　e.Na2SO3溶液 答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑ (2)蒸餾 (3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　SiH

21、Cl3+H2Si+3HCl ③排盡裝置中的空氣?、躡d 解析:(1)高溫下,SiO2和C反應生成Si和CO,反應的化學方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。 (2)根據(jù)這幾種物質(zhì)沸點不同,可以采用蒸餾的方法分離。 (3)①為防止SiHCl3與H2O反應,需要干燥劑干燥氫氣,濃硫酸具有吸水性且不和氫氣反應,所以可以作干燥劑;升高溫度能使SiHCl3汽化,從而使SiHCl3和氫氣在D中反應。 ②D中發(fā)生反應SiHCl3+H2Si+3HCl,Si為固態(tài),所以看到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成。 ③為防止SiHCl3與空氣中O2反應,需要排盡裝置中的空氣。 ④向溶液中加入強氧化劑,然后加入KSC

22、N溶液檢驗鐵離子,氯水具有強氧化性,故選b、d。 14.(14分)某實驗小組設計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅氣體產(chǎn)物的成分進行探究。 已知:PdCl2溶液可用于檢驗CO,反應的化學方程式為CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末,使溶液變渾濁)。 (1)實驗時要通入足夠長時間的N2,其原因是??　 。? (2)裝置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　。? (3)裝置C、D中所盛試劑分別為　　　　　　　　、　　　　　　,若裝置C、D中溶液均變渾濁,且經(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等,則該反應的化學方程式為　 。 (4)該裝置的缺點是　

23、。? (5)資料表明,上述反應在焦炭過量時會生成副產(chǎn)物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反應后收集到標準狀況下的氣體13.44 L,假定氣體產(chǎn)物只有CO,固體產(chǎn)物只有Si和SiC,則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為　　　　。? (6)設計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強:??　 。? 答案:(1)用氮氣將裝置中的空氣排盡,避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對實驗產(chǎn)生干擾 (2)作安全瓶,防止倒吸 (3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2+4C2CO2↑+2CO↑+3Si (4)沒有尾氣吸收裝置 (5)2∶1 (6)向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體,溶液變渾濁,證明

24、碳酸酸性強于硅酸 解析:(1)碳與二氧化硅反應要在高溫下進行,而高溫下碳與空氣中氧氣反應,所以實驗時要將裝置中的空氣排盡。 (2)根據(jù)裝置圖可知,B裝置可以作安全瓶,防止倒吸。 (3)根據(jù)元素守恒,碳與二氧化硅反應可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳,所以C裝置用來檢驗有沒有二氧化碳,D裝置用來檢驗一氧化碳;若裝置C、D中溶液均變渾濁,說明生成的氣體中既有二氧化碳又有一氧化碳,根據(jù)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等和元素守恒可寫出化學方程式。 (4)一氧化碳有毒,不能排放到空氣中,而該裝置沒有尾氣吸收裝置。 (5)18gSiO2物質(zhì)的量=18g60g·mol-1=0.3mol,8.4g焦炭物質(zhì)的量=8.4g12g·mol-1=0.7mol,充分反應后收集到標準狀況下的氣體13.44L,氣體物質(zhì)的量=13.44L22.4L·mol-1=0.6mol,假定氣體產(chǎn)物只有CO,固體產(chǎn)物只有Si和SiC,SiO2+2C2CO↑+Si,Si+CSiC,依據(jù)化學方程式計算可得Si與SiC物質(zhì)的量之比為2∶1。 (6)驗證碳酸、硅酸的酸性強弱,可將CO2氣體通入硅酸鈉溶液,若生成硅酸沉淀,則說明碳酸酸性強于硅酸。