2019高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 課時(shí)作業(yè)10 碳、硅及無機(jī)非金屬材料 新人教版.doc

課時(shí)作業(yè)10碳、硅及無機(jī)非金屬材料一、選擇題1下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是()ACO2、SiO2對應(yīng)的含氧酸分別是H2CO3、H2SiO3B常溫下CO2和SiO2均能與Na2CO3溶液反應(yīng)CCO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物DCO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的解析：CO2、SiO2均為酸性氧化物，對應(yīng)的酸分別是H2CO3、H2SiO3；CO2與Na2CO3溶液在常溫下發(fā)生反應(yīng)，但SiO2只有在高溫條件下才與Na2CO3固體發(fā)生反應(yīng)；CO2由分子構(gòu)成，SiO2由硅、氧原子按12比例構(gòu)成。故正確答案為A。答案：A2下列離子方程式的書寫正確的是()A水玻璃中通入過量二氧化碳：Na2SiO3CO2H2O=2NaCOH2SiO3B澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCOC硅與氫氟酸的反應(yīng)：Si4H4F=SiF42H2D二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO22OH=SiOH2O解析：Na2SiO3是強(qiáng)電解質(zhì)，應(yīng)拆成Na、SiO，且應(yīng)生成HCO，A錯(cuò)；B項(xiàng)正確寫法是CO2OH=HCO；C項(xiàng)，氫氟酸是弱酸，不能拆分成H和F。答案：D3下列除雜方法正確的是()ASiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可以加入足量NaOH溶液然后過濾除去BCO2中含有CO雜質(zhì)，可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱CCO2中含有HCl雜質(zhì)，可以通過盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶DNa2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì)，可以通入足量的CO2，然后過濾解析：A項(xiàng)，SiO2、Al2O3均與NaOH反應(yīng)；C項(xiàng)，Na2CO3溶液也吸收CO2；D項(xiàng)，CO2與Na2CO3溶液也反應(yīng)。答案：B4下列變化中，不能一步實(shí)現(xiàn)的是()ANa2SiO3H2SiO3 BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3 DSiO2Na2SiO3解析：Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不與H2O反應(yīng)，故不能一步轉(zhuǎn)化為H2SiO3。答案：C5蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成。現(xiàn)取一份蛇紋石試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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SiO2B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Fe2O3C在溶液Y中加入過量的NaOH溶液，過濾得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2D溶液Y中的陽離子主要是Mg2、Al3、Fe3、H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溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B錯(cuò)誤。答案：B6下列溶液中通入大量的CO2氣體一定會產(chǎn)生渾濁的是()氯化鈣溶液 澄清的石灰水碳酸鈉溶液 偏鋁酸鈉溶液硅酸鈉溶液 次氯酸鈣溶液A BC D解析：本題考查CO2的性質(zhì)，常見酸酸性強(qiáng)弱的比較。HCl是強(qiáng)酸，H2CO3是弱酸，CO2氣體通入氯化鈣溶液中不會生成碳酸鈣沉淀，不符合題意；少量CO2氣體通入澄清的石灰水中會生成碳酸鈣沉淀，CO2過量時(shí)生成能溶于水的碳酸氫鈣，不符合題意；CO2與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉，不一定會產(chǎn)生渾濁，不符合題意；CO2氣體通入偏鋁酸鈉溶液中，會生成氫氧化鋁沉淀，符合題意；H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3的，CO2通入硅酸鈉溶液中，會生成H2SiO3沉淀，符合題意；H2CO3的酸性比HClO的酸性強(qiáng)，CO2通入次氯酸鈣溶液中，生成碳酸鈣，CO2過量時(shí)生成能溶于水的碳酸氫鈣，不符合題意。綜上所述，通入大量的CO2氣體一定會產(chǎn)生渾濁的是。答案：C7下列說法中正確的是()A單質(zhì)氧化物酸或堿鹽，硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化B若a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系C二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D青花瓷胎體的原料為高嶺土Al2Si2O5(OH)4，若以氧化物形式可表示為Al2O3SiO2H2O解析：本題考查硅及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化。A項(xiàng)，Si與O2反應(yīng)生成SiO2，SiO2不與H2O反應(yīng)，“氧化物酸或堿”不能實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，bc，ca均不能通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化碳和二氧化硅都屬于酸性氧化物，都能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和水，正確；D項(xiàng)，硅酸鹽可以用氧化物的形式表示，Al2Si2O5(OH)4可表示為Al2O32SiO22H2O，錯(cuò)誤。答案：C8如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是()ASiO2屬于兩性氧化物B盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞C硅膠吸水后可重復(fù)再生D圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應(yīng)解析：SiO2是酸性氧化物，A錯(cuò)誤；Na2CO3溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞，B錯(cuò)誤；題圖中有的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應(yīng)，例如SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案：C9金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式為SiO23CSiC2CO，下列有關(guān)說法中正確的是()A該反應(yīng)中的氧化劑是SiO2，還原劑是CB該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12C該反應(yīng)中每生成1 mol SiC轉(zhuǎn)移12 mol電子D該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是SiC、氧化產(chǎn)物是CO，其物質(zhì)的量之比為12解析：反應(yīng)產(chǎn)物SiC中Si、C的化合價(jià)分別為4、4，所以SiO2既不是氧化劑，也不是還原劑；碳元素從0價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)?價(jià)(SiC)和2價(jià)(CO)，其中CO是氧化產(chǎn)物，SiC是還原產(chǎn)物，兩者的物質(zhì)的量之比為21；根據(jù)化學(xué)方程式，知該反應(yīng)中每生成1 mol SiC，轉(zhuǎn)移4 mol電子。答案：D10高純度晶硅是典型的無機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場“革命”。它可以按下列方法制備：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純)下列說法正確的是()A步驟的化學(xué)方程式為SiO2CSiCO2B步驟中生成或消耗1 mol Si，轉(zhuǎn)移2 mol電子C二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，而硅不能與氫氟酸反應(yīng)DSiHCl3(沸點(diǎn)33.0 )中含有少量的SiCl4(沸點(diǎn)67.6 )，可通過蒸餾提純SiHCl3解析：應(yīng)生成CO，A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4 mol，B錯(cuò)誤；Si也能與HF反應(yīng)，C錯(cuò)誤。答案：D11某合金材料含鐵和硅，研磨后取等量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀NaOH溶液中，放出等量的H2，則該材料中鐵和硅的關(guān)系正確的是()A物質(zhì)的量之比為11 B物質(zhì)的量之比為12C質(zhì)量之比為41 D質(zhì)量之比為21解析：合金材料(含鐵和硅)分別投入足量稀鹽酸、足量的稀NaOH溶液中，發(fā)生的反應(yīng)為Fe2HCl=FeCl2H2、Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。由題意可知，等量的合金材料樣品分別與足量稀鹽酸、足量的稀NaOH溶液反應(yīng)，放出等量的H2，則有n(Fe)2n(Si)，即n(Fe)/n(Si)21，從而可知m(Fe)/m(Si)(256)(128)41。答案：C12水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)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原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jià)發(fā)生改變D反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析：A項(xiàng)，稻殼灰來源廣泛價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；B項(xiàng)，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SiO2中，硅元素的化合價(jià)是4價(jià)，Na2SiO3中，硅元素的化合價(jià)是4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯(cuò)誤。答案：A二、非選擇題13硅是帶來人類文明的重要元素之一，在從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有：SiO22CSi(粗)2CO、SiO23CSiC2CO。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為11，則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為_。(2)工業(yè)上制取純硅和氮化硅的方法如下：其中NH中各元素的化合價(jià)與NH3中的相同。請回答下列問題(各元素用相應(yīng)的元素符號表示)：a整個(gè)制備過程中必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_。H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是_。b圖示、的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是_。c在反應(yīng)中，3 mol Si(NH2)4在高溫下分解可得1 mol氮化硅粉末和8 mol NH3，則氮化硅的化學(xué)式為_。(3)工業(yè)上還可以在二氧化碳氛圍中利用金屬鈉還原二氧化硅在較低的溫度下得到硅，同時(shí)生成一種鹽X。寫出此種方法制備硅的化學(xué)反應(yīng)方程式_。(4)常溫下，SiCl4為液態(tài)，沸點(diǎn)為57.6 ，在空氣中產(chǎn)生白色煙霧。制備高純度硅的中間產(chǎn)物SiCl4中溶有液態(tài)雜質(zhì)，若要得到高純度SiCl4，應(yīng)采用的方法是_；用化學(xué)方程式及必要文字解釋SiCl4在空氣中產(chǎn)生白色煙霧的原因?yàn)開。解析：本題以硅及其化合物為載體，考查元素化合物的知識，意在考查考生應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力。(1)根據(jù)反應(yīng)SiO22CSi(粗)2CO，SiO23CSiC2CO，生成1 mol Si需C為2 mol、SiO2為1 mol，生成1 mol SiC需C為3 mol、SiO2為1 mol，產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為11時(shí)，參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為52。(2)a.化學(xué)方程式為SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2。b.反應(yīng)是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)是硅單質(zhì)與Cl2反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。c.由質(zhì)量守恒可知3 mol Si(NH2)4在高溫下分解可得1 mol Si3N4和8 mol NH3。(3)在二氧化碳氛圍中通過利用金屬鈉來還原二氧化硅可在較低的溫度下得到硅，同時(shí)生成碳酸鈉，化學(xué)方程式為SiO24Na2CO2=2Na2CO3Si。(4)由SiCl4的沸點(diǎn)低的性質(zhì)可以選擇蒸餾的方法純化，但因?yàn)镾iCl4能夠水解，所以必須選擇無水(無水蒸氣)的環(huán)境進(jìn)行該操作；SiCl4在空氣中與水蒸氣反應(yīng)生成H2SiO3和HCl，產(chǎn)生白色煙霧。答案：(1)52(2)a.SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸；氧氣可能會氧化SiHCl3bcSi3N4(3)SiO24Na2CO2=2Na2CO3Si(4)干燥條件下蒸餾SiCl43H2O=H2SiO34HCl，產(chǎn)生白色煙霧14如圖是一些常見元素的單質(zhì)或化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(溶液中的水及部分反應(yīng)物或生成物未標(biāo)出)。A、E是空氣的兩種主要成分；反應(yīng)是在1 500 隔絕空氣的條件下發(fā)生的，其中生成物D是單質(zhì)。C是由兩種元素組成的新型材料，且和SiC具有相同的價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)，J是一種能引起溫室效應(yīng)的氣體，K是兩性化合物，反應(yīng)、用于工業(yè)上生產(chǎn)H。請回答下列問題：(1)A的電子式：_；I的化學(xué)式：_；H的化學(xué)式：_。(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_ _。(3)寫出反應(yīng)的離子方程式(J少量)：_。寫出反應(yīng)的離子方程式：_。(4)B和SiC的納米級復(fù)合粉末是新一代大規(guī)模集成電路理想的散熱材料，反應(yīng)是科學(xué)家研究開發(fā)制備該納米級復(fù)合材料的最新途徑。已知：B由Si及另外兩種元素組成，且Si與另外兩種元素的物質(zhì)的量之比均為14。請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。解析：本題主要考查了碳、硅、鋁、氮及其化合物的性質(zhì)，意在考查考生通過運(yùn)用相關(guān)化學(xué)知識，采用分析、綜合的方法，解決簡單化學(xué)問題的能力。根據(jù)已知信息可推測J為CO2，D為C(碳)，K為Al(OH)3，I為NaAlO2，F(xiàn)為NH3，E為O2，G為NO，H為HNO3，A為N2，結(jié)合(4)中信息知B為Al4SiC4，故C為AlN。(2)反應(yīng)為NH3的催化氧化反應(yīng)：4NH35O24NO6H2O。(3)反應(yīng)為向NaAlO2溶液中通入CO2的反應(yīng)，離子方程式為CO22AlO3H2O=2Al(OH)3CO；反應(yīng)為AlN在堿性溶液中的水解反應(yīng)，離子方程式為AlNH2OOH=AlONH3。(4)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4SiC42N24AlNSiC3C。答案：(1)NNNaAlO2HNO3(2)4NH35O24NO6H2O(3)CO22AlO3H2O=2Al(OH)3COAlNH2OOH=AlONH3(4)Al4SiC42N24AlNSiC3C15某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究。已知：PdCl2溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為COPdCl2H2O=CO22HClPd(產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長時(shí)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(yīng)的化學(xué)方程式為_。(4)該裝置的缺點(diǎn)是_ _。(5)資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過量時(shí)會生成副產(chǎn)物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：_。解析：(1)碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)前要通入足夠長時(shí)間的N2將裝置中的空氣排盡。(2)根據(jù)裝置圖可知，B裝置作安全瓶，防止倒吸。(3)碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成CO也可能生成CO2，所以C裝置用來檢驗(yàn)CO2，D裝置用來檢驗(yàn)CO，所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl2溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有CO2又有CO，由于兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO24C2CO22CO3Si。(4)CO有毒，不能直接排放到空氣中，而該裝置缺少尾氣吸收裝置吸收未反應(yīng)的CO。(5)n(SiO2)0.3 mol，n(C)0.7 mol，充分反應(yīng)后收集到0.6 mol氣體，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則有：SiO2 2C 2COSi0.3 mol 0.6 mol 0.6 mol 0.3 molSiCSiC1 1 10.1 mol 0.1 mol 0.1 mol故Si和SiC的物質(zhì)的量之比為0.2 mol0.1 mol21。(6)驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，將CO2氣體通入硅酸鈉溶液，發(fā)生反應(yīng)CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3，溶液變渾濁，說明酸性H2CO3>H2SiO3。答案：(1)將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣等對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾(2)作安全瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO24C2CO22CO3Si(4)缺少尾氣吸收裝置(5)21(6)向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸16三氯氫硅是制備多晶硅、單晶硅的重要原料。在加熱條件下，粗硅與氯化氫氣體反應(yīng)生成三氯氫硅，以下是實(shí)驗(yàn)室制備三氯氫硅的裝置示意圖：已知： 熔點(diǎn)()沸點(diǎn)()化學(xué)性質(zhì)SiHCl312633遇水強(qiáng)烈水解SiCl47058遇水強(qiáng)烈水解(1)儀器a的名稱是_。(2)裝置A中的試劑是_，其作用是_。(3)裝置B中的玻璃管內(nèi)裝有粗硅，加熱時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ _。(4)裝置C中冰水的作用是_ _，裝置D的干燥管中盛有堿石灰，其作用是_。(5)這種方法得到的SiHCl3中含有少量SiCl4，對SiHCl3進(jìn)行提純的操作方法是_ _。解析：本題考查化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)，意在考查考生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法和技能的掌握情況。(1)根據(jù)儀器a的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及在裝置圖中的位置可知，a為圓底燒瓶。(2)由表格中提供的信息可知，反應(yīng)物中不能混有水分，故裝置A是干燥裝置，對HCl氣體進(jìn)行干燥應(yīng)選用濃硫酸。(3)Si與HCl在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成SiHCl3和H2。(4)生成物SiHCl3的沸點(diǎn)低，以氣體的形式逸出，故用冰水使之冷卻液化；堿石灰的作用：吸收尾氣和防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入。(5)SiHCl3和SiCl4的沸點(diǎn)不同，可以采用蒸餾法進(jìn)行提純。答案：(1)圓底燒瓶(2)濃硫酸干燥HCl(3)Si3HClSiHCl3H2(4)冷卻生成物，使之液化吸收未反應(yīng)的HCl和空氣中的水蒸氣(5)蒸餾