2019屆高考化學總復習 專題3 從礦物到基礎材料 第三單元 含硅礦物與信息材料課后達標檢測 蘇教版.doc

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第三單元 含硅礦物與信息材料 [課后達標檢測] 一、選擇題 1．材料與化學密切相關(guān)，表中對應關(guān)系錯誤的是(　　) 選項 材料 主要化學成分 A 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B 大理石、石灰石 碳酸鈣 C 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D 沙子、石英 二氧化硅 解析：選A。剛玉和金剛石的成分分別是三氧化二鋁和碳；大理石和石灰石的主要成分都是碳酸鈣；普通玻璃和普通水泥都是常見的硅酸鹽材料；沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。 2．《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙粘土而為之”“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是(　　) A．沙子和粘土的主要成分為硅酸鹽 B．“燃薪舉火”使粘土發(fā)生了復雜的物理化學變化 C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦 D．粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料 解析：選A。沙子的主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬于硅酸鹽，A項錯誤。粘土燒制成瓦的過程中發(fā)生了復雜的物理化學變化，B項正確。由“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”可知，C項正確。粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料，D項正確。 3．(2018梧州一模)下列敘述正確的是(　　) A．利用高純硅可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能 B．CO、CO2均易與血紅蛋白結(jié)合而中毒 C．從SiO2制備高純Si的過程反應中只涉及置換反應 D．SiO2和H2O反應可直接制備H2SiO3 解析：選A。高純硅的其中一個用途就是制成光電池；CO2與血紅蛋白不結(jié)合；從SiO2制備高純Si的過程反應中還涉及化合反應；SiO2和H2O不反應。 4．昆侖玉的成分可簡單看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，則其用二氧化硅和金屬氧化物的形式可表示為(　　) A．CaOMgOSiO2H2O B．2CaO5MgO8SiO2H2O C．2CaOMgOSiO22H2O D．5CaO2MgO8SiO2H2O 解析：選B。根據(jù)硅酸鹽改寫成氧化物的要求和元素守恒，昆侖玉的氧化物形式可表示為2CaO5MgO8SiO2H2O。 5．某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素(　　) A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在 B．單質(zhì)常用作半導體材料和光導纖維 C．最高價氧化物不與任何酸反應 D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定 解析：選A。短周期非金屬元素最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)一半的是Si。硅在自然界中只以化合態(tài)形式存在。硅常用作半導體材料，SiO2是光導纖維的主要成分。SiO2雖然是酸性氧化物，但可以和HF反應。硅的非金屬性比碳弱，其氣態(tài)氫化物比甲烷活潑。 6．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：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3 B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO C．硅與氫氟酸的反應：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑ D．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 解析：選D。Na2SiO3是強電解質(zhì)，應拆成Na＋、SiO，且應生成HCO；B項正確寫法是CO2＋OH－===HCO；C項，氫氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。 7．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、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)生的反應為氧化還原反應 解析：選A。A項，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，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，二氧化硅中，硅元素的化合價是＋4價，硅酸鈉中，硅元素的化合價也是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，反應器中發(fā)生的反應為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反應沒有化合價的變化，屬于非氧化還原反應，錯誤。 8．將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是(　　) 解析：選D。CO2與KOH和Ca(OH)2都會反應，但存在著競爭，如果先與KOH反應，則反應后生成的K2CO3立即會與 Ca(OH)2反應生成CaCO3，因此，可以看成CO2先與Ca(OH)2反應，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步還要判斷CO2是先跟KOH反應還是先與生成的CaCO3反應，同樣可以采用假設法判斷，即如果先與CaCO3反應，則生成的Ca(HCO3)2又會與KOH反應，因此是先與KOH反應，此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變，當KOH反應完全，再與CaCO3反應，直至沉淀完全溶解，故選D。 9．在水玻璃中通入少量的CO2氣體，充分反應后加熱蒸干，再高溫充分灼燒，冷卻后所得的固體物質(zhì)為(　　) A．Na2SiO3 B．Na2SiO3與Na2CO3 C．SiO2與Na2CO3 D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3 解析：選A。通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3，高溫充分灼燒又發(fā)生反應：H2SiO3SiO2＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 10.將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個反應過程中的敘述不正確的是(　　) A．Oa段反應的化學方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B．a(chǎn)b段與cd段所發(fā)生的反應相同 C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體的消失 D．bc段反應的離子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO 解析：選B。CO2優(yōu)先與Ba(OH)2反應(圖像中Oa段)，然后與KOH反應(圖像中ab段)，接著與KAlO2反應(圖像中bc段)，再與K2CO3反應(圖像中cd段)，最后與BaCO3反應(圖像中de段)。 二、非選擇題 11．硅是無機非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。 (1)下列物質(zhì)不屬于硅酸鹽的是________。 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與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為________________________________， 工藝師常用________(填物質(zhì)名稱)來雕刻玻璃。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡過的棉花不易燃燒，說明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是________。 A．普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝 (4)工業(yè)上常利用反應2C＋SiO2Si＋2CO↑制備粗硅，該反應中所含元素化合價升高的物質(zhì)是________(填化學式，下同)，氧化劑是________。 解析：(1)生石灰是CaO，為堿性氧化物且不含Si元素，不屬于硅酸鹽。(2)SiO2與NaOH溶液反應的化學方程式為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氫氟酸，因此工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又稱“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火劑。SiO2和Na2CO3在高溫下反應生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應，故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融純堿。(4)題給反應中C(碳)被氧化，SiO2中＋4價的硅被還原，因此SiO2作氧化劑。 答案：(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氫氟酸　(3)防火劑　D　(4)C　SiO2 12．硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。回答下列問題： (1)1810年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是________。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有__________________________________。 (3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下： 發(fā)生的主要反應 電弧爐 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 流化床反應器 Si＋3HClSiHCl3＋H2 還原爐 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應的化學方程式為____________________________；碳化硅又稱________，其晶體結(jié)構(gòu)與________相似。 ②在流化床反應的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________。 物質(zhì) Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸點/℃ 2 355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 ③SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為_______________________。 (4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是________。 解析：(1)加熱石英砂、木炭和鐵時，得到的為合金。(2)生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為石英砂、純堿和石灰石。(3)①石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱反應生成碳化硅，化學方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑；碳化硅俗稱金剛砂；它的結(jié)構(gòu)與金剛石(或單晶硅)相似。②比較SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸點，可得常溫下SiHCl3、SiCl4為液體，SiH2Cl2、SiH3Cl為氣體，沉降除去產(chǎn)物中的固體后，冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液體，用蒸餾法可分離二者。③SiHCl3極易水解：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl。(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)生的H2、HCl，能作為上述工藝生產(chǎn)的原料。 答案：(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵)　(2)石英砂、純堿和石灰石　(3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑　金剛砂　金剛石(或單晶硅)?、诰s(或蒸餾)?、跦4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl　(4)H2、HCl 13．(2018廈門十中月考)某同學為了驗證碳和硅兩種元素非金屬性的相對強弱，用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗)。 實驗操作步驟： Ⅰ.打開彈簧夾1，關(guān)閉彈簧夾2，并打開活塞a，滴加鹽酸。 Ⅱ.A中看到白色沉淀時，……，關(guān)閉活塞a。 請回答： (1)B中反應的離子方程式是________________________________________。 (2)通過步驟Ⅰ、Ⅱ得知鹽酸具有的性質(zhì)是__________(填字母)。 A．揮發(fā)性 B．還原性 C．氧化性 D．酸性 (3)C裝置的作用是_____________________，X是__________(寫化學式)。 (4)為了驗證碳的非金屬性強于硅，步驟Ⅱ中未寫的操作和現(xiàn)象是________________， D中反應的化學方程式是_______________________________________。 (5)碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因是__________________(從原子結(jié)構(gòu)角度加以解釋)。 解析：B中CaCO3與鹽酸反應的離子方程式為CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反應表明鹽酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此現(xiàn)象表明鹽酸具有揮發(fā)性。C裝置是用飽和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl氣體，以保證與Na2SiO3溶液反應生成白色膠狀沉淀的是CO2，此反應的化學方程式為CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，從而說明碳酸的酸性強于硅酸，進而證明碳的非金屬性強于硅。 答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O (2)AD　(3)除去CO2中的HCl氣體　NaHCO3 (4)打開彈簧夾2，關(guān)閉彈簧夾1，當D中出現(xiàn)白色膠狀沉淀后　Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 (5)碳和硅位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱，非金屬性減弱 14．(2017高考全國卷Ⅱ)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示： 回答下列問題： (1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________，還可使用____________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是_______________________________________， 其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為_______________________。 (3)加氨水過程中加熱的目的是__________________________________。 沉淀B的主要成分為____________、______________(寫化學式)。 (4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應為MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。實驗中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時消耗了0.050 0 molL－1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為____________。 解析：(1)水泥熟料中的CaO和鐵、鋁、鎂等金屬的氧化物均能溶于鹽酸，加入硝酸能將水泥樣品中可能含有的Fe2＋氧化為Fe3＋，為了不引入新雜質(zhì)，還可用H2O2代替硝酸。(2)根據(jù)圖示流程可知，不溶于鹽酸和硝酸的沉淀A為SiO2(或H2SiO3)，SiO2(或H2SiO3)能溶于弱酸氫氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH＝4～5的過程中加熱，能防止膠體生成，易沉淀分離，結(jié)合流程圖可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根據(jù)反應中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可找出關(guān)系式2MnO～5H2C2O4，結(jié)合消耗KMnO4溶液的濃度和體積可求出n(H2C2O4)＝＝4.510－3mol，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為100%＝45.0%。 答案：(1)將樣品中可能存在的Fe2＋氧化為Fe3＋　H2O2 (2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止膠體生成，易沉淀分離　Al(OH)3　Fe(OH)3 (4)45.0%