2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 4.1 無機非金屬材料的主角 硅實效精練（含解析）.doc

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2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 4.1 無機非金屬材料的主角 硅實效精練（含解析） 一、選擇題：本大題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。 1．[xx·合肥模擬]月球的礦產(chǎn)資源極為豐富，僅月球表層5 cm厚的沙土就含鐵單質(zhì)上億噸，月球上的主要礦物有輝石 [CaMgSi2O6]、斜長石[KAlSi3O8]和橄欖石[(Mg或Fe)2SiO4]等，下列說法或分析不正確的是(　　) A．輝石、斜長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦 B．斜長石的氧化物形式可表示為K2O·Al2O3·3SiO2 C．橄欖石中鐵為＋2價 D．月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣 解析：根據(jù)輝石[CaMgSi2O6]、斜長石[KAlSi3O8]和橄欖石[(Mg或Fe)2SiO4]的化學(xué)式可知三者均屬于硅酸鹽礦，A正確。根據(jù)元素化合價不變的原則，將斜長石的化學(xué)式改寫為氧化物的形式可表示為K2O·Al2O3·6SiO2，B不正確；根據(jù)化合價代數(shù)和為零，橄欖石中鐵為＋2價，C正確。鐵單質(zhì)與氧氣接觸易被氧化，所以月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣的緣故，D正確。 答案：B 2．節(jié)能減排對發(fā)展經(jīng)濟、保護環(huán)境有重要意義。下列措施不能減少二氧化碳排放的是(　　) A．利用太陽能制氫 B．關(guān)停小火電企業(yè) C．舉行“地球一小時”熄燈活動 D．推廣使用煤液化技術(shù) 解析：本題考查的知識點是化學(xué)與生產(chǎn)、二氧化碳與環(huán)境，旨在考查學(xué)生對社會、環(huán)境的關(guān)注程度。煤液化后燃燒仍然會產(chǎn)生二氧化碳，所以選D。 答案：D 3．下列關(guān)于碳和硅的敘述中，不正確的是(　　) A．＋4價氧化物都與氫氧化鈉溶液反應(yīng) B．單質(zhì)在加熱時都能與氧氣反應(yīng) C．氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸 D．碳和硅兩種元素都有能導(dǎo)電的單質(zhì) 解析：A項，碳和硅的＋4價氧化物都是酸性氧化物，都能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)；B項，碳和硅的單質(zhì)在加熱時都能與O2反應(yīng)，生成氧化物；C項，SiO2不溶于水，不能生成硅酸；D項，石墨是導(dǎo)體，晶體硅是半導(dǎo)體，都能導(dǎo)電。 答案：C 4．《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”、“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年代科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不正確的是(　　) A．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2 B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色 C．易溶解于強酸和強堿 D．x等于6 解析：“硅酸銅鋇”能穩(wěn)定存在說明其性質(zhì)穩(wěn)定。不易脫色，不易與酸、堿反應(yīng)?！肮杷徙~鋇”中Ba為＋2價，Cu為＋2價，Si為＋4價，則x＝6，用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2。A、B、D均正確。 答案：C 5．[xx·泰州模擬]將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是(　　) A．Na2SiO3　　　　　　 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 解析：將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加熱蒸干高溫灼燒時發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3H2O＋SiO2,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，各反應(yīng)物存在如下關(guān)系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述關(guān)系可知，最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項。 答案：A 6．月球上有豐富的綠柱石(綠寶石)礦藏，其主要化學(xué)成分為BenAl2(Si6O18)，用氧化物形式表示為nBeO·Al2O3·6SiO2，其n的值為(　　) A．1 B．2 C．3 D．4 解析：方法一：利用BenAl2(Si6O18)化學(xué)式化合價代數(shù)和為零可求得n＝3。方法二：BenAl2(Si6O18)與nBeO·Al2O3·6SiO2為同種物質(zhì)，根據(jù)氧原子守恒，也可求得n＝3。故答案為C。 答案：C 7．某氧化物X難溶于水，能與燒堿反應(yīng)，生成易溶于水的化合物Y，將少量Y溶液滴入鹽酸中能生成一種白色的膠狀沉淀，則X是(　　) A．SiO2 B．Al2O3 C．MgO D．P2O5 解析：MgO不能溶于燒堿，C項錯誤；Al(OH)3是兩性氫氧化物，故少量NaAlO2溶液滴入鹽酸中不能生成沉淀，B項錯誤；磷酸鈉與鹽酸反應(yīng)得不到膠狀沉淀，D項錯誤。 答案：A 8．[xx·河南南陽模擬]下列物質(zhì)：①氫氟酸；②濃硫酸；③燒堿溶液；④Na2CO3固體；⑤氧化鈣；⑥濃硝酸，其中在一定條件下能與SiO2反應(yīng)的有(　　) A．①②⑥ B．①②③④⑤⑥ C．①③④⑤ D．②③⑥ 解析：SiO2與除氫氟酸以外的酸都不反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，①符合、②和⑥不符合；SiO2是酸性氧化物，能夠與堿和堿性氧化物反應(yīng)，③和⑤符合；高溫下SiO2和Na2CO3能夠反應(yīng)，④符合。 答案：C 9．下列說法正確的是(　　) A．在粗硅的制取中發(fā)生2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被還原，所以碳的還原性大于硅的還原性 B．硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中 C．用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后再通入CO2 D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸 解析：依據(jù)元素周期律硅的還原性大于碳，上述反應(yīng)能發(fā)生是因為產(chǎn)物中有CO氣體生成，使平衡向右移動，A項錯誤；硅酸鈉是一種黏合劑，B項錯誤；D項反應(yīng)不是在水溶液中進行的，且產(chǎn)物中有氣體生成，與酸性強弱無關(guān)，D項錯誤。 答案：C 10．[xx·浙江師大附中模擬]下列說法正確的是(　　) A．工業(yè)制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石 B．剛玉、紅寶石、藍寶石主要成分是氧化鋁 C．石英、硅石、水晶、珍珠、瑪瑙主要成分都是SiO2 D．二氧化硅是酸性氧化物，能抗?jié)饬蛩?、濃硝酸的腐蝕，故能抗氫鹵酸(HX)的腐蝕 解析：A項，工業(yè)制水泥的原料為石灰石和黏土，制玻璃的原料為純堿、石灰石和石英，制陶瓷是以黏土為原料，不用石灰石；B項，剛玉的主要成分是氧化鋁，紅寶石、藍寶石是含少量不同金屬氧化物的優(yōu)質(zhì)剛玉；C項，石英、硅石、水晶、瑪瑙主要成分都是SiO2，珍珠的主要成分是碳酸鈣；D項，二氧化硅是酸性氧化物，能抗鹽酸、濃硫酸、濃硝酸的腐蝕，但不能抗氫氟酸的腐蝕。 答案：B 二、非選擇題：本大題共4小題，將答案填在題中橫線上。 11．2010年5月15日，CCTV對“南澳一號”沉船的考古進行了兩個小時的現(xiàn)場直播，從沉船中發(fā)現(xiàn)了大量宋代精美瓷器，體現(xiàn)了燦爛的中華文明。青花瓷胎體的原料——高嶺土[Al2Si2O5(OH)x]，可摻進瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是鉀長石(KAlSi3O8)，在1 300℃左右一次燒成的釉可形成精美的青花瓷。 (1)下列說法正確的是________(填序號)。 A．高嶺土分子中x＝2 B．鉀長石能完全溶解在鹽酸中形成澄清的溶液 C．燒制青花瓷過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化 D．青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品 (2)在“南澳一號”考古直播過程中，需用高純度SiO2制造的光纖。下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質(zhì))制備二氧化硅粗產(chǎn)品的工藝流程。 ①洗滌石英砂的目的是____________________________________。 ②二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式是________________。 ③在以上流程中，要將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是__________ ______________________________。 ④工業(yè)上常用純凈石英砂與C在高溫下發(fā)生反應(yīng)制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1。下列說法正確的是________(填序號)。 A．SiC性質(zhì)穩(wěn)定，能用于制造抗高溫水泥 B．制造粗硅時的反應(yīng)為： 2SiO2＋5CSi＋SiC＋4CO↑ C．在以上流程中，將鹽酸改為NaOH溶液，也可達到目的 D．純凈的SiO2只能用于制造光導(dǎo)纖維 解析：(1)選項A，根據(jù)化合價代數(shù)和等于零的原則，可得：6＋8－10－x＝0，解得x＝4。選項B，鉀長石與鹽酸反應(yīng)后不能形成澄清的溶液。選項C，根據(jù)水泥制造過程可推測出燒制青花瓷過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化。選項D，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸鹽產(chǎn)品的特點，是硅酸鹽產(chǎn)品。 (2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl雜質(zhì)，洗滌石英砂可使NaCl與SiO2分離。②SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O，據(jù)此可寫出相應(yīng)的離子方程式。③將純凈的石英砂研磨后能增大物質(zhì)的表面積，從而增大反應(yīng)物與鹽酸的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。 ④選項A，根據(jù)SiC中元素的價態(tài)可知，SiC具有還原性，在高溫下仍能在O2中燃燒生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高溫水泥。選項B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1，根據(jù)原子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應(yīng)：2SiO2＋5C===Si＋SiC＋4CO↑。選項C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，無法實現(xiàn)二者的分離。選項D，純凈的SiO2還可用于制造光學(xué)玻璃等。 答案：(1)CD (2)①除去石英砂中的NaCl雜質(zhì) ②SiO2＋2OH－===SiO＋H2O ③增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率?、蹷 12．氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航天航空、汽車發(fā)動機、機械等領(lǐng)域有著廣泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路線圖如下所示。 其中—NH2基團中各元素的化合價與NH3相同。請回答下列問題： (1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其原因：________________________________________________ _______________________________________________________________。 (2)圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是 _______________________________________________________________。 (3)SiCl4在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑。SiCl4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________________________。 (4)在反應(yīng)⑤中，3 mol Si(NH2)4在高溫下加熱可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A氣體，則氮化硅的化學(xué)式為________________________________。 (5)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________。 解析：石英砂不能與堿共同存放的實質(zhì)是SiO2與堿可以發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。SiCl4水解可以看做Si結(jié)合四個OH－生成H4SiO4，原硅酸不穩(wěn)定失水生成H2SiO3，Cl－結(jié)合H＋生成HCl。氮化硅的化學(xué)式可通過題目信息，運用質(zhì)量守恒求得。結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl。 答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(2)①② (3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓(若寫H4SiO4也對)　(4)Si3N4 (5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 13．媒體曾報道江蘇肯德基連鎖店在煎炸中添加濾油粉的情況，經(jīng)衛(wèi)生部門檢測，濾油粉實質(zhì)為食品級三硅酸鎂。三硅酸鎂為白色無味粉末，不溶于水和乙醇，易與無機酸反應(yīng)。 有關(guān)部門規(guī)定三硅酸鎂樣品中含水量不超過12.2%為優(yōu)良級。某化學(xué)小組欲測定三硅酸鎂的化學(xué)式(可用MgxSi3Oy·mH2O表示)，實驗步驟如下： 步驟一：取16.6 g 三硅酸鎂樣品，充分加熱至不再分解，冷卻、稱量，得固體13.0 g。 步驟二：另取 16.6 g 三硅酸鎂樣品，向其中加入足量100 mL 4 mol/L 的鹽酸，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、灼燒，得固體 9.0 g 。該固體為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且熔沸點很高。 (1)通過計算確定MgxSi3Oy·mH2O的化學(xué)式。 (2)該小組測定的三硅酸鎂樣品是否為優(yōu)良級？ (3)寫出該三硅酸鎂樣品與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。 解析：(1)由題意知步驟二中得到的固體為SiO2,9.0 g SiO2的物質(zhì)的量為0.15 mol，樣品中H2O的質(zhì)量為16.6 g－13.0 g＝3.6 g，物質(zhì)的量為0.2 mol。 設(shè)16.6 g 三硅酸鎂的物質(zhì)的量為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的摩爾質(zhì)量為＝332 g/mol 則24x＋28×3＋16y＋18×4＝332?、? 由化合物中各元素正負化合價代數(shù)和為零得 2x＋4×3＝2y?、? 聯(lián)立①②解得：x＝2，y＝8，所求化學(xué)式為： Mg2Si3O8·4H2O。 (2)樣品中含水量為×100%≈21.7%＞12.2%，故樣品不是優(yōu)良級。 (3)根據(jù)反應(yīng)情況可寫出該三硅酸鎂樣品與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： Mg2Si3O8·4H2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3↓＋3H2O。 答案：(1)Mg2Si3O8·4H2O (2)否 (3)Mg2Si3O8·4H2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3↓＋3H2O 14．已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性；Mg和Na的化學(xué)性質(zhì)也具有一定的相似性。 Ⅰ.用如圖所示裝置進行Mg和SO2的實驗。 其中A是制備SO2的發(fā)生裝置。 (1)選取制取SO2的合適試劑________(填序號)。 ①10%的H2SO4溶液?、?0%的H2SO4溶液 ③Na2SO3固體?、蹸aSO3固體 (2)寫出裝置B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式： ___________________________________________________________。 裝置C中NaOH溶液的作用是________________________________。 (3)請在圖中畫出制備SO2的發(fā)生裝置并注明主要儀器的名稱，固定儀器省略不畫。 (4)你認為該裝置的不足之處是________________________________。 Ⅱ.某研究性學(xué)習(xí)小組進行了“實驗室制Si”的研究，他們以課本為基礎(chǔ)，查閱資料得到以下可供參考的信息： ①工業(yè)上在高溫時用C還原SiO2可制得Si ②Mg在點燃的條件下即可與SiO2反應(yīng) ③金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽與SiH4 ④Si和SiO2均不與稀H2SO4反應(yīng) ⑤SiH4在空氣中自燃 他們在研究報告中記載著：“……選用合適的物質(zhì)的適宜的條件下充分反應(yīng)，再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾、洗滌、干燥，最后稱量……在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，其產(chǎn)率也只有預(yù)期值的63%左右?！? (5)該小組“實驗室制Si”的化學(xué)方程式是_______________________ _______________________________________________________________。 (6)你估計“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”的原因是____________________________________________________________。 解析：(1)制取SO2應(yīng)用濃H2SO4和亞硫酸鹽。選項中不可選用CaSO3，因為CaSO4微溶于水，會附在固體表面，阻礙反應(yīng)進行。 (2)Mg具有還原性，SO2具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (3)本反應(yīng)為固液不加熱制取氣體的反應(yīng)，故可用分液漏斗盛80%的H2SO4，用錐形瓶裝固體Na2SO3。 (4)該裝置中：①A中的水蒸氣會進入B與Mg反應(yīng)，在A、B中間應(yīng)加干燥裝置；②Mg能與SiO2反應(yīng)，在Mg下方墊一不銹鋼片，隔離Mg和SiO2；③尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，且無防倒吸裝置。 答案：(1)②③ (2)3Mg＋SO22MgO＋MgS(或2Mg＋SO22MgO＋S，Mg＋SMgS)　吸收多余的SO2，防止污染環(huán)境 (3)如下圖所示 (4)在A和B之間沒有連接一個干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一個不銹鋼片，鎂與玻璃管反應(yīng)；未設(shè)計一個防倒吸裝置 (5)2Mg＋SiO22MgO＋Si (6)金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃 (或用化學(xué)方程式表示：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O) 創(chuàng)新試題　教師備選 教學(xué)積累　資源共享 本題是硅及其化合物的相互轉(zhuǎn)化題目，作為備用例題強化本講內(nèi)容。 　(1)露置于空氣中一段時間后的水玻璃會渾濁，向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會生成白色沉淀，同時伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因： ①溶液變渾濁：_____________________________________________ _______________________________________________________________； ②生成白色沉淀：____________________________________________ _______________________________________________________________； ③產(chǎn)生氣泡：________________________________________________ _______________________________________________________________。 (2)已知A、B、C、D均含有同一種元素，A為單質(zhì)，根據(jù)如下圖所示的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列有關(guān)問題。 ①寫出A、B、C、D各物質(zhì)的名稱： A________，B________，C________，D________。 ②寫出A→D的化學(xué)方程式：____________________________________ _______________________________________________________________。 ③寫出下列變化的離子方程式： B→C______________________________________________________； D→B______________________________________________________。 解析：(2)A是單質(zhì)，D是氧化物，且氧化物與堿反應(yīng)還與碳反應(yīng)，所以D不是Al2O3，而是SiO2。 答案：(1)①Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 ②Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl ③Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O (2)①硅　硅酸鈉　硅酸　二氧化硅 ②Si＋O2SiO2 ③SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO SiO2＋2OH－===SiO＋H2O