2018届高考化学大一轮复习课时提升作业:非金属及其化合物4.1(含答案和解释)

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2018届高考化学大一轮复习课时提升作业:非金属及其化合物4.1(含答案和解释)

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莲山 课件 w w
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 课时提升作业 十
无机非金属材料的主角——硅
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题,每题5分,共50分)
1.(2017•亳州模拟)常温下,下列不发生反应的一组物质是(  )
①硅与NaOH溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸 ④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与NaOH溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸
A.①②④   B.③④⑥   C.②⑤⑥   D.②④⑥
【解析】选D。常温下,①Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2↑,③Si+4HF SiF4↑+
2H2↑,⑤SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。
【加固训练】
(2017•茂名模拟)从与NaOH溶液反应所得产物(纯净物)类型差异性角度上看,下列四种物质有一种明显不同于其他三种物质,该物质是(  )
A.SiO2    B.CO2    C.Si    D.Al2O3
【解析】选C。硅与NaOH溶液反应生成的是氢气与盐(单质与化合物),另外三种物质与NaOH溶液反应生成的是盐与水(均是化合物)。
2.(2017•泰安模拟)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
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。水晶的主要成分是SiO2,A错误;水玻璃是Na2SiO3溶液,B错误;高纯度的SiO2用于制光纤,高纯度的Si用于制太阳能电池,D错误。
3.(2017•德州模拟)硅及其化合物是重要的无机材料,下列有关说法正确的是
(  )
A.反应SiO2+2C 2CO↑+Si,每生成1 mol Si转移4 mol e-
B.光纤的主要成分是硅单质,它质量轻且对光的传输能力强
C.光纤可以将光能转化为电能,是制造光电池的最佳材料
D.陶瓷、水泥、金刚砂及所有的玻璃都是硅酸盐产品
【解析】选A。选项A反应中硅元素的化合价由+4价→0价,故生成1 mol Si转移4 mol e-,A说法正确;光纤是光导纤维的简称,其主要成分是二氧化硅,B说法错误;制造光电池的材料是晶体硅,C说法错误;金刚砂的主要成分是碳化硅,石英玻璃的主要成分是二氧化硅,都不是硅酸盐产品,D说法错误。
4.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是(  )
 
A.SiO2属于两性氧化物
B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
【解析】选C。SiO2是酸性氧化物,它能与氢氟酸反应是其特殊性质,A错误;Na2CO3溶液显碱性,不能用带玻璃塞的试剂瓶,B错误;在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应,其余均为非氧化还原反应,D错误。
【加固训练】
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。Na2SiO3 H2SiO3;H2SiO3 SiO2,SiO2 Na2SiO3,SiO2不与H2O反应,故不能一步转化为H2SiO3。
5.证明生石灰中既混有石英,又混有石灰石的正确方法是(  )
A.加入过量的盐酸,观察是否有气泡冒出
B.加入过量的烧碱溶液,观察是否有固体溶解
C.加热至高温,观察是否有气泡冒出,是否有硅酸钙生成
D.先加过量的盐酸搅拌,观察是否有不溶物剩余及气泡出现;若有不溶物则滤出,投入氢氧化钠溶液中看其是否溶解
【解析】选D。SiO2不溶于除氢氟酸以外的酸;CaCO3溶于盐酸时会有气泡产生,SiO2能溶于NaOH溶液。
6.(2017•邵阳模拟)下列离子方程式,正确的是(  )
A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca2++2OH-+CO2 CaCO3↓+H2O
B.碳酸钠溶液中加入二氧化硅:C +SiO2 Si +CO2↑
C.二氧化硅与烧碱溶液反应:SiO2+2OH- Si +H2↑
D.硅酸与烧碱溶液中和:H2SiO3+2OH- Si +2H2O
【解析】选D。过量二氧化碳通入澄清石灰水中生成可溶性的碳酸氢钙,A错误;碳酸钠溶液中加入二氧化硅不反应,B错误;二氧化硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水,C错误。
7.(2017•景德镇模拟)下列实验方案叙述不正确的是(  )
A.不能用SiO2与水反应制备H2SiO3
B.SiO2(含杂质Fe2O3)  滤液 制备H2SiO3
C.同浓度的Na2CO3溶液的碱性比Na2SiO3溶液的强,说明酸性H2CO3>H2SiO3
D.将CO2通入Na2SiO3溶液中,根据现象可说明酸性H2CO3>H2SiO3
【解析】选C。SiO2与水不反应,A正确;Fe2O3不与NaOH反应,而过滤除去,B正确;事实上Na2CO3比Na2SiO3的水解程度小,碱性弱,C错误;相对强的酸制相对弱的酸,D正确。
8.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积的关系可表示为(  )
世纪金榜导学号30682264
 
【解析】选C。将CO2通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,依次发生如下反应:
①Ba(OH)2+CO2 BaCO3↓+H2O
②2KOH+CO2 K2CO3+H2O
③2KAlO2+3H2O+CO2 2Al(OH)3↓+K2CO3
④K2CO3+CO2+H2O 2KHCO3
⑤BaCO3+H2O+CO2 Ba(HCO3)2
根据沉淀生成和溶解的情况对照图象可知C正确。
【方法规律】反应顺序的判断方法
当有多种组分与一种物质反应时,判断反应顺序的方法是先假设与其中的一种组分反应,若产物还能与另一种组分反应,则假设错误,如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中,假设CO2先与KOH反应,则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3,故假设错误,应该是CO2先与Ba(OH)2反应。
9.(2017•宁德模拟)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:
SiO2 Si(粗) SiHCl3 Si(纯)
下列说法正确的是(  )
世纪金榜导学号30682265
A.步骤①的化学方程式为SiO2+C Si+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】选D。步骤①的化学方程式为SiO2+2C Si+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。
10.(能力挑战题)(2017•邯郸模拟)二氧化硅广泛存在于自然界中,在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a~e是对①~⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断,其中正确的是(  )
世纪金榜导学号30682266
①SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
②SiO2+2C Si+2CO↑
③SiO2+4HF SiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3C SiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗,用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A.ace     B.bde     C.cde     D.ab
【解析】选B。通常用氢氟酸来刻蚀玻璃,与之对应的反应是③,因此a判断错误,c判断也错;反应②是一个置换反应,其中二氧化硅被还原,表现出氧化性,b判断正确;反应④是一个复分解反应,用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳,d判断正确;反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变,因此二氧化硅没有参加氧化还原反应,e判断正确,所以选项B正确。
二、非选择题(本题包括3小题,共50分)
11.(16分)(2017•黄石模拟)氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷,因其具有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。工业上普遍用下列流程进行生产:
 
 (1)SiO2和C反应除了得到粗硅外,还有可能得到一种硬度也很大的物质,是生成粗硅还是生成该物质主要是由________决定的。
(2)反应①的条件是_____________________。
(3)写出反应②的化学方程式:_____________________。
(4)A中可能的杂质有_____________________。
(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高的氮化硅,其反应的化学方程式为____________________________。
【解析】SiO2与C在高温下反应,会因C的用量不同而使产物不同:SiO2+2C Si+2CO↑或SiO2+3C SiC+2CO↑;反应①的条件是高温和隔绝空气;反应②的化学方程式:3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O;A中可能的杂质有NH3和H2O;得到纯度较高的氮化硅的化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl。
答案:(1)C的用量 (2)高温和隔绝空气
(3)3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O
(4)NH3和H2O
(5)3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
12.(18分)某化学兴趣小组的成员捡到一块矿石,观察外观发现该矿石坚硬且呈红褐色,投入水中没有任何变化,再向水中加浓盐酸至过量,矿石部分溶解,并有大量无色气体生成。学生猜测该矿石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三种成分组成,试设计实验证明CaCO3以外的两种成分。
仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、滴管、药匙、漏斗、漏斗架;
2 mol•L-1盐酸、2 mol•L-1NaOH溶液、2%KSCN溶液。 世纪金榜导学号30682267
(1)将实验方案用以下流程示意图表示,试写出每步所用试剂名称或化学式。
 
试剂Ⅰ________;试剂Ⅱ________;试剂Ⅲ________。
(2)如果猜测是成立的,试根据上述实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。


编号 实验操作 预期现象和结论
① 取适量矿石研细,加足量2 mol•L-1盐酸 有大量无色气体生成,得棕黄色溶液,且仍有少量固体残留
②  
③  
④  
【解析】由于矿石的成分为CaCO3、Fe2O3、SiO2,依据三者的化学性质设计的实验流程为
 
答案:(1)2%KSCN溶液 2 mol•L-1NaOH溶液
2 mol•L-1盐酸
(2)
② 向溶液中滴入几滴KSCN溶液 溶液变成红色,说明矿石中有Fe2O3
③ 向残渣中加入2 mol•L-1NaOH溶液 残渣溶解,得无色溶液
④ 向溶液中加入少量2 mol•L-1的盐酸 产生白色沉淀,说明矿石中含有SiO2
13.(16分)(能力挑战题)(2017•郑州模拟)未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。这类材料中研究较多的是化合物G。 世纪金榜导学号30682268
(1)化合物G的相对分子质量为140,G中硅元素的质量分数为60%,另有元素Y。G可以由化合物E(含两种元素)与NH3反应而生成,同时产生HCl气体。请推断:
①化合物G的化学式为___________________。
②1 mol NH3和0.75 mol E恰好完全反应生成G和HCl,则化合物E的分子式为___________________。
(2)粉末状G能够与空气中的氧气和水作用,所得产物中都有一种酸性氧化物,它是工业上生产玻璃的主要原料。与氧气反应所得的产物还有一种单质,与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物。请写出化合物G与水反应的化学方程式__________________________________。
(3)为了使化合物G能成为新一代汽车发动机材料,现采用常压下在G中添加氧化铝,经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料,它的商品名叫“赛伦”,化学通式可表达为Si6-xAlxOxY8-x。在接近于1 700℃时x的极限值约为4.0,在1 400℃时x为2.0,以保持整个化合物呈电中性。试问:赛伦中Y元素的化合价为____________。
【解析】(1)G中Si的原子数为 =3,另一种元素不可能是氢,而是氮,氮的原子数为 =4,故G的化学式为Si3N4。E分子中只有一个硅原子,故其分子式为SiCl4。
(2)由题意知Si3N4与H2O反应生成SiO2和NH3。
(3)Si为+4价,Al为+3价,O为-2价,当x=4时代入得Y的化合价a:2×4+4×3+(-2)×4+a×4=0,a=-3价。
答案:(1)①Si3N4 ②SiCl4
(2)Si3N4+6H2O 3SiO2+4NH3↑
(3)-3价
【互动探究】
(1)写出(2)中G与氧气反应的化学方程式。
提示:由计算知G为Si3N4,由题中(2)可知Si3N4与氧气反应生成SiO2和N2,化学方程式为Si3N4+3O2 3SiO2+2N2。
(2)根据上题写出G与氢氟酸反应的化学方程式。
提示:由题意知Si3N4与H2O反应生成SiO2和NH3,SiO2和NH3分别与HF反应生成SiF4和NH4F,故化学方程式为Si3N4+16HF 4NH4F+3SiF4↑。

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