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第四章 非金屬及其化合物
課時1 碳、硅及其化合物
(時間:45分鐘 分值:100分)
一、選擇題(本題共10個小題,每題6分,共60分,每個小題只有一個選項符合題意。)
1.2013年我國載人飛船再次升空,顯示出我國航天技術(shù)已進(jìn)入世界一流。飛船應(yīng)用了許多尖端的合成材料。據(jù)報道我國科學(xué)家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料,其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是 ( )。
A.它耐高溫抗氧化
B.它比鋼鐵輕、硬,但質(zhì)地較脆
C.它沒有固定熔點
D.它是一
2、種新型無機(jī)非金屬材料
解析 航空材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化等性能,又由題中信息可知,該材料具有一定的韌性,故B錯,A正確;復(fù)合材料屬于混合物,沒有固定的熔點,碳化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料均屬于新型無機(jī)非金屬材料,C、D正確。
答案 B
2.(2013·廣東四校聯(lián)考)材料與化學(xué)密切相關(guān),表中對應(yīng)關(guān)系錯誤的是 ( )。
材料
主要化學(xué)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 A項中金剛石是碳的一種單質(zhì)。
答案 A
3.下列敘述正確的是
3、 ( )。
A.高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳,說明硅酸(H2SiO3)的酸性比
碳酸強(qiáng)
B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸
C.石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同
D.玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳
解析 二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,但不能說明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng),上述反應(yīng)之所以能進(jìn)行,是因為CO2不斷逸出,而促使了反應(yīng)向右進(jìn)行;玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2,會與氫氟酸反應(yīng);石灰抺墻的硬化過程是因為發(fā)生了反應(yīng)CO2+Ca(OH)2===CaCO3+H2O,而水泥砌墻是水泥與水作用
4、發(fā)生一系列變化而凝固變硬。
答案 D
4.硅是構(gòu)成無機(jī)非金屬材料的一種主要元素,下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯誤的是 ( )。
A.氮化硅陶瓷是一種新型無機(jī)非金屬材料,其化學(xué)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(dǎo)纖維是一種新型無機(jī)非金屬材料,其主要成分為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的個數(shù)之比為1∶2
解析 二氧化硅晶體中,一個硅原子可形成4個硅氧單鍵,故硅原子和硅氧單鍵的個數(shù)之比為1∶4,故D錯誤。
答案 D
5.在①濃硝酸 ②水?、蹪饬蛩帷、軞浞帷、輾溲?/p>
5、化鉀溶液中,能與單質(zhì)硅起化學(xué)反應(yīng)的是 ( )。
A.①② B.②④
C.④⑤ D.③④
解析 硅能與F2、HF、強(qiáng)堿在常溫下反應(yīng),在加熱或高溫條件下也能與Cl2、O2、H2發(fā)生反應(yīng)。
答案 C
6.(2013·石家莊部分學(xué)校聯(lián)考)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(SiO2)制取硅的反應(yīng)
B.CO2和鈉在一定條件下反應(yīng)可以得到金剛石和碳酸鈉,反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是3∶4
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.
6、從燃煤煙道灰中(含GeO2)提取半導(dǎo)體材料單質(zhì)鍺(Ge),沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)
解析 玻璃的主要成分是SiO2,高溫下與C(碳)反應(yīng),A錯誤;反應(yīng)中CO2作氧化劑,Na作還原劑,根據(jù)化合價升降值相等的原則,作為氧化劑的CO2與作為還原劑的Na的物質(zhì)的量之比為1∶4,B錯誤;SiCl4水解生成HCl和硅酸,HCl與液氨反應(yīng)生成NH4Cl,C正確;由化合態(tài)到游離態(tài),一定發(fā)生氧化還原反應(yīng),D錯誤。
答案 C
7.(2013·陜西質(zhì)檢)下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述中不正確的是 ( )。
A.都是共價化合物
B.SiO2可用于制光導(dǎo)纖維,干冰可用于人工降雨
C.都能溶于水且與水反
7、應(yīng)生成相應(yīng)的酸
D.都是酸性氧化物,都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)
解析 SiO2和CO2中都只含有共價鍵,均為共價化合物,A項正確;干冰升華吸熱,可用于人工降雨,B項正確;SiO2不能與水反應(yīng),C項錯誤;SiO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽,CO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成碳酸鹽或碳酸氫鹽,D項正確。
答案 C
8.(2013·福州質(zhì)檢)壽山石主要成分為葉蠟石,葉蠟石組成為Al2O3·4SiO2·H2O,下列觀點不正確的是 ( )。
A.壽山石雕刻作品要避免與酸、堿接觸
B.壽山石顏色豐富多彩是因為含有不同形態(tài)的金屬氧化物
C.潮濕的空氣可能導(dǎo)致壽山石作品表面溶解變質(zhì)
D
8、.置于干燥空氣中可能會導(dǎo)致壽山石作品脫水變質(zhì)
解析 根據(jù)壽山石的主要成分,可知其能與酸或堿發(fā)生反應(yīng),A對;壽山石中含有不同形態(tài)的Al2O3,造成其色彩豐富,B對;其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反應(yīng),不會溶解變質(zhì),C錯;久置于干燥空氣中,會造成其中的結(jié)晶水失去而變質(zhì),D對。
答案 C
9.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 CO2與KOH和Ca(OH)2都會反應(yīng),但存在著競爭,如果先與KOH反應(yīng),則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會與Ca(OH)2反應(yīng)生成
9、CaCO3,因此,可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng),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(yīng)還是先與生成的CaCO3反應(yīng),同樣可以采用假設(shè)法判斷,即如果先與CaCO3反應(yīng),則生成的Ca(HCO3)2又會與KOH反應(yīng),因此應(yīng)是先與KOH反應(yīng),此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變,當(dāng)KOH反應(yīng)完全,再與CaCO3反應(yīng),直至沉淀完全溶解,故選D。
答案 D
10.用如圖裝置來分離CO2和CO混合氣體并干燥,圖中a、c、d為止水夾,b為分液漏斗活塞,通過Y形管和止水夾分別接兩個球膽,現(xiàn)裝置內(nèi)空氣已排盡,為使實驗成功,甲、乙、丙分別盛放的試劑為 ( )。
10、
甲
乙
丙
A
飽和NaHCO3溶液
12 mol·L-1鹽酸
18.4 mol·L-1 H2SO4
B
飽和Na2CO3溶液
2 mol·L-1 H2SO4
飽和NaOH溶液
C
飽和NaOH溶液
2 mol·L-1 H2SO4
18.4 mol·L-1 H2SO4
D
18.4 mol·L-1 H2SO4
飽和NaOH溶液
18.4 mol·L-1 H2SO4
解析 分離CO2和CO應(yīng)該先把CO2吸收,干燥后用一個球膽收集CO,然后再用酸制出CO2,干燥后用另一個球膽收集,故丙裝置中盛的一定是濃硫酸(18.4 mol·L-1 H2SO4),其中
11、乙中的酸應(yīng)選用2 mol·L-1的硫酸,而不能選用鹽酸,因為鹽酸易揮發(fā)HCl氣體而混進(jìn)CO2中。另外,飽和NaHCO3溶液不能吸收CO2,用飽和Na2CO3溶液吸收CO2,再用酸制CO2時會改變CO2的量,且吸收效果不如飽和NaOH溶液,故選C。
答案 C
二、非選擇題(本題共4個小題,共40分)
11.(8分)如何除去下列各粉末狀混合物中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì)),請選用下面提供的試劑和操作,將標(biāo)號填在表內(nèi)。
供選試劑:A.鹽酸 B.燒堿溶液 C.氧氣 D.水
E.CO2 F.不用其他試劑
供選操作:①加熱?、诩訜崛廴凇、圻^濾?、芙Y(jié)晶
含雜質(zhì)的物質(zhì)
所加試劑
主要操作
(1)
12、SiO2(NaHCO3)
(2)SiO2(CaCO3)
(3)SiO2(Si)
(4)NaCl(SiO2)
解析 (1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法;
(2)除去SiO2中的CaCO3可先用鹽酸溶解,然后再過濾。
(3)除去SiO2中的Si可用加熱法:Si+O2SiO2。
(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水,所以除去NaCl中的SiO2可用過濾、結(jié)晶法。
答案 (1)D?、邸?2)A?、邸?3)C?、佟?4)D ③④
12.(10分)(2013·廈門模擬)已知A、B、C、D、E、F、G、H可以發(fā)生如下圖所示的轉(zhuǎn)化,反應(yīng)中部分生成
13、物已略去。其中,A、G為同一主族元素的單質(zhì),B、C、H在通常情況下為氣體,化合物C是一種形成酸雨的大氣污染物。
請?zhí)羁眨?
(1)寫出E的兩種用途____________、____________。
(2)反應(yīng)②的離子方程式為__________________________________________。
(3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式是___________________________________________。
(4)反應(yīng)④的離子方程式是__________________________________________。
(5)寫出一個由A生成H的置換反應(yīng)方程式:
14、_____________________________ _________________________________________________________________。
解析 由題中信息及轉(zhuǎn)化關(guān)系可知A、B、C、D、E、F、G、H分別為:C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。
答案 (1)制光導(dǎo)纖維 作建筑材料(或其他合理答案)
(2)SiO2+2OH-===SiO32-+H2O
(3)C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(4)SiO32-+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO32-
(5)C+H2O(
15、g)CO+H2(合理即可)
13.(12分)純堿、燒堿等是重要的化工原料。
(1)利用上圖所示裝置可間接證明二氧化碳與燒堿溶液發(fā)生了反應(yīng)。將A與B連接,打開止水夾,將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶,此時的實驗現(xiàn)象是___________________________________________________________________________________________________________________________________,
若其他操作不變,將A與C連接,可觀察到的現(xiàn)象是________________ __________________
16、_______________________________________________。
(2)向NaOH溶液中通入一定量CO2,結(jié)晶后得到白色固體,該白色固體的組成可能是
A.NaOH和Na2CO3;B.________________;
C.________________;D.________________。
(3)設(shè)計實驗確定(2)中白色固體中存在A項中的陰離子:
實驗操作
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
(1)取少量白色固體于試管中,加足量水溶解,再加足量BaCl2溶液
(2)
答案 (1)水沿長導(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶 廣口瓶中的長導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生
(2
17、)Na2CO3 Na2CO3和NaHCO3 NaHCO3
(3)
實驗操作
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
產(chǎn)生白色沉淀
有CO32-
(2)過濾,取少量濾液于試管中,滴加酚酞
濾液變紅
有OH-
14.(10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:
①高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅,同時得到一種可燃性氣體;
②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si+3HClSiHCl3+H2);
③SiHCl3與過量的H2在1 100~1 200 ℃的溫度下反應(yīng)制得純硅,已知SiHCl3能與水劇烈反應(yīng),在空氣中易自燃。
請回答:
(1)第一步制取粗硅的化學(xué)
18、反應(yīng)方程式為______________________________。
(2)粗硅與HCl氣體反應(yīng)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)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去):
①裝置B中的試劑是________,裝置C中的燒杯需要加熱,目的是_________________________
19、________________________________________。
②反應(yīng)一段時間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是__________________________ _________________________________________________________________,裝置D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________,裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________。
③為保證制備純硅實驗的成功,操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性,控制好反應(yīng)溫度以及___
20、_______________________________________________。
解析 (3)①因SiHCl3與水強(qiáng)烈反應(yīng),故A中產(chǎn)生的H2必須干燥,因此B中的試劑為濃H2SO4,且C燒瓶需加熱,其目的是使SiHCl3汽化,加快其與H2的反應(yīng)速率。②石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)應(yīng)為硅,故D中有固體產(chǎn)生,由題給信息,制純硅的反應(yīng)條件為1 100~1 200 ℃,此溫度下普通的玻璃容易軟化。③因高溫下H2與O2反應(yīng)容易爆炸,故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。
答案 (1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)分餾(或蒸餾)
(3)①濃硫酸 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化?、谟泄腆w物質(zhì)生成 在題給反應(yīng)溫度下(1 100~1 200 ℃),普通的玻璃會軟化 SiHCl3+H2Si+3HCl?、叟疟M裝置中的空氣