高考化學總復習 專題4 常見非金屬及其化合物 4.2 含硅礦物與信息材料（選考部分B版）蘇教版

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第2單元 含硅礦物與信息材料 (時間：45分鐘) [基礎(chǔ)過關(guān)題] 1．下列說法正確的是 (　　) A．硅材料廣泛用于光纖通訊 B．工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品 C．自然界中存在游離態(tài)的硅 D．H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性強 解析　SiO2廣泛用于光纖通訊，A正確。石英中的SiO2與鹽酸不反應(yīng)，不能用鹽酸刻蝕石英，但可用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品，B錯誤。由于硅是親氧元素，所以自然界中只有化合態(tài)的硅，C錯誤；H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強，D錯誤。 答案　A 2．近幾年我國載人飛船多次升空，顯示出我國航天技術(shù)已進入世界一流，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，強度大，但質(zhì)地較脆 C．它沒有固定熔點 D．它是一種新型無機非金屬材料 解析　航空材料具有質(zhì)輕、高強度、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)陶瓷和碳纖維復合而成的材料屬于新型無機非金屬材料，C、D正確。 答案　B 3．關(guān)于硅及其化合物的敘述中，錯誤的是 (　　) A．硅是良好的半導體材料 B．二氧化硅能與石灰石反應(yīng)：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ C．可以用焦炭還原二氧化硅生產(chǎn)硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑ D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 解析　水泥的主要成分是3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3；玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。 答案　D 4．(臺州月考)下列離子方程式書寫正確的是 (　　) A．往澄清石灰水中通入過量的二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋ H2O B．往碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO＋SiO2===SiO＋CO2↑ C．二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2↑ D．硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3＋2OH－===SiO＋2H2O 解析　A項，往澄清石灰水中通入過量的二氧化碳生成的是Ca(HCO3)2；B項，SiO2與Na2CO3溶液不反應(yīng)；C項，二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)不能生成H2；D項正確。 答案　D 5．常溫下，下列不發(fā)生反應(yīng)的一組物質(zhì)是 (　　) A．硅與NaOH溶液 B．硅與氫氟酸 C．二氧化硅與NaOH溶液 D．二氧化硅與濃硝酸 解析　A發(fā)生反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，B發(fā)生反應(yīng)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，C發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 答案　D 6．下列說法不正確的是 (　　) A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應(yīng)的酸，或SiO2不是H2SiO3的 酸酐 B．光導纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分是SiO2 C．SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點高、硬度大 D．氫氟酸能雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶盛放氫氟酸 解析　因為H2SiO3H2O＋SiO2，SiO2是H2SiO3的酸酐，不能因為SiO2不溶于水，而否定它是H2SiO3的酸酐，酸酐必須與對應(yīng)酸的中心原子同價態(tài)。SiO2為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間結(jié)合緊密，因此熔點高、硬度大。氫氟酸能腐蝕玻璃，故不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸。 答案　A 7．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．都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應(yīng) C．都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 D．SiO2可用于制光導纖維，干冰可用于人工降雨 解析　二氧化硅不溶于水，硅酸是利用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的。 答案　C [應(yīng)試提升題] 8．下列離子方程式不正確的是 (　　) A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．硅與燒堿反應(yīng)：Si＋2OH－===SiO＋H2↑ C．硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓ D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ 解析　硅與燒堿溶液反應(yīng)時，H2O參與反應(yīng)，Si＋2OH－＋H2O===SiO＋ 2H2↑。 答案　B 9．下列盛放試劑的方法正確的是 (　　) A．氫氟酸或濃硝酸存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中 B．汽油或煤油存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中 C．碳酸鈉溶液或氫氧化鈣溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 D．氯水或硝酸銀溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 解析　氫氟酸可以和SiO2反應(yīng)，不能存放在玻璃瓶中；汽油、煤油可使橡膠膨脹，因而不能用橡膠塞；堿性溶液可與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成具有黏性的Na2SiO3，故不能用磨口塞。 答案　D 10．A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種非金屬元素，它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，該元素(用R表示)的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣。 請回答下列問題： (1)寫出各物質(zhì)的化學式：A________；B________；C________；D________；E________。 (2)寫出反應(yīng)①的化學方程式：_______________________________， 該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。 (3)寫出反應(yīng)④的離子方程式：____________________________________。 (4)寫出反應(yīng)⑤的離子方程式：____________________________________。 (5)H2CO3的酸性強于E的，請用離子方程式予以證明：______________。 解析　解答本題的“突破口(1)”是非金屬元素R的單質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣，說明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化。“突破口(2)”是反應(yīng)條件“高溫”，A在高溫條件下，能與焦炭、CaCO3發(fā)生反應(yīng)，則A為SiO2。從而推知B為CaSiO3，C為Na2SiO3，D為Si，E為H2SiO3。 答案　(1)SiO2　CaSiO3　Na2SiO3　Si　H2SiO3 (2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2 (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓ (5)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO 11．硅及其化合物對人類現(xiàn)代文明具有特殊貢獻。請回答下列有關(guān)問題： (1)硅原子的結(jié)構(gòu)示意圖為：________。 (2)下列物品或設(shè)備所用材料屬于硅酸鹽的是__________________________。 ①長江三峽水泥大壩?、诠鈱Юw維?、厶沾邵釄? ④普通玻璃?、莨杼柲茈姵? A．①②③ B．③④⑤ C．②③④ D．①③④ (3)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 (4)常溫下，SiCl4為液態(tài)，沸點為57.6 ℃，在空氣中冒白霧。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____________；用化學方程式及必要的文字解釋SiCl4在空氣中冒白霧的原因：____________________________________________________________ ______________________________________________________________。 解析　(2)長江三峽大壩的水泥中含有硅酸鹽，光導纖維的主要成分是SiO2，不是硅酸鹽，陶瓷坩堝中含有硅酸鹽，玻璃中含有硅酸鹽，硅太陽能電池中含有單質(zhì)硅的成分，不含硅酸鹽。(3)依據(jù)元素周期律，硅的還原性大于碳，A項反應(yīng)能發(fā)生是因為CO氣體不斷逸出，使平衡向右移動；硅酸鈉是一種黏合劑，能夠把瓶塞和瓶頸黏合在一起，B錯誤；D選項中的反應(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錯誤。(4)分離液體混合物可以選擇蒸餾的方法，但因為SiCl4能夠水解，所以必須選擇無水(無水蒸氣)的環(huán)境進行該操作；SiCl4在空氣中與水蒸氣反應(yīng)生成H2SiO3和HCl，其中HCl在空氣中遇到水蒸氣產(chǎn)生白霧。 答案　(1) (2)D　(3)C (4)在干燥條件下蒸餾　SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl，HCl遇水蒸氣產(chǎn)生白霧 12．硅及其化合物在自然界廣泛存在并被人類應(yīng)用。 (1)氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點，故氮化硅膜可用于半導體工業(yè)?？梢杂肗H3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應(yīng)，并在600 T的加熱基板上生成氮化硅膜： 3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2 以硅化鎂為原料制備硅烷的反應(yīng)和工業(yè)流程如下： 反應(yīng)原理：4NH4Cl＋Mg2Si4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2　(ΔH＜0) ①NH4Cl中的化學鍵類型有______________________，SiH4的電子式為______________。 ②上述生產(chǎn)硅烷的過程中液氨的作用是______________________________ _________________________________________________________________。 ③氨氣是重要的工業(yè)原料，寫出氨氣發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成NO的化學方程式______________________________________________________________， 實驗室可利用如圖所示裝置完成該反應(yīng)。在實驗過程中，除觀察到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外，還可觀察到有白煙生成，白煙的主要成分是______________。 (2)三硅酸鎂(Mg2Si3O8nH2O)難溶于水，在醫(yī)藥上可做抗酸劑。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3還可覆蓋在有潰瘍的胃表面，保護其不再受刺激。三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)的化學方程式為__________________________________________________________________ ________________________。將0.184 g三硅酸鎂加入到50 mL 0.1 molL－1鹽酸中，充分反應(yīng)后，濾去沉淀，用0.1 molL－1 NaOH溶液滴定剩余的鹽酸，消耗NaOH溶液30 mL，則Mg2Si3O8nH2O中的n值為__________。(注：Mg2Si3O8的摩爾質(zhì)量為260 gmol－1)。 解析　(1)②液氨的作用是制冷、吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進行，并不參與反應(yīng)。 (2)書寫Mg2Si3O8nH2O與HCl反應(yīng)的化學方程式時，Mg2Si3O8nH2O要以整體形式出現(xiàn)。 Mg2Si3O8nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O 1 mol 4 mol 0.050 L0.1 molL－1－ 0.1 molL－10.030 L x mol ＝0.002 mol x＝0.000 5 0．000 5(260＋18n)＝0.184，n＝6。 答案　(1)①極性鍵(或共價鍵)、離子鍵　 ②吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進行(答“制冷”或“降溫”均可)?、?NH3＋5O24NO＋6H2O　NH4NO3(或硝酸銨) (2)Mg2Si3O8nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O　6