課時跟蹤檢測（十） 碳、硅 無機(jī)非金屬材料

PAGE第6頁共8頁課時跟蹤檢測（十）碳、硅無機(jī)非金屬材料1．下列我國科研成果所涉及材料中，主要成分為同主族元素形成的無機(jī)非金屬材料的是()解析：選A碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素組成的無機(jī)非金屬材料，且碳元素與硅元素均位于元素周期表第ⅣA族，A項(xiàng)符合題意；聚氨酯為有機(jī)高分子化合物，不屬于無機(jī)非金屬材料，B項(xiàng)不符合題意；碳包覆銀納米材料屬于復(fù)合材料，不屬于無機(jī)非金屬材料，且Ag不是主族元素，C項(xiàng)不符合題意；鈦合金為含有金屬鈦元素的合金，其屬于金屬材料，不屬于無機(jī)非金屬材料，D項(xiàng)不符合題意。2．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷)“嫦娥五號”成功著陸月球，展示了以芳綸為主制成的五星紅旗，用SiC增強(qiáng)鋁基材料鉆桿“挖土”，實(shí)現(xiàn)了中國首次月球無人采樣返回。下列有關(guān)說法錯誤的是()A．月壤中含有的3He，其質(zhì)子數(shù)為3B．制作五星紅旗用的芳綸為合成纖維C．制作鉆桿用的SiC增強(qiáng)鋁基材料屬復(fù)合材料D．運(yùn)載火箭用的液O2液H2推進(jìn)劑在工作時發(fā)生氧化還原反應(yīng)解析：選A月壤中含有的3He，其質(zhì)子數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為3，A說法錯誤；芳綸為芳香族聚酰胺纖維，則制作五星紅旗用的芳綸為合成纖維，B說法正確；SiC增強(qiáng)鋁基材料由碳化硅和顆粒狀的鋁復(fù)合而成，C說法正確；運(yùn)載火箭用的液O2液H2推進(jìn)劑在工作時發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放出大量的熱量及氣體推動火箭運(yùn)動，D說法正確。3．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·遼寧卷)下列說法正確的是()A．絲綢、宣紙及尼龍的主要成分均為合成纖維B．港珠澳大橋使用的超高分子量聚乙烯纖維吊裝纜繩，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、耐磨、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)C．“嫦娥五號”使用的太陽能電池陣和鋰離子電池組，均可將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能D．“奮斗者號”潛水器使用的固體浮力材料，由空心玻璃微球填充高強(qiáng)樹脂制成，屬于無機(jī)非金屬材料解析：選B絲綢的主要成分是蛋白質(zhì)，宣紙的主要成分是纖維素，尼龍的主要成分是合成纖維，A錯誤；聚乙烯纖維屬于合成高分子，具有強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、耐腐蝕等特點(diǎn)，B正確；嫦娥五號使用的太陽能電池陣是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，C錯誤；固體浮力材料，由空心玻璃微球填充高強(qiáng)樹脂制成，其中樹脂為有機(jī)高分子材料，D錯誤。4．碳循環(huán)(如圖)對人類生存、發(fā)展有著重要的意義。下列說法錯誤的是()A．碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素B．光合作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程C．化石燃料的大量燃燒是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的原因之一D．石油的年產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志解析：選D有機(jī)物一定含有碳元素，所以碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素，A正確；光合作用是綠色植物將二氧化碳和水合成葡萄糖和氧氣的過程，是把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，B正確；化石燃料中含碳元素，化石燃料的大量燃燒產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的原因之一，C正確；乙烯的年產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志，D錯誤。5．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國際熱點(diǎn)課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．石墨烯是一種新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素異形體D．氧化石墨烯具有一定的親水性解析：選D石墨烯是碳的單質(zhì)，不是化合物，A錯誤；氧化石墨烯因?yàn)檫€含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基等親水基團(tuán)，所以具有一定的親水性，D正確。6．現(xiàn)有下列五個轉(zhuǎn)化，其中不可能通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是()①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Na2O2→NaOHA．①② B．③④C．②③④ D．②③④⑤解析：選B①SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2=BaSO4↓＋CuCl2；⑤2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑；SiO2和CuO均不溶于水，因此SiO2、CuO不可能通過一步反應(yīng)分別生成H2SiO3、Cu(OH)2。7．據(jù)報道，科學(xué)家通過對稻殼進(jìn)行控制性焚燒熱解，從中提取一種生物質(zhì)納米結(jié)構(gòu)二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強(qiáng)度的高性能混凝土。下列關(guān)于二氧化硅的說法正確的是()A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅屬于酸性氧化物B．將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸C．因?yàn)楦邷貢r二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的強(qiáng)D．水晶是比較純凈的二氧化硅，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽解析：選B二氧化硅為酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；瑪瑙的主要成分是二氧化硅。8．[雙選]水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)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(jì)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均為＋4D．反應(yīng)器中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O解析：選ACA項(xiàng)，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(jì)價值，正確；B項(xiàng)，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(xiàng)，SiO2中硅元素的化合價是＋4價，Na2SiO3中硅元素的化合價是＋4價，正確；D項(xiàng)，由復(fù)分解反應(yīng)的概念可知，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O不屬于復(fù)分解反應(yīng)，錯誤。9．(2020·浙江選考)Ca3SiO5是硅酸鹽水泥的重要成分之一，其相關(guān)性質(zhì)的說法不正確的是()A．可發(fā)生反應(yīng)：Ca3SiO5＋4NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2OB．具有吸水性，需要密封保存C．能與SO2反應(yīng)生成新鹽D．與足量鹽酸作用，所得固體產(chǎn)物主要為SiO2解析：選D加熱時氯化銨分解生成HCl和氨氣，HCl與Ca3SiO5反應(yīng)得到硅酸鈣、氯化鈣和水，A項(xiàng)正確；水泥吸水會變硬，需密封保存，B項(xiàng)正確；Ca3SiO5能與二氧化硫反應(yīng)得到亞硫酸鈣，C項(xiàng)正確；由分析可知，Ca3SiO5與足量鹽酸反應(yīng)得到H2SiO3沉淀，D項(xiàng)錯誤。10．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖北卷)水泥是人類最偉大的發(fā)明之一，主要成分為硅酸三鈣(3CaO·SiO2)。將其與適量的水反應(yīng)，形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)式如下2(3CaO·SiO2)＋6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2ΔH<0但是，需要避免交聯(lián)過程熱膨脹及產(chǎn)生的水蒸氣在建筑結(jié)構(gòu)中造成空隙。我國三峽大壩的建設(shè)者在全世界首創(chuàng)了以冰代水的澆灌方法，有效解決了這一問題，保證了大壩建筑質(zhì)量。下列說法錯誤的是()A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅燒制得B．水泥生產(chǎn)過程中加入石膏，可以調(diào)節(jié)水泥的硬化速率C．水的作用是提供結(jié)晶水以穩(wěn)定交聯(lián)結(jié)構(gòu)D．以冰代水的優(yōu)點(diǎn)是減少了熱膨脹及水蒸氣的產(chǎn)生解析：選C水泥由石灰石和黏土等混合，經(jīng)高溫煅燒制得，A說法正確；水泥生產(chǎn)過程中加入石膏的目的是為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)硬化速度，調(diào)整水泥的凝結(jié)時間，B說法正確；水與硅酸三鈣(3CaO·SiO2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物形成相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，C說法錯誤；硅酸三鈣(3CaO·SiO2)與水反應(yīng)放熱，以冰代水減少了熱膨脹及水蒸氣產(chǎn)生的氣泡，保證建筑質(zhì)量，D說法正確。11．[雙選]科學(xué)家最近用金屬鈉還原CCl4和SiCl4制得一種一維SiC納米棒，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Na＋CCl4＋SiCl4=SiC＋8NaCl。下列說法不正確的是()A．SiC和SiO2中Si元素的化合價不同B．上述反應(yīng)中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物C．SiO2制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiCl4均涉及氧化還原反應(yīng)D．一維SiC納米棒比表面積大，對微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力解析：選ABSiC和SiO2中Si元素的化合價均為＋4價，A項(xiàng)錯誤；SiC是還原產(chǎn)物，NaCl是氧化產(chǎn)物，B項(xiàng)錯誤；SiO2制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCl4需加入氧化劑，C項(xiàng)正確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，對微小粒子有較強(qiáng)的吸附能力，D項(xiàng)正確。12．某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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)在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。”(1)該小組“實(shí)驗(yàn)室制Si”的化學(xué)方程式是___________________________________。(2)你估計(jì)“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(用文字和化學(xué)方程式解釋)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由提供的信息可知，該小組“實(shí)驗(yàn)室制Si”的原理為Mg在點(diǎn)燃的條件下與SiO2反應(yīng)生成Si和MgO。(2)稀H2SO4溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明固體產(chǎn)物中含有Mg2Si，Mg2Si與H2SO4反應(yīng)生成MgSO4和SiH4，SiH4在空氣中自燃。答案：(1)2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO＋Si(2)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。用化學(xué)方程式表示：2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si，Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O13．光纖通訊是光導(dǎo)纖維傳送信號的一種通訊手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅(一種無機(jī)涂層)的工藝流程如下：回答下列問題。(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為________________________，氧化劑為________(填化學(xué)式)。(2)經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下：組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸點(diǎn)/℃57.631.88.2－8512.575.5圖中“操作X”的名稱為______________；PCl3的電子式為______________________。(3)反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為____________；反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為_____________。解析：(1)反應(yīng)Ⅰ是焦炭還原SiO2，化學(xué)方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；氧化劑是所含元素化合價降低的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，二氧化硅中硅的化合價由＋4價→0價，即SiO2是氧化劑。(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常溫下是氣體外，其余為液體，因此采用精餾(或蒸餾)的方法得到SiCl4，PCl3是共價化合物，最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為。(3)反應(yīng)Ⅲ中得到的物質(zhì)為SiO2和HCl，尾氣是HCl，反應(yīng)Ⅳ中發(fā)生的反應(yīng)是3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl，尾氣是HCl，因此尾氣的用途是制備鹽酸。答案：(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑SiO2(2)精餾(或蒸餾)(3)制取鹽酸(或其他合理答案)3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl14．二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。二氯二氫硅易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點(diǎn)為8.2℃。在銅催化作用下，HCl與硅在250～260℃反應(yīng)可以制得SiH2Cl(1)以濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCl，利用了濃硫酸的________性。(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________。(3)按照氣體從左到右的方向制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序?yàn)閍→()→()→()→()→()→()→()(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的順序，前面裝置C中裝的藥品為____________，后面裝置C的作用為______________________________________________________________________。(5)反應(yīng)除生成二氯二氫硅之外，還會生成H2和______、________等。(6)制取SiH2Cl2的新方案是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反應(yīng)生成SiCl4，然后SiCl4再與HCl在250～260解析：(1)濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(3)A裝置制取HCl，連接C裝置干燥，從f進(jìn)入D中反應(yīng)，SiH2Cl2從g處揮發(fā)出來，在B裝置中收集，SiH2Cl2的密度比空氣大，導(dǎo)氣管應(yīng)長進(jìn)短出，為防止空氣中的水進(jìn)入B中，則應(yīng)在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應(yīng)選用P2O5或CaCl2，后面的裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進(jìn)入B中，應(yīng)選堿石灰。(6)如果通入氣體次序相反，SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水(2)Si＋2HCleq\o(=,\s\up7(250～260℃),\s\do5(銅))SiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或CaCl2SiH2Cl2尾氣處理和防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)15．草酸鈷(CoC2O4·2H2O)是一種難溶于水的晶體，是制備氧化鈷和金屬鈷的原料，通過含鈷廢料(含少量的Ni、Al2O3、Fe、SiO2)來制備草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)的工業(yè)流程如圖所示。(1)含鈷廢料粉碎的目的是___________________________________________________。(2)濾渣Ⅰ的主要成分是__________，濾渣Ⅱ的主要成分是_______________________________________________________________________________________________。(3)操作①是________________。(4)浸出液中加CoO的目的是________________________________________；還需加________，作用是____________________(用離子方程式來表示)。(5)若利用酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液來滴定C2Oeq\o\al(2－,4)，離子方程式為______________________；滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________