2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課時分層提升練十無機非金屬材料的主角-硅含解析新人教版

PAGE8-無機非金屬材料的主角——硅一、選擇題1.硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中,硅始終扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是 ()【解析】選C?，旇А⒐鈱?dǎo)纖維和水晶的主要成分是SiO2,硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池板。2.(2024·綿陽模擬)關(guān)于硅酸鹽的下列敘述中正確的是 ()①大部分硅酸鹽難溶于水②硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分③可溶性硅酸鹽中最常見的是Na2SiO3,它的水溶液俗稱水玻璃④硅酸鹽是由氧化物組成的一類鹽,能夠穩(wěn)定存在A.①④B.①②③C.②③④D.①③④【解析】選B。硅元素在地殼中含量居其次位,主要以硅酸鹽的形式穩(wěn)定存在,是構(gòu)成地殼巖石的主要成分,其結(jié)構(gòu)困難,通常以氧化物形式表示,但不是由氧化物組成的,只有少數(shù)硅酸鹽溶于水,如Na2SiO3。3.(2024·唐山模擬)和田玉在我國至少有7000年的歷史,是我國玉文化的主體。和田玉的主要成分是一種具有鏈狀結(jié)構(gòu)的含水鈣鎂硅酸鹽,某種和田玉的化學(xué)成分為Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2,下列有關(guān)敘述不正確的是 ()A.和田玉可與強酸或強堿溶液發(fā)生反應(yīng)B.和田玉是一種無機非金屬材料C.鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是鈣元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)的0.9倍D.和田玉的氧化物的形式為2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O【解析】選A。和田玉為硅酸鹽材料,能與氫氟酸反應(yīng),但不能與鹽酸、硫酸等強酸反應(yīng),故A不正確;硅酸鹽材料屬于無機非金屬材料,所以和田玉是一種無機非金屬材料,故B正確;該化合物的化學(xué)式中Mg的個數(shù)為3,Ca的個數(shù)為2,則鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是鈣元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)的24×340×2=0.9倍,故C正確;和田玉的氧化物的形式為2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O,其中鐵元素的化合價為+2,故D4.下列除雜方法正確的是 ()A.SiO2中含Al2O3雜質(zhì),可以加入足量NaOH溶液然后過濾除去B.CO2中含有CO雜質(zhì),可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱C.CO2中含有HCl雜質(zhì),可以通過盛有Na2CO3溶液的洗氣瓶D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質(zhì),可以通入足量的CO2,然后過濾【解析】選B。A項,SiO2、Al2O3均與NaOH溶液反應(yīng);C項,應(yīng)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶;D項,Na2CO3與CO2反應(yīng)生成NaHCO3。5.甲氣體可發(fā)生如下改變:甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為 ()A.CO2、CO、O2、CaO B.O2、CO、CO2、CaCO3C.O2、CO2、CO、CaCO3 D.CO、CO2、O2、Ca(OH)2【解析】選C。以丙氣體為突破口,丙通過灼熱的CuO后,生成的乙氣體可與澄清石灰水反應(yīng)生成固體,說明乙是CO2,則丙是CO,甲是O2,丁是CaCO3。6.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,最終得到的固體物質(zhì)是 ()A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2【解析】選A。將足量CO2氣體通入水玻璃中,發(fā)生反應(yīng):2CO2+Na2SiO3+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3;加熱蒸干,高溫灼燒時發(fā)生反應(yīng):H2SiO3H2O+SiO2;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,所以最終所得固體物質(zhì)是Na2SiO3。二、非選擇題7.單質(zhì)Z是一種常見的半導(dǎo)體材料,可由X通過如圖所示的路途制備,其中X為Z的氧化物,Y為氫化物,分子結(jié)構(gòu)與甲烷相像,回答下列問題:XMg2ZYZ(1)能與X發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是________;由X制備Mg2Z的化學(xué)方程式為_____________________________________。

(2)由Mg2Z生成Y的化學(xué)方程式為________________,

Y分子的電子式為______________________________。

(3)Z、X中共價鍵的類型分別是______________________________。

【解析】(1)Z為半導(dǎo)體單質(zhì),則為Si;X是其氧化物,則為SiO2,能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸;依據(jù)反應(yīng)的流程圖可知,SiO2與Mg反應(yīng)生成Mg2Si和MgO。(2)Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成的Y為氫化物,故Y的分子式是SiH4。(3)SiH4加熱分解可得到Si單質(zhì),含有的Si—Si鍵為非極性鍵,SiO2中的Si—O鍵為極性鍵。答案:(1)氫氟酸SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si(2)Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4(3)非極性鍵、極性鍵8.硅是信息高速馬路的基石,通常以硅石(SiO2>99.0%,還有少量的Al2O3、Fe2O3等)為主要原料制備,主要流程如圖所示。(1)從硅石中得到粗硅的化學(xué)方程式是

______________________,粗硅含有的雜質(zhì)有鋁、________等。

(2)二氧化硅與焦炭在高溫下也能得到一種硬度僅次于金剛石的物質(zhì)金剛砂(化學(xué)式為SiC,Si為+4價),原理是SiO2+3CSiC+2CO↑,該反應(yīng)中的氧化劑是________。

(3)若A是氯氣,B是四氯化硅,精餾得到純凈SiCl4,溫度應(yīng)限制的范圍是________(填序號)。

物質(zhì)SiCl4SiHCl3FeCl3AlCl3熔點/℃-70-128.2306——沸點/℃57.631.85315181升華a.55～60℃b.180～200℃c.300～320℃則精餾分別出的雜質(zhì)成分是________。

(4)若A是HCl,B是SiHCl3,生產(chǎn)過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是________。

【解析】(1)從硅石中得到粗硅的化學(xué)方程式是SiO2+2CSi+2CO↑,同時焦炭將Al2O3、Fe2O3還原為單質(zhì)鋁和鐵。(2)反應(yīng)SiO2+3CSiC+2CO↑,C的化合價有由0價上升到CO中的+2價,也有由0價降低到SiC中的-4價,說明C既作氧化劑也作還原劑。(3)若A是氯氣,B是四氯化硅,精餾得到純凈SiCl4,從表中數(shù)據(jù)可知,限制溫度55～60℃時,SiCl4與FeCl3、AlCl3分別。(4)若A是HCl,B是SiHCl3,向B中通入H2發(fā)生反應(yīng):SiHCl3+H2Si+3HCl,HCl可循環(huán)利用。答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑鐵(2)碳(3)aFeCl3、AlCl3(4)HCl一、選擇題1.(2024·綿陽模擬)下列有關(guān)說法中錯誤的是 ()A.氫氟酸不能盛放在玻璃試劑瓶中B.玻璃、水晶、陶瓷的主要成分均是硅酸鹽C.灼燒NaOH固體時不能運用瓷坩堝,因為坩堝中的SiO2能與NaOH反應(yīng)D.由沙子制備光伏材料時的反應(yīng)之一為SiO2+2CSi+2CO↑【解析】選B。A項,氫氟酸能腐蝕玻璃,所以氫氟酸不能盛放在玻璃試劑瓶中,正確;B項,水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸鹽,錯誤;C項,瓷坩堝是硅酸鹽產(chǎn)品,坩堝中的SiO2能與NaOH反應(yīng),正確;D項,沙子的主要成分是SiO2,光伏材料的成分是晶體硅,由沙子制備光伏材料時的反應(yīng)之一為SiO2+2CSi+2CO↑,正確。2.硅是構(gòu)成無機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非金屬材料,其化學(xué)式為Si3N4B.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非金屬材料,其主要成分為SiO2D.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個數(shù)之比為1∶2【解析】選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個數(shù)之比為1∶4,D項錯誤。3.(2024·德陽模擬)下列改變中,不能一步實現(xiàn)的是 ()A.Na2SiO3→H2SiO3B.H2SiO3→SiO2C.SiO2→H2SiO3D.SiO2→Na2SiO3【解析】選C。Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl;H2SiO3SiO2+H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。4.SiO2是一種化工原料,可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是 ()A.圖中全部反應(yīng)都不屬于氧化還原反應(yīng)B.硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,常用于制造光導(dǎo)纖維C.可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D.一般玻璃是由純堿、石灰石和石英制成的,其熔點很高【解析】選C。圖中SiO2與CaO、CaCO3、Na2CO3反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng),SiO2與C、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),A錯誤;光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽,B錯誤;玻璃沒有固定的熔點,D錯誤。【加固訓(xùn)練】下列有關(guān)硅及其化合物的說法不正確的是()A.晶體硅具有金屬光澤,可以導(dǎo)電,是制造太陽能電池的常用材料B.水玻璃可用作木材防火劑,是制備硅膠的原料C.SiO2是一種酸性氧化物,不能夠與酸反應(yīng)D.除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸,然后再過濾【解析】選C。硅在周期表中位于金屬與非金屬交界線處,屬于半導(dǎo)體材料,是制造太陽能電池的常用材料,故A正確;水玻璃是硅酸鈉溶液,硅酸鈉耐高溫可用作木材防火劑,硅酸鈉是制備硅膠的原料,故B正確;SiO2是酸性氧化物,但是二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水,故C錯誤;二氧化硅和鹽酸不反應(yīng),CaCO3與鹽酸反應(yīng),所以除去SiO2中混有的CaCO3可加入適量的稀鹽酸,然后再過濾,故D正確。二、非選擇題5.某礦石含碳酸鎂和石英,制備高純硅和硅膠的工藝流程如下:(1)“硅膠”常用作________,也可以用作________的載體。A的結(jié)構(gòu)式為________。

(2)制備粗硅的方程式為________。

(3)操作Ⅰ為________,操作Ⅱ為________。

(4)操作Ⅲ,須要在氯化氫氣流中加熱脫水的緣由是

_________________。

(5)溶液G用E酸化的方程式為_____________________________________。

【解析】(1)“硅膠”多孔,常用作試驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑,也可以用作催化劑的載體。二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為OCO。(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiO2粗硅SiCl4純硅,用焦炭還原SiO2,產(chǎn)物是CO,而不是CO2。(3)操作Ⅰ為過濾,操作Ⅱ為蒸發(fā)結(jié)晶。(4)MgCl2·6H2O加熱脫水制得MgCl2,要在氯化氫氣流中進行,氯化氫氛圍是防止鎂離子水解。(5)Na2SiO3與HCl反應(yīng),生成NaCl和H2SiO3。答案:(1)干燥劑催化劑OCO(2)SiO2+2CSi+2CO↑(3)過濾蒸發(fā)結(jié)晶(4)防止鎂離子水解(5)Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓6.二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒,與水接觸易水解,沸點為8.2℃。在銅催化作用下,HCl與硅在250～260℃反應(yīng)可以制得SiH2Cl2。(1)利用濃硫酸、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)依據(jù)氣體從左到右的方向,制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接依次為a()()()()()()()(填儀器接口的字母,其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的依次,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)新的制取SiH2Cl2的方法是往硅粉中先通入Cl2,在300～350℃反應(yīng)生成SiCl4,然后再與HCl在250～260℃反應(yīng),可以大大提高產(chǎn)率。假如通入氣體依次相反,結(jié)果會____________________________(用化學(xué)方程式表示)。

【解析】(1)濃硫酸有吸水性,使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A裝置制取HCl,連接C裝置干燥,從f進入D中反應(yīng),SiH2Cl2從g處揮發(fā),在B裝置中收集,SiH2Cl2的密度比空氣大,導(dǎo)氣管應(yīng)進步短出,為防止