高考化学一轮复习 第二板块 专题四 非金属及其化合物 跟踪检测（十）碳、硅及无机非金属材料-人教版高三化学试题

跟踪检测（十）碳、硅及无机非金属材料1．硅及其化合物已被广泛用于生产生活中，下列说法不正确的是()A．图1是常见于汽车中的小摆件“苹果花”，它的动力源于以Si为原料的太阳能电池B．互联网通过光纤交换信息，光纤的主要原料是SiO2C．硅酸钠溶液的俗名是水玻璃，常用作木材的阻燃剂D．图2中这幅玻璃上的精美刻花，是工艺师用盐酸刻蚀玻璃形成的解析：选D工艺师用氢氟酸刻蚀玻璃，D错误。2．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：选ACO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。3．据某网站报道：国家质检总局称，在我国销售的德国NUK牌婴儿爽身粉含有一级致癌物滑石粉。已知滑石粉的化学式为Mg3(Si4O10)(OH)2，色白、滑爽、柔软、耐火。下列有关说法不正确的是()A．滑石粉属于无机硅酸盐类物质B．滑石粉的组成可表示为3MgO·4SiO2·H2OC．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔软和耐火性D．滑石粉可能会与氢氟酸、NaOH溶液发生反应解析：选C滑石粉属于无机硅酸盐类物质，故A正确；从滑石粉的化学式可知其组成可表示为3MgO·4SiO2·H2O，故B正确；爽身粉中添加滑石粉，与它的耐火性无关，故C错误；从滑石粉的组成可知它具有SiO2的性质，能与氢氟酸、NaOH溶液反应，故D正确。4．工业制粗硅的反应为2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。下列说法正确的是()A．SiO2为分子晶体，Si为原子晶体B．Si是光导纤维的主要成分C．在该反应条件下，C的氧化性强于Si的氧化性D．每生成1molSi理论上转移的电子数目约为4×6.02×1023解析：选DA项，SiO2、Si晶体类型均为原子晶体，故该项错误；B项，SiO2是光导纤维的主要成分，故该项错误；C项，在该反应条件下，C的还原性强于Si的还原性，故该项错误；D项，在反应中每有1molSi生成，理论上转移的电子为4mol，即约为4×6.02×1023，故选项正确。5．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气D．橄榄石中铁为＋2价解析：选B斜长石的氧化物形式应为K2O·Al2O3·6SiO2。6．(2018·银川模拟)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器Ⅰ中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)=SiHCl3(l)＋H2(g)；容器Ⅱ中进行的反应为②SiHCl3＋H2=Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是()A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C．反应①和②中HCl均作氧化剂D．反应①和②属于可逆反应解析：选A该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用；分离Si与SiHCl3可用过滤的方法；反应②中HCl是生成物，是氧化产物；反应①、②都不在同一条件下进行，不是可逆反应。7．甲气体可发生如下变化：甲气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的炭层))乙气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的炭层))丙气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的CuO))乙气体eq\o(→,\s\up7(通过澄清石灰水))丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为()A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：选C以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。8．二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图)。下列说法正确的是()A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B．玛瑙和红宝石的主要成分都是SiO2，SiO2和Si都是制造光导纤维的材料C．虽然高温下SiO2能与Na2CO3反应放出CO2，但不能说明硅酸的酸性强于碳酸D．图中所示转化反应中非氧化还原反应的种数多于氧化还原反应的种数解析：选CDSiO2只能和特殊酸反应，和其他酸不反应，没有普遍性，所以不能说明其具有两性，故A错误；红宝石的主要成分是Al2O3，玛瑙的主要成分是SiO2，SiO2是制造光导纤维的材料，故B错误；高温条件下，SiO2和Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2，常温下，SiO2和Na2CO3不反应，所以不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3，故C正确；图中氧化还原反应有3个，非氧化还原反应有6个，所以图中所示转化反应中非氧化还原反应的数目多于氧化还原反应的数目，故D正确。9．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。请回答下列问题：(1)B的化学式是________，目前B已被用作________的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_______________________________________。(3)A和a溶液反应的离子方程式是__________________________________________。(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是__________________________________。解析：C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是H2SiO3或AgCl，若E是AgCl，则C是AgNO3，A为Ag，根据已有知识，Ag与HNO3反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。故E只能为H2SiO3，C为硅酸盐，A为Si，a溶液为强碱的水溶液，进一步推出B为SiO2。答案：(1)SiO2光导纤维(2)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑(4)SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓10．如图中的每一方框表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，其结构与碳酸相似；B的结构类似金刚石，D为B的氧化物。(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)请回答下列问题：(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。(2)A的B的互相转化在工业上的实际意义是__________________________________。(3)写出D→C的化学方程式：______________________________________________。(4)写出E→D的化学方程式：____________________________________________。解析：由单质B的结构类似金刚石可知，B是单质硅，D为B的氧化物，则D是SiO2，结合转化关系知，A为SiCl4，C是一种钠盐，则C是Na2SiO3，E是C对应的酸，则E是H2SiO3。(1)由以上分析可知A为SiCl4，D为SiO2，E为H2SiO3。(2)A和B的互相转化在工业上的实际意义是粗硅提纯。(3)D→C可以为二氧化硅和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(4)H2SiO3不稳定，加热分解生成SiO2和H2O，故E→D的化学方程式为H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。答案：(1)SiCl4SiO2H2SiO(2)粗硅提纯(3)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(或其他合理答案)(4)H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O11．单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硫、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500℃相关信息如下：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8—315—熔点/℃－70.0－107.2———升华温度/℃——180300162回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：________________________。(2)装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是__________；装置E中的h瓶需要冷却理由是____________________________。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是____________________(填写元素符号)。解析：制备四氯化硅的原料为Cl2和Si。A装置为Cl2的制备装置，B、C装置为除杂装置。先用B除去HCl，再用C(浓H2SO4)除去水蒸气。Cl2通入粗硅中反应，用冷水将产生SiCl4冷凝即可。(1)制取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2)g管是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相等的，这样便于盐酸能顺利滴下。SiCl4的沸点很低，只有57.7℃，而反应的温度达几百度，故需要冷凝收集。(3)从物质的物理性质表可发现，AlCl3，FeCl3和PCl5答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡压强浓硫酸使SiCl4冷凝(3)Al、P、Cl12．二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260℃反应可以制得SiH2Cl(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为___________________________________。(3)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→()→()→()→()→()→()→()(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为______，后面装置C的作用为________________________________________________________________________。(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和______、________等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或无水CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水(2)Si＋2HCleq\o(=,\s\up7(250～260℃),\s\do5(铜))SiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或无水CaCl2尾气处理和防止空气中的水进入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)13．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃已知：SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学方程式为_________________________。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要水浴加热，其目的是________________________________________________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性、控制好反应温度以及_________________________________________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填字母)。a．碘水b．氯水c．Mg(OH)2固体d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液解析：(2)沸点不同的液体可以采用蒸馏的方法分离。(3)①为防止SiHCl3与H2O强烈反应，需要干燥氢气；升高温度能使SiHCl3汽化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应。②D中发生反应SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1000～1100℃))Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成。③Si是亲氧元素，为防止Si被氧化和SiHCl3在空气中易自燃，需要排尽装置中的空气。④向溶液中加入氧化剂将Fe2＋氧化成Fe3＋，然后加入KSCN溶液检验Fe3＋。答案：(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在高温下，普通玻璃会软化SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1000～1100℃))Si＋3HCl③排尽装置中的空气④bd14．石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是____________________。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为______。由气体Ⅱ中某物得到水玻璃的化学反应方程式为_______________________。(3)步骤①为搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为______________________________，100kg初级石墨最多可能获得Ⅴ的质量为______kg。(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。解析：(1)通入N2的目的是为了排除装置中的空气(特别是氧气)，防止在高温时石墨与氧气反应。(2)高温反应后，SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO分别转化为SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。因为石墨是过量的，故高温条件下，C和SiO2、Fe2O