2024年高考化学一轮复习第4章第1节无机非金属材料的主角-硅课时跟踪练含解析

PAGEPAGE7无机非金属材料的主角——硅1．(2024·厦门检测)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则积累窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A．粘土是制砖瓦和水泥的主要原料B．“燃薪举火”使粘土发生困难的物理化学变更C．沙子的主要成分为硅酸盐D．泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦解析：由题目的“择取无砂粘土而为之”，说明粘土是制砖瓦和水泥的主要原料，所以选项A正确。“燃薪举火”是供应高温的环境，使粘土发生困难的物理化学变更，选项B正确。沙子的主要成分为二氧化硅，选项C错误。粘土中有肯定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价，形成青瓦，选项D正确。答案：C2．大多数物质的俗名是依据其特别的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是()选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路板B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料解析：石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。答案：A3．(2024·大同模拟)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是()A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰C．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料D．硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2解析：晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，A不正确；玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，因为玻璃表面是光滑的，该反应太慢，B不正确；陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C不正确；硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O•2FeO•3SiO2，D正确。答案：D4．(2024·哈师大附中一模)下列说法不正确的是()A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能干脆转化成电能解析：SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃，A正确；向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，B正确；氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，C正确；硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能干脆转化成电能，不是石英，D错误，答案选D。答案：D5．下列离子方程式的书写正确的是()A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析：A项，Na2SiO3是强电解质，应拆分成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，且应生成HCOeq\o\al(－,3)；B项，正确写法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。答案：D6．下列叙述正确的是()A．红宝石、珍宝、水晶、钻石等装饰的主要成分都是硅酸盐B．硅酸钠的水溶液俗名为水玻璃，可用于制备硅胶和木材防火剂C．制造玻璃是困难的物理过程，玻璃的组成不同，性能不同D．金刚石是自然界中硬度最大的物质，不行能与氧气发生反应解析：红宝石的主要成分为Al2O3，珍宝的主要成分为CaCO3，水晶的主要成分为SiO2，钻石为碳单质，A选项错误；制造玻璃包含困难的物理变更和化学变更，C选项错误；金刚石是碳单质，具有碳单质的化学性质，D选项错误。答案：B7．(2024·深圳模拟)用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下，下列说法正确的是()A．制取粗硅时生成的气体产物为CO2B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应C．电解精炼铜时，当电路中转移0.2mol电子时阳极质量减轻6.4gD．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法解析：A项，石英和碳在高温下反应生成Si和CO，错误；B项，生产玻璃涉及的反应有SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up14(高温))Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up14(高温))CaSiO3＋CO2↑，元素化合价没有发生变更，不是氧化还原反应，错误；C项，精炼铜时，阳极为粗铜，粗铜中假如有比Cu活泼的杂质金属，该杂质先放电，所以转移0.2mol电子时，阳极质量削减的不肯定是1molCu的质量，故不肯定为6.4g，错误；D项，制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提到出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，正确。答案：D8．(2024·晋城一模)A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种短周期主族元素R，它们能发生如图所示的转化关系，已知A、B、D、E四种物质均难溶于水，单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气。下列说法正确的是()A．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氢氟酸C．2↑D．化合物C的溶液与反应①产生的气体能够发生化学反应解析：单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气，常见的是Al或Si，由图中转化关系可知，若R是Al，则C应为NaAlO2，但NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl和AlCl3的混合溶液，不能生成难溶物，所以R是Si。A在高温下能与焦炭和石灰石反应，说明A是SiO2，依据图中转化关系可推知，B为CaSiO3，D为Si、C为Na2SiO3、E为H2SiO3。A项，反应①的化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up14(高温))Si＋2CO↑，由方程式可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，错误；B项，SiO2既能与NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，正确；C项，反应④的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，错误；D项，反应①产生的气体是CO，Na2SiO3溶液与CO不反应，错误。答案：B9．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程。下列说法正确的是()A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B．操作A与操作B完全相同C．该流程中硅元素的化合价发生变更D．反应器中发生的反应为氧化还原反应解析：A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生变更，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变更，属于非氧化还原反应，错误。答案：A10．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是______(填序号)。A．陶瓷 B．玻璃C．水泥 D．生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_____________________________________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作______________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时，下列坩埚可选用的是______(填序号)。A．一般玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚(4)工业上常用2C＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高温))Si＋2CO↑制备粗硅，该反应中所含元素化合价上升的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。解析：(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。答案：(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO211．硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必需先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up14(焦炭),\s\do15(高温))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up14(HCl),\s\do15(573K以上))eq\x(SiHCl3（粗）)eq\o(→,\s\up14(粗馏))eq\x(SiHCl3（纯）)eq\o(→,\s\up14(H2),\s\do15(1357K))eq\x(高纯硅)①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_____________________________________________________。②整个制备过程必需严格限制无水无氧。SiHCl3遇水猛烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出并配平该化学反应方程式：____________________________________________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是________________________________。(2)化学探讨性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应；Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；Ⅲ.SiH4在空气中自燃。依据信息进行试验，当用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步试验获得的固体产物时，发觉有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最终称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。①第Ⅰ步试验发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步试验获得固体产物时，产生爆鸣声和火花的缘由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在SiHCl3中，把硅考虑为＋4价，则氢为－1价，氯为－1价，SiHCl3水解时，－1价氢还原水中＋1价的氢，生成氢气。答案：(1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up14(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl高温下，H2遇O2发生爆炸(2)①2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高温))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq\o(=,\s\up14(高温))Mg2Si②硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，即发生反应：Mg2Si＋2H2SO4=2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O12．(2024·贵阳模拟)某试验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O=CO2＋2HCl＋Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)试验时要通入足够长时间的N2，其缘由是_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)装置B的作用是__________________________________________________________________________________________。(3)装置C、D中所盛试剂分别为________________、______________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为__________________________________________________________________。(4)该装置的缺点是_____________________________________________________________________________________。(5)设计试验证明碳酸的酸性比硅酸的强：__________________________________________