高中化学必修第二册第5章　第3节

第五章第三节A组·基础达标1．(2021·广东揭阳月考)硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是()A．计算机芯片 B．玻璃制品C．石英钟表 D．光导纤维【答案】A2．(2022·广东珠海期中)下列说法正确的是()A．硅酸不溶于水，因此不与NaOH溶液反应B．据SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸酸性强C．硅太阳能电池、石英光导纤维和计算机芯片所用的材料都是SiD．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料经高温烧结而制成的【答案】D【解析】硅酸不溶于水，但是硅酸可以与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，A错误；反应在高温下进行，生成的二氧化碳是气体，SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑的反应是高沸点的物质制取低沸点的物质，不能说明硅酸的酸性比碳酸强，B错误；石英光导纤维所用的材料是SiO2，C错误；普通玻璃是以纯碱、石灰石、石英为原料经高温烧结而成的，D正确。3．下列叙述中，正确的是()A．自然界中存在大量的单质硅B．石英、水晶的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D．自然界中硅元素都存在于石英中【答案】B【解析】自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A错误；二氧化硅的化学性质稳定，C错误；自然界中硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D错误。4．材料与化学密切相关。下表中对应关系错误的是()选项材料主要成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅【答案】A【解析】刚玉的成分是Al2O3，金刚石的成分是C，A错误。5．下列有关水泥的说法不正确的是()A．制造普通水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土B．生产普通水泥的过程中发生复杂的物理和化学变化C．生产普通水泥需要适量石膏D．混凝土指水泥、沙子和碎石等的混合物【答案】A【解析】制造普通水泥的原料中没有纯碱，A错误。6．下列有关硅及其化合物的说法正确的是()A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在C．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸【答案】D【解析】晶体硅虽然具有金属光泽，但它属于非金属单质，A错误；虽然常温下硅的化学性质稳定，但自然界中没有游离态的硅，B错误；SiO2不同于其他酸性氧化物，它不溶于水也不与水反应，C错误；SiO2不溶于稀盐酸，可使用稀盐酸除去其中混有的CaCO3，D正确。7．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是()A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D．加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入NaOH溶液中看其是否溶解【答案】D【解析】SiO2不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸，且CaCO3溶于盐酸有气泡生成。8．(2021·北京西城期末)如图为石墨烯硅太阳能电池结构模型。下列说法中，不正确的是()A．石墨烯属于有机物B．硅是应用广泛的半导体材料C．二氧化硅可用来生产光导纤维D．石墨烯硅太阳能电池可将太阳能转化为电能【答案】A【解析】石墨烯属于碳单质，属于无机物，A错误。9．我国科学家合成的3nm长的管状碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只有钢的1/4)、熔点高、化学稳定性好的特点，因此被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法中不正确的是()A．它是制造飞机的理想材料 B．它的主要组成元素是碳元素C．它的结构与石墨相似 D．碳纤维复合材料耐高温【答案】C【解析】石墨的内部结构是层状的，碳纳米管是管状的。B组·能力提升10．下列有关说法正确的是()A．CO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO2不能与水反应生成硅酸(H2SiO3)，不是酸性氧化物B．NaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放C．除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水D．粗硅制备时，发生的反应为C＋SiO2=Si＋CO2↑【答案】B【解析】酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，而不是能与水反应生成酸的氧化物，A错误；玻璃的成分中含二氧化硅，碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放，B正确；二氧化硅和碳酸钙都不溶于水，不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质，C错误；粗硅制备时的反应原理是2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，需在高温条件下反应，且生成的是CO，而不是CO2，D错误。11．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点【答案】A【解析】氧化铁为红色，瓷器青色不是氧化铁形成的，A错误；黏土具有良好的可塑性，可用于烧制陶制品，B正确；陶瓷属于硅酸盐产品，C正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，一般不易与酸碱等物质反应，D正确。12．下列表述正确的是()A．化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无机溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐B．三峡大坝使用了大量水泥，水泥是新型无机盐非金属材料C．普通玻璃质地透明，有固定熔点D．太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能【答案】D【解析】玛瑙的主要成分是SiO2，A错误；水泥是传统硅酸盐材料，B错误；普通玻璃属于混合物，没有固定熔点，C错误。13．硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是____________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有____________________________________________________________________。(3)中国芯彰显中国“智”造，芯片的基材主要是高纯硅。如图是一种制备高纯硅的工艺流程图。回答下列问题：①过滤所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能吸附的________________________________________________(填化学式)。②反应Ⅰ的化学方程式是___________________________________________。③反应Ⅱ的基本类型属于__________，该反应要在无氧气环境中进行，原因是_______________________________________________________(答出一种即可)。④上述生产流程中，可以循环利用的物质是______________(填化学式)。【答案】(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)(2)石英砂、纯碱和石灰石(3)①MgCl2、HCl②SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2MgO③置换反应在氧气环境中，硅被氧化得不到高纯硅(或在氧气环境中，可能发生爆炸)④HCl【解析】(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，因此得到的金属状物质可能为含有硅、碳的铁合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①氧化镁与过量稀盐酸反应生成氯化镁和水，过滤所得粗硅应充分洗涤，以除去表面可能吸附的MgCl2、HCl。②反应Ⅰ是镁与二氧化硅在高温下生成氧化镁和硅，反应的化学方程式为SiO2＋2Mgeq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2MgO。③反应Ⅱ是四氯化硅与氢气在高温下反应生成硅和氯化氢，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应。该反应要在无氧气环境中进行，原因是混入的O2还原出的Si会被再次氧化，得不到高纯硅；氢气具有可燃性，与氧气混合达到爆炸极限时在加热或点燃条件下会发生爆炸。④既是反应物，也是生成物的物质可以循环使用，由反应的流程图可知，生产过程中可循环使用的物质是HCl。课后测评一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(山东潍坊检测)广场上很流行一种叫作“套圈圈”的游戏,将一个圆环水平扔出,套住的玩具作为奖品。某小孩和大人站立在界外,在同一竖直线上不同高度处同时水平抛出圆环,恰好套中前方同一物体。假设圆环的运动可以简化为平抛运动,则()A.大人应以较大的速度抛出圆环B.大人抛出的圆环运动时间较短C.小孩抛出的圆环先套中物体D.小孩抛出的圆环发生的位移较大答案C解析套中同一物体须水平位移x=v0t相同,而由h=12gt2,知大人抛出的圆环运动的时间较长,即小孩抛出的圆环先套中物体,所以大人应以较小的速度抛出圆环,A、B、D错误,C2.(江苏徐州期中)如图所示,在一棵大树下有张石凳,上面水平摆放着一排香蕉。小猴子为了一次拿到更多的香蕉,它紧抓住软藤摆下,同时树上的老猴子向上拉动软藤的另一端,使得小猴子到达石凳时保持身体水平向右运动。已知老猴子以大小恒定的速率v拉动软藤,当小猴子到达石凳时软藤与竖直方向成θ角,则小猴子的水平运动速度大小为()A.vcosθ B.vsinθ C.vcosθ D答案D解析因软藤不能伸缩,故两猴沿藤方向的分速度必须相等,则v=v小sinθ,所以v小=vsinθ3.(北京西城区高一期末)如图所示,虚线为秋千座板荡过的轨迹,O是轨迹的最低点。秋千座板从图示位置开始运动,关于其经过O点时的速度方向,图中所示正确的是()A.OA B.OB C.OC D.OD答案D解析轨迹的切线方向为速度的方向,秋千在O点速度方向为OD,D正确。4.端午赛龙舟是中华民族的传统。若某龙舟在比赛前划向比赛点的途中要渡过宽72m且两岸平直的河,龙舟在静水中划行的速率为4m/s,河水的流速为3m/s,下列说法正确的是()A.该龙舟以最短时间渡河时通过的位移为96mB.该龙舟渡河的最大速率约为8m/sC.该龙舟渡河的最短时间为18sD.该龙舟不可能沿垂直河岸的航线抵达对岸答案C解析当该龙舟垂直河岸航行时渡河时间最短,可得tmin=dv船=724s=18s,沿河岸方向的位移x=v水tmin=54m,则该龙舟以最短时间渡河通过的位移s=d2+x2=722+542m=90m,A错误,C正确;当该龙舟在静水中的速度与水流速度方向相同时合速度最大,则最大速度为4m/s+3m/s=5.(湖南娄底质量检测)羽毛球运动员在训练中用羽毛球定点击鼓,如图所示是羽毛球场地示意图,图中甲、乙两鼓等高,丙、丁两鼓较低但也等高,若运动员每次发球时羽毛球飞出位置不变且均做平抛运动,则()A.击中甲、乙的两球初速度v甲=v乙B.击中甲、乙的两球运动时间可能不同C.假设某次发球能够击中甲鼓,用相同大小的速度发球可能击中丁鼓D.击中四鼓的羽毛球中,击中丙鼓的初速度最大答案C解析由题图可知,甲、乙高度相同,所以球到达两鼓用时相同,但两鼓离运动员的水平距离不同,甲的水平距离较远,由v=xt可知,击中甲、乙的两球初速度v甲>v乙,故A、B错误;甲鼓的位置比丁鼓位置高,则球到达丁鼓用时较长,则若某次发球能够击中甲鼓,用相同大小的速度发球可能击中丁鼓,故C正确;由于丁鼓与丙鼓高度相同,但由题图可知,丁鼓离运动员的水平距离大,所以击中丁鼓的球的初速度一定大于击中丙鼓的球的初速度,即击中丁鼓的球的初速度最大,故D6.(河北石家庄期末)许多快递公司推出“无接触配送”服务,用无人机配送快递。某次配送质量为2kg的物体,在无人机飞行过程中,0~10s内物体在水平方向的速度—时间图像如图甲所示,在竖直方向(初速度为零)的加速度—时间图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.物体做匀变速曲线运动B.物体在0~10s内的位移大小为75mC.10s末物体竖直方向速度减为零D.1s末物体受到的合力大小为42N答案D解析0~5s时间内,物体在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动,在竖直方向上做加速度不断增大的变加速直线运动,则其合运动为变加速曲线运动;5~10s时间内,物体在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做加速度不断减小的变加速直线运动;题图甲中图线与时间轴所围的面积表示物体的水平位移,则物体在0~10s内的水平位移大小为x=12×10×5m+10×5m=75m,而在竖直方向物体加速度均匀变化,在竖直方向也有位移,可知s合>75m,故A、B错误。依据加速度—时间图像与时间轴所围成的面积为速度的变化量知,10s末物体竖直方向速度为v=at=50m/s,故C错误。在1s末,物体水平方向加速度大小ax=105m/s2=2m/s2,竖直方向加速度大小ay=105×1m/s2=2m/s2,根据加速度合成规律可知,1s末物体的加速度大小a=ax2+ay2=22m/s2,由牛顿第二定律可知,7.如图所示,某人从高h的坡上以速度v0水平击出一个质量为m的高尔夫球。由于受恒定的水平风力的作用,高尔夫球竖直落入距击球点水平距离为L的A穴,不计洞穴的深度,则下列说法正确的是()A.球被击出后做平抛运动B.该球从被击出到落入A穴所用的时间为LC.球被击出时的初速度大小v0=L2D.球被击出后受到的水平风力的大小为mgℎ答案C解析由于水平方向受到风力作用,因此球的运动不是平抛运动,A错误;球在竖直方向做自由落体运动,由h=12gt2得t=2ℎg,由于球竖直地落入A穴,故球在水平方向做末速度为零的匀减速直线运动,根据运动学公式,有L=v0t-12at2,0=v0-at,解得v0=L2gℎ,a=gLℎ,t=2Lv0,由牛顿第二定律可得水平风力的大小二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(山东青岛检测)如图所示,A、B、C三个小球在离地面不同高度处同时以相同的速度向左水平抛出,小球A落到D点,lDE=lEF=lFG,不计空气阻力,抛出后每隔相等的时间小球依次碰到地面,下列说法正确的是()A.B球落在E点,C球落在F点B.B、C两球均落在D点C.三小球离地面的高度之比为1∶4∶9D.三小球在空中运动的时间之比为tA∶tB∶tC=1∶3∶5答案BC解析据题意三个小球在空中运动时间分别为t、2t、3t。据h=12gt2得hA∶hB∶hC=12∶22∶32=1∶4∶9,C正确,D错误;B、C两球的水平位移xB=v0tB=v0·2t、xC=v0tC=v0·3t,而xA=v0t且lDE=lEF=lFG=v0t,所以A错误,B9.(山东安丘实验中学检测)建立如图所示的坐标系,现让玻璃管沿水平方向做匀变速直线运动,同时小蜡块从O点开始沿竖直玻璃管向上做匀速直线运动,那么图中能够大致反映小蜡块运动轨迹的是()答案BC解析合初速度的方向斜向上,合加速度的方向水平,两者不在同一条直线上,必然做曲线运动,根据轨迹每点的切线方向表示速度的方向,合力指向轨迹弯曲的方向可知,B、C正确。10.(江苏卷)如图所示,小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l,忽略空气阻力,则()A.A和B的位移大小相等B.A的运动时间是B的2倍C.A的初速度是B的1D.A的末速度比B的大答案AD解析平抛运动的位移公式s=x2+y2,A、B位移大小相等,选项A正确;小球做平抛运动的时间t=2ℎg,A的运动时间是B的2倍,选项B错误;由x=v0t,y=12gt2可得v0=xg2y,A的初速度为B的122,选项C错误;末速度v=v02+v三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)(山东青岛检测)某同学用如图甲、乙所示装置研究平抛运动的特点。(1)在图甲所示的实验中,用小锤击打弹性金属片后,P球沿水平方向抛出,做平抛运动,同时Q球被释放,做自由落体运动。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验。发现两个小球总是同时落地,该现象说明。

(2)在图乙所示的实验装置中,钢球从斜槽M上释放,飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N,钢球飞出后落在挡板上。实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上后,就会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板,多次实验,就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置。最后用平滑曲线将这些印迹连接起来,就可得到钢球平抛运动的轨迹。图丙即为得到的一条轨迹,取抛出点为坐标原点O建立直角坐标系,在轨迹上取A、B、C三个点,相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1,x2、y2,x3、y3。①本实验在操作过程中应注意的事项有。(至少写出两点)

②根据图甲实验的结论,取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3=,若水平方向上满足,说明。

答案(1)平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动(2)①斜槽轨道末端水平、小球每次都从同一位置由静止释放②1∶3∶5x1=x2=x3平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动解析(1)沿水平方向弹出的小球和自由下落的小球同时落地,可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。(2)①为了能画出平抛运动轨迹,首先要保证小球做的是平抛运动,所以斜槽轨道不一定要光滑,但末端必须是水平的,同时要让小球每次都从同一位置由静止释放,这样才能找到同一运动轨迹上的几个点。②根据图甲的结论可知,平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,根据连续相等时间内,位移之比为1∶3∶5∶…,可知取A、B、C三个点时,在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3=1∶3∶5,若水平方向上满足x1=x2=x3,则说明平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动。12.(10分)未来在一个未知星球上用如图甲所示的装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球利用频闪数码照相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前拍下了小球做平抛运动的多张照片,经合成后,照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s,照片大小如图中坐标所示,又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,则:甲乙(1)由以上信息,可知a点(选填“是”或“不是”)小球的抛出点;

(2)由乙图信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为m/s2;

(3)由乙图信息,可以算出小球平抛的初速度是m/s;

(4)由乙图信息,可以算出小球在b点时的速度是m/s(此空保留3位有效数字)。

答案(1)是(2)8(3)0.8(4)1.13解析(1)因为竖直方向上连续相等时间内的位移之比是1∶3∶5,符合初速度为零的匀加速直线运动的特点,由此可知,a点的竖直分速度为零,a点是小球的抛出点。(2)该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,可得小正方形的实际边长l=4cm;竖直方向上有Δy=2l=g'T2,解得g'=2lT2=2×4×1(3)小球在水平方向上做匀速直线运动,v0=2lT=2×4×10(4)小球在b点时的竖直分速度vby=4l2T=0.160.20m/s=0.8m/s,则小球在b点时的速度v13.(10分)一艘小艇从河岸A处出发渡河,小艇保持沿与河岸垂直方向行驶,经过10min到达正对岸下游120m的C处,如图所示,如果小艇保持原来的速度大小逆水沿斜向上游与河岸成α角的方向行驶,则经过12.5min恰好到达正对岸的B