提分必做高考化学一轮复习第10讲无机非金属材料的主角碳硅作业.docx
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提分必做高考化学一轮复习第10讲无机非金属材料的主角碳硅作业
第10讲 无机非金属材料的主角——碳、硅
A组 基础题组
1.下列我国古代优秀艺术作品中,所用材料不属于无机非金属材料的是（ ）
A
B
C
D
商代后母戊鼎
新石器时代人面鱼纹彩陶盆
明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶
三国青瓷羊形烛台
2.（2017北京海淀期中,2）下列说法
的是（ ）
A.钠、钾着火时,不能用泡沫灭火器灭火
B.氧化铝是冶炼金属铝的原料,也是较好的耐火材料
C.石英是制造光导纤维的原料,也是常用的半导体材料
D.在汽车尾气系统中装催化转化器,可降低尾气中CO、NOx等的排放量
3.（2017北京东城二模,6）能源是人类生存和发展的基础。
下列能源的开发和利用过程中不涉及化学反应的是（ ）
A.太阳能热水器
B.火力发电
C.发动机中燃料燃烧
D.中国古代制陶
4.（2017北京东城期末,1）材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。
下列物品所用材料的主要成分是有机高分子化合物的是（ ）
5.（2018北京密云阶段测试）下列关于硅及其化合物的说法不正确的是（ ）
A.水玻璃可用作木材防火剂
B.硅是制造光导纤维的材料
C.硅是制造太阳能电池的常用材料
D.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
6.（2017北京西城期末,17）C、Si是构成无机非金属材料的重要元素。
（1）Si在周期表中的位置为 。
（2）为比较C、Si的非金属性,某同学设计了如下实验:
装置①中盛放的试剂是 ,装置②中发生反应的离子方程式是 。
（3）SiC是一种重要的高温耐磨材料。
SiC中,C元素显
（填“正”或“负”）化合价,从原子结构角度解释原因:
。
7.（2017北京朝阳期中,17）硅材料是微电子工业和太阳能发电的基础材料,以二氧化硅为原料制备纯硅的方法主要有热还原法和熔盐电解法等。
（1）非金属热还原法:
工业上以石英砂（含SiO2）、焦炭为原料,高温熔炼制得工业硅。
流程如下:
石英砂
粗硅
SiCl4
纯硅
①卤素（X2）都能与Si反应生成SiX4,从原子结构角度解释原因:
。
②Ⅰ中事实不能作为“碳的非金属性比硅强”的证据,理由是 。
（2）金属热还原法:
实验室中可将金属镁与足量二氧化硅的微细粉末混合加热而制得硅。
流程如下:
SiO2
粗硅
纯硅
①Ⅰ中发生反应的化学方程式是 。
②已知:
ⅰ.Si在常温下很难被氢氟酸腐蚀。
ⅱ.MgF2（氟化镁）难溶于水和氢氟酸。
请设计Ⅱ中分离提纯的实验:
（按上图形式呈现）。
（3）熔盐电解法:
采用CaCl2为熔盐体系,由SiO2直接电解制得纯硅。
装置图如下:
①判断N为电源正极的理由是 。
②制得硅的电极反应式为 。
B组 提升题组
8.（2018北京海淀期中）下列关于硅及其化合物的说法不正确的是（ ）
A.高纯硅具有良好的半导体性能,可制成硅芯片、光电池、光导纤维等
B.二氧化硅能与氢氟酸反应,可用氢氟酸蚀刻玻璃
C.向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有不溶物生成,实验室可用该方法制备硅酸
D.“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂
9.（2017北京西城期末,15）将气体a通入溶液b中,始终无明显变化的是（ ）
气体a
溶液b
A
Cl2
NaBr
B
CO2
CaCl2
C
SO2
Ba（NO3）2
D
NO2
FeSO4
10.（2017北京朝阳一模,26）我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。
从含铅废料（PbSO4、PbO2、PbO等）中回收铅,实现铅的再生,意义重大。
一种回收铅的工艺流程如下:
（1）铅蓄电池放电时,PbO2作 极。
（2）过程Ⅰ,已知:
PbSO4、PbCO3的溶解度（20℃）曲线见图1;Na2SO4、Na2CO3的溶解度曲线见图2。
①根据图1写出过程Ⅰ的离子方程式:
。
②生产过程中的温度应保持在40℃。
若温度降低,PbSO4的转化速率下降。
根据图2,解释原因:
ⅰ.温度降低,反应速率降低;
ⅱ. （请你提出一种合理解释）。
③若生产过程中温度低于40℃,所得固体中含有较多Na2SO4杂质,原因是 。
（3）过程Ⅱ,发生反应2PbO2+H2C2O4
2PbO+H2O2+2CO2↑。
实验中检测到有大量O2放出,推测PbO2氧化了H2O2,通过实验证实了这一推测。
实验方案是 。
（已知:
PbO2为棕黑色固体;PbO为橙黄色固体）
（4）过程Ⅲ,将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液。
电解Na2PbCl4溶液,生成Pb,如图3。
图3
①阴极的电极反应式是 。
②电解一段时间后,Na2PbCl4浓度极大下降,为了恢复其浓度且实现物质的循环利用,阴极区采取的方法是 。
11.（2017北京理综,26）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:
钛精矿
粗TiCl4
纯TiCl4
资料:
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181（升华）
316
1412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
（1）氯化过程:
TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知:
TiO2（s）+2Cl2（g）
TiCl4（g）+O2（g） ΔH1=+175.4kJ·mol-1
2C（s）+O2（g）
2CO（g） ΔH2=-220.9kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式:
。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据下图判断:
CO2生成CO反应的ΔH 0（填“>”“<”或“=”）,判断依据:
。
③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是 。
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有 。
（2）精制过程:
粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。
示意图如下:
物质a是 ,T2应控制在 。
12.（2018北京东城期末）从废旧液晶显示器的主材ITO（主要成分是含铟、锡的氧化物）中回收铟和锡,流程示意图如下:
资料:
物质
铟（In）
锡（Sn）
周期表位置
第五周期、第ⅢA族
第五周期、第ⅣA族
颜色、状态
银白色固体
银白色固体
与冷酸作用
缓慢反应
缓慢反应
与强碱溶液
不反应
反应
（1）为了加快步骤①的反应速率,可以采取的措施有 （至少答两点）。
（2）步骤①中铟的氧化物转化成In3+的离子方程式是 。
（3）步骤②中加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+,根据所给资料分析其原因是 。
（4）步骤④和⑤中NaOH溶液的作用是 。
（5）下图是模拟精炼铟的装置图,请在方框中填写相应的物质。
答案精解精析
A组 基础题组
1.A 传统无机非金属材料包括水泥、玻璃、陶瓷,后母戊鼎所用材料属于金属材料,不属于无机非金属材料。
2.C 制造光导纤维的原料是二氧化硅,常用的半导体材料是硅单质。
3.A A项,太阳能热水器可将太阳能转化为热能,不涉及化学反应;B项,火力发电过程中燃料的燃烧为化学变化;C项,发动机中燃料的燃烧属于化学变化;D项,中国古代制陶过程中烧窑时发生化学反应。
4.D A项,青铜器是合金,属于金属材料;B项,瓷器是陶瓷,属于硅酸盐材料;C项,钢化玻璃是复合材料;D项,涤纶属于有机高分子化合物。
5.B A项,水玻璃是硅酸钠的水溶液,常用作木材的防火剂;B项,二氧化硅是制造光导纤维的材料;C项,硅是制造太阳能电池的常用材料;D项,硅是构成一些岩石和矿物的基本元素。
6.
答案
（1）第三周期ⅣA族
（2）饱和NaHCO3溶液 CO2+H2O+Si
H2SiO3↓+C
（3）负 C、Si均位于ⅣA族,从上到下原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子吸引能力逐渐减弱,元素非金属性减弱
解析
（1）Si是14号元素,在周期表中位于第三周期ⅣA族。
（2）稀盐酸和石灰石反应生成的二氧化碳中混有少量氯化氢,可以选用饱和NaHCO3溶液除去;装置②中发生反应的离子方程式为CO2+H2O+Si
H2SiO3↓+C
。
（3）C的非金属性比硅强,故在SiC中C显负化合价。
7.
答案
（1）①硅原子最外层有4个e-,卤素原子最外层有7个e- ②该反应中C表现还原性（其他答案合理给分）
（2）①SiO2+2Mg
2MgO+Si
②
含Si、SiO2、
MgO的混合物
（3）①石墨电极上O2-失电子生成O2
②SiO2+4e-
Si+2O2-
解析
（1）①卤素原子最外层有7个e-,硅原子最外层有4个e-,故每个Si原子可以和4个X原子形成共价键;②比较元素的非金属性可以利用其单质的氧化性,而在反应Ⅰ中C表现还原性。
（2）①由转化关系可知Mg与SiO2的反应为置换反应;②所得的粗硅中含有Si、SiO2、MgO,可以先利用盐酸除去MgO,再在常温下加入氢氟酸除去SiO2,从而得纯硅。
（3）①O2-在石墨电极上失电子生成O2,则石墨电极为阳极,故N为电源的正极;②阴极上SiO2得到电子生成单质Si,电极反应式为SiO2+4e-
Si+2O2-。
B组 提升题组
8.A A项,制备硅芯片和光电池的主要原料为高纯硅,光导纤维的主要成分是二氧化硅;B项,二氧化硅能与氢氟酸反应,故常用氢氟酸蚀刻玻璃;C项,硅酸钠溶液能与稀盐酸反应生成硅酸不溶物;D项,“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂。
9.B A项,氯气能够置换出溴,溶液由无色变成橙色;B项,二氧化碳与氯化钙溶液不反应,无现象;C项,二氧化硫能够被氧化为硫酸,进而生成硫酸钡沉淀;D项,二氧化氮与水反应生成硝酸,HNO3具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色。
10.
答案
（1）正
（2）①PbSO4（s）+C
（aq）
PbCO3（s）+S
（aq）
②温度降低,Na2CO3溶解度降低,使溶液中c（C
）降低,反应速率降低
③温度低于40℃时,温度降低,平衡“Na2SO4（s）
2Na+（aq）+S
（aq）”逆向移动,产生较多Na2SO4固体杂质
（3）取少量PbO2于试管中,向其中滴加H2O2溶液,产生可使带火星木条复燃的气体,同时棕黑色固体变为橙黄色,证实推测正确
（4）①PbC
+2e-
Pb+4Cl-
②向阴极区电解液中加入适量的PbO粗品
解析
（1）铅蓄电池放电时,PbO2得电子,作正极;
（2）①由图1可知,PbCO3比PbSO4更难溶,所以PbSO4可转化为PbCO3;
②温度降低时,Na2CO3的溶解度减小,则溶液中c（C
）降低,所以反应速率降低;
③由图2可知,温度低于40℃时,Na2SO4的溶解度较小,所以所得固体中会含有较多Na2SO4杂质;
（4）①由题目信息可知,阴极上PbC
放电生成Pb,电极反应式为PbC
+2e-
Pb+4Cl-;
②电解一段时间后,阴极区电解液中含有HCl和NaCl,要恢复PbC
的浓度,向阴极区电解液中加入适量PbO粗品即可。
11.
答案
（1）①TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）
TiCl4（g）+2CO（g） ΔH=-45.5kJ·mol-1
②> 随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
（2）SiCl4 高于136℃,低于181℃
解析
（1）①将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。
②观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,ΔH>0。
④在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。
（2）TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。
T2应控制在136℃以上,181℃以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。
12.
答案
（1）增大盐酸浓度、加热、将废料粉碎（合理答案均可）
（2）In2O3+6H+
2In3++3H2O
（3）同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱（还原性减弱）
（4）除去a、b两种滤渣中的锡和锌
（5）
解析
（1）影响化学反应速率的因素包括温度、浓度、压强、催化剂、接触面积等,本题中可以从温度、浓度、接触面积三个角度作答;
（2）In2O3与盐酸反应的离子方程式为In2O3+6H+
2In3++3H2O;
（3）两种元素都在第五周期,铟的族序数更小且与酸反应更剧烈,而锡为两性金属,得出铟的金属活动性强于锡,步骤②中加入过量铟后发生的反应为2In+3Sn2+
2In3++3Sn,以除去溶液中的Sn2+,故加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+的原因为同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱（还原性减弱）;
（4）根据表格中信息和流程图可知,Sn和Zn都能与NaOH溶液反应,分别形成Sn
和Zn
（类似Al和NaOH溶液的反应）,与不和碱反应的In分离,达到提纯In的目的;故步骤④和⑤中NaOH溶液的作用是除去a、b两种滤渣中的锡和锌。
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