热点题型专练 专题41 碳硅及无机非金属化合物.docx

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热点题型专练专题41碳硅及无机非金属化合物

1．下列说法正确的是（）

A．光导纤维的主要成分是硅

B．常用氢氟酸（HF）来刻蚀玻璃

C．制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英砂

D．实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液

【答案】B

2．下列关于硅的说法不正确的是（）

A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应

D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属单质反应

【解析】硅的化学性质不活泼，但常温下仍能与氟气、氢氟酸、NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。

【答案】C

3．将足量CO2气体通入水玻璃（Na2SiO3溶液）中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是（）

A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2D．SiO2

【解析】CO2与水玻璃反应生成Na2CO3和H2SiO3，在高温条件下H2SiO3变为SiO2，Na2CO3与SiO2反应又生成Na2SiO3和CO2，所以最后得到的固体物质是Na2SiO3，故A正确。

【答案】A

4．下列说法正确的是（）

A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO2

2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性

B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中

C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2

D．由Na2CO3＋SiO2

CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸

【解析】依据元素周期律可知，硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，A错误；硅酸钠是一种黏合剂，不能保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中，B错误；D选项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D错误。

【答案】C

5．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是（）

选项

操作及现象

溶液

A

通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失

饱和Na2CO3溶液

B

通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失

Na2SiO3溶液

C

通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊不消失，再加入品红溶液，红色褪去

Ca（ClO）2溶液

D

通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊

Ca（OH）2溶液

【答案】D

6．将2.8g硅粉与2.3g钠同时放入足量水中，采用恰当的方法收集反应过程中产生的气体（全部收集），这些气体在标准状况下的体积为（）

A．1.12LB．4.48L

C．5.6LD．3.36L

【解析】本题重点考查钠与水、硅与碱溶液反应的有关计算。

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

2×23g2mol22.4L

2.3g0.1mol1.12L

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑

28g2mol2×22.4L

1．4g0.1mol2.24L

反应后硅剩余1.4g，V（H2）＝1.12L＋2.24L＝3.36L。

【答案】D

7．某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物跟足量的稀盐酸反应，消耗H＋和生成CO2物质的量之比为6∶5，则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是（）

A．1∶1B．1∶2

C．1∶3D．1∶4

【解析】设碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量分别为xmol、ymol，则：

RCO3～2H＋～CO2，R（HCO3）2～2H＋～2CO2

121122

xmol2xmolxmolymol2ymol2ymol

则有（2xmol＋2ymol）∶（xmol＋2ymol）＝6∶5。

解得x∶y＝1∶2。

【答案】B

8．化合物A、B、C、D各由两种元素组成，甲、乙、丙是由三种短周期元素组成的单质。

这些常见的化合物与单质之间存在如下图所示关系（已知C是一种有机物），以下结论不正确的是（）

A．上述转化关系所涉及的化合物中有一种是酸性氧化物

B．甲、乙、丙三种单质的晶体一定是分子晶体

C．上图所示的五个转化关系中，有三个涉及化合反应

D．上图所示的五个转化关系均涉及氧化还原反应

【答案】B

9．下列物质的反应过程符合图示过程的是（）

A．向CaCl2溶液中通入过量CO2

B．向水玻璃溶液中通入过量CO2

C．向澄清石灰水中通入过量CO2

D．向水玻璃溶液中加入过量盐酸

【解析】A项不反应，违背了强酸制备弱酸的原理；B项中沉淀为硅酸，硅酸不能溶解于过量的碳酸中；C项先生成CaCO3，然后CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca（HCO3）2，符合题意；D项中生成的沉淀为硅酸，硅酸不溶解于过量的盐酸。

H2SiO3不溶于水，也不溶于酸，但可以溶解在NaOH溶液中。

【答案】C

10．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）

①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料

A．②③B．①③

C．①④D．④

【答案】D

11.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.商代后母戊鼎

B.新石器时代人面鱼纹彩陶盆

C.明永乐青花竹石芭蕉纹梅瓶

D.三国青瓷羊形烛台

【解析】青铜器属于金属材料，陶瓷是无机非金属材料。

【答案】A

12.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。

下列叙述正确的是（）

A.SiO2与干冰的晶体结构相似

B.SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应

C.工业上用SiO2制备粗硅

D.光纤主要成分是SiO2，具有导电性

【解析】A项，SiO2为原子晶体，干冰为分子晶体，错误；B项，SiO2可以与HF反应，错误；C项，SiO2与C在高温下还原可制得粗硅和CO，正确；D项，SiO2不导电，错误。

【答案】C

13.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。

下列说法正确的是（）

A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐

B.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂

C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示

D.高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池

【解析】水晶的主要成分为SiO2，其不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。

【答案】C

14.下列物质性质与用途对应关系正确的是（）

性质

用途

A

硅酸钠化学性质稳定

制备木材防火剂

B

硅酸溶胶具有

吸附水分的能力

硅作半导体的材料

C

二氧化硅硬度大、熔点高

氢氟酸在玻璃上刻花纹

D

焦炭具有可燃性

焦炭还原二氧化硅

冶炼粗硅

【解析】硅胶吸附水，与硅作半导体的材料无关，B错误；二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。

【答案】A

15.《天工开物》记载：

“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉（主要为青色），与造砖同法”。

下列说法错误的是（）

A.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料

B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化

C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦

D.沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐

【答案】D

16.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＋＋CO

＋H2SiO3

B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：

Ca（OH）2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO

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－===SiO

＋H2O

【解析】Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO

，且应生成HCO

，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO

；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。

【答案】D

17.下列除杂方法正确的是（）

A.SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去

B.CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热

C.CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶

D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤

【解析】A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，D项，Na2CO3与CO2反应生成NaHCO3。

【答案】B

18.SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。

下列说法正确的是（）

A.图中所有反应都不属于氧化还原反应

B.硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维

C.可用盐酸除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的碳酸钙

D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高

【答案】C

19.用四种溶液进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是（）

选项

操作及现象

溶液

A

通入CO2，溶液不变浑浊

BaCl2溶液

B

通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失

Na2SiO3溶液

C

通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去

Ca（ClO）2溶液

D

通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量的NaOH溶液，又变浑浊

Ca（OH）2溶液

【解析】A项，CO2与BaCl2溶液不反应；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca（ClO）2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，品红溶液被HClO氧化褪色；D项，通入CO2少量时发生反应：

CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O，继续通入CO2，生成可溶于水的Ca（HCO3）2，再加入足量的NaOH溶液，则：

2NaOH＋Ca（HCO3）2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。

【答案】B

20.X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。

有关生产过程如下：

为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。

已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光导纤维。

按要求回答下列问题：

（1）C的化学式为________；X的化学式为________。

（2）写出下列方程式：

反应②的化学方程式_________________________________________________；

反应⑦的离子方程式_____________________________________________________。

【答案】

（1）SiCl4Si3N4

（2）SiCl4＋4NH3===Si（NH2）4＋4HCl

SiO

＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO

21.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。

回答下列问题：

（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）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

发生的主要反应

电弧炉

SiO2＋2C

Si＋2CO↑

流化床反应器

Si＋3HCl

SiHCl3＋H2

还原炉

SiHCl3＋H2

Si＋3HCl

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________________；

碳化硅又称________。

②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。

物质

Si

SiCl4

SiHCl3

SiH2Cl2

SiH3Cl

HCl

SiH4

沸点/℃

2355

57.6

31.8

8.2

－30.4

－84.9

－111.9

③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________。

（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。

【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）①SiO2＋3C

SiC＋2CO↑金刚砂②精馏（或蒸馏）③H2、HCl、H2SiO3

（4）H2、HCl

22.晶体硅是一种重要的非金属材料。

物质

沸点/℃

SiHCl3

33.0

SiCl4

57.6

HCl

－84

模拟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＋3HCl

SiHCl3＋H2；

③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。

可能用到的信息如下：

已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃；步骤②中粗硅与HCl反应时会生成少量SiCl4。

请回答下列问题：

（1）粗硅与HCl反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯SiHCl3，该提纯方法为__________________________________________________________________。

（2）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依次连接的合理顺序为________（填写字母序号）；装置D中g管的作用是________________；装置B中的试剂是________________；装置C中的烧瓶加热的目的是________________。

②装置A中发生反应的化学方程式为_____________________________________。

③操作时应先打开装置________（填“C”或“D”）中分液漏斗的旋塞，理由是_______________________________________________________________________。

（3）请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：

将产品用稀盐酸溶解，取上层清液后______________________________________________________________________。

【答案】

（1）蒸馏

（2）①DBCAE平衡压强（其他合理答案均可）浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②SiHCl3＋H2

Si＋3HCl③DSiHCl3容易在空气中自燃，实验中要注意先通一段时间H2排尽装置中的空气

（3）先滴加硫氰化钾溶液，再滴加氯水，溶液显红色（或加入氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色，合理答案均可）

23．某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，欲探究其组成，设计探究过程如图所示。

已知：

碳酸不能溶解Al（OH）3沉淀。

（1）Si在元素周期表中的位置是________。

（2）下列说法正确的是________。

a．酸性：

H2CO3>H2SiO3

b．原子半径：

O

c．稳定性：

H2O>CH4>SiH4

d．离子半径：

O2－

（3）该矿石的组成是________，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是：

________________________________________________________________________。

（4）该矿石和1mol·L－1HNO3溶液反应的离子方程式为：

________________________________________________________________________。

（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，目的是________________________________________；若处理该矿石2.36×103kg，得到滤渣1.2×103kg，理论上至少需要1mol·L－1HNO3溶液的体积为________L。

【答案】

（1）第三周期ⅣA族

（2）abc（3）FeCO3和SiO2SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O（4）3FeCO3＋10H＋＋NO

===3Fe3＋＋3CO2↑＋NO↑＋5H2O（5）NO循环使用减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，可以提高原料利用率3×104

24．已知A～I有如下所示的转化关系：

已知：

①单质E可作为半导体材料；

②化合物F是不能生成盐的氧化物；

③化合物I能溶于水，呈酸性，它能够跟氧化物A发生反应。

据此，请填空：

（1）化合物F是________；

（2）化合物I是________；

（3）反应③的化学方程式是

________________________________________________________________________；

（4）反应④的化学方程式是

________________________________________________________________________；

（5）写出I的水溶液与A反应的化学方程式：

_________________________________________________________________________。

【答案】

（1）CO

（2）HF（3）2H2＋O2

2H2O（4）2F2＋2H2O===4HF＋O2（5）4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O

25．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。

回答下列问题。

（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）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种技术路线。

其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

发生的主要反应

电弧炉

SiO2＋2C

Si＋2CO↑

流化床反应器

Si＋3HCl

SiHCl3＋H2

还原炉

SiHCl3＋H2

Si＋3HCl

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为__________________________；碳化硅又称__________，其晶体结构与________相似。

②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。

物质

Si

SiCl4

SiHCl3

SiH2Cl2

SiH3Cl

HCl

SiH4

沸点/℃

2355

57.6

31.8

8.2

－30.4

－84.9

－111.9

③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为

__________________。

（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。

SiHCl3、SiCl4的混合液体，用蒸馏法可分离两者。

③SiHCl3的结构类似甲烷，其结构为

，其中Si为＋4价，Cl和H都为－1价，和H2O反应时，把水看成H＋和OH－的组合，则显负价的微粒结合H＋，显正价的结合OH－，使得到产物HCl，H－＋H＋→H2Si4＋＋4OH－===Si（OH）4，即H4SiO4，失水成为H2SiO3。

（4）氯碱工业可提供H2、Cl2和NaOH，而H2和Cl2可合成HCl。

结合题目知：

可提供原料H2和HCl。

【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）①SiO2＋3C

SiC＋2CO↑金刚砂金刚石（或单晶硅）②精馏（或蒸馏）③H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl（4）H2、HCl