届高考化学第一轮总复习课时综合作业题.docx
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届高考化学第一轮总复习课时综合作业题
课时作业12 碳、硅及无机非金属材料
时间：
45分钟
一、选择题
1．寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是（ ）
A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触
B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物
C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质
D．置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质
答案：
C
解析：
根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A对；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B对；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C错；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D对。
2．下列表述中正确的是（ ）
①光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料
⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③ B．②④
C．①③⑤D．③④⑤
答案：
D
解析：
玛瑙是带有特殊杂质的二氧化硅，它的主要成分不是硅酸盐。
3．目前，一项名为“CCS”（二氧化碳捕集封存）的技术正在全球许多国家试运行。
“CCS”就是在CO2排放之前就将其捕集，然后通过管线或船舶运到封存地，最后压缩注入地下，达到彻底减排的目的。
下列有关二氧化碳的叙述中正确的是（ ）
A．CO2属于酸性氧化物
B．CO2会导致温室效应，是一种大气污染物
C．CO2和CO都是碳的氧化物，它们互为同素异形体
D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳
答案：
A
解析：
CO2虽然会导致温室效应，但它不是大气污染物，B项错误；CO2和CO不是同素异形体的关系，C项错误；实验室不可用大理石与稀硫酸反应制取CO2，因为反应生成的CaSO4微溶于水，会附着在大理石的表面，阻止反应进行，D项错误。
4．下列有关叙述正确的是（ ）
A．晶体硅是“信息革命”的支柱材料，可用于制作光导纤维
B．将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
C．化学反应伴随着能量的变化，反应物总能量一定大于生成物总能量
D．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果释放的乙烯，可达到水果保鲜的目的
答案：
D
解析：
用于制作光导纤维的是SiO2，故A选项错；与外加直流电源的负极相连，才可以保护金属不受腐蚀，故B选项错；只有放热反应的反应物总能量才大于生成物总能量，吸热反应相反，故C选项错；高锰酸钾溶液可以将乙烯氧化成CO2和H2O，达到水果保鲜的目的，故D选项正确。
5．宣传科学知识，介绍高新科技，揭露伪科学，是科学工作者的义务，下列说法正确的是（ ）
A．以石英砂为主要原料生产光导纤维
B．“水玻璃”超薄透明，是一种新型装饰材料
C．纳米材料是一种称为“纳米”的新物质制成的材料
D．炭炉边放盆水，可防止煤气中毒
答案：
A
解析：
石英砂的主要成分是SiO2；“水玻璃”是Na2SiO3水溶液的俗称；纳米是长度单位，1nm＝10－9m；煤气（CO）不溶于水。
6．下列叙述中正确的是（ ）
A．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是硅酸盐
B．光导纤维导电能力很强，是一种很好的通信材料
C．硅胶多孔，吸水能力强，所以常用作袋装食品的干燥剂
D．硅的化学性质不活泼，在自然界中主要以游离态存在
答案：
C
解析：
红宝石的主要成分为三氧化二铝，珍珠的主要成分为CaCO3、水晶的主要成分为SiO2、钻石为碳单质，A选项中均不属于硅酸盐；光导纤维不导电，B选项错误；自然界中无游离态的硅，D选项错误。
7．下列说法正确的是（ ）
A．反应：
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑，说明H2SiO3的酸性大于H2CO3的酸性
B．可在试管内完成焦炭和石英砂（SiO2）制取硅的反应
C．二氧化硅是生产光导纤维、玻璃的基本原料
D．CO2、CH4、N2是温室气体
答案：
C
解析：
强酸制弱酸的规律适用于在溶液中进行的反应，而SiO2与Na2CO3是高温下固体之间的反应，由于生成CO2气体逸出，有利于反应的进行，A项错；在高温下试管会熔化，玻璃中的SiO2也会与焦炭反应，B项错；N2不是温室气体，D项错。
8．向含有0.2molNaOH和0.1molBa（OH）2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96L（0℃，1.01×105Pa）时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是（气体的溶解和离子的水解忽略不计）（ ）
答案：
C
解析：
本题涉及的化学反应方程式如下：
Ba（OH）2＋CO2===BaCO3↓＋H2O ①
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ②
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 ③
BaCO3＋CO2＋H2O===Ba（HCO3）2 ④
当未通入CO2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；当通入2.24LCO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molOH－；当通入4.48LCO2时，发生反应②，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molCO
；当通入6.72LCO2时，发生反应③，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molHCO
；当通入8.96LCO2时，发生反应④，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molHCO
。
对比图像可知选项C正确。
9．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
用作木材防火剂
B
硅胶具有吸附水分的能力
硅用作半导体材料
C
二氧化硅硬度大、熔点高
用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
答案：
A
解析：
硅胶吸附水，与硅用作半导体材料无关，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。
10．近几年我国载人飞船多次升空，显示出我国航天技术已进入世界一流，飞船应用了许多尖端的合成材料。
据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。
下列相关叙述不正确的是（ ）
A．它耐高温抗氧化
B．它比钢铁轻，强度大，但质地较脆
C．它没有固定熔点
D．它是一种新型无机非金属材料
答案：
B
解析：
航空材料具有质轻、高强度、耐高温、抗氧化等性能，又由题中信息可知，该材料具有一定的韧性，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料属于新型无机非金属材料，C、D正确。
11．下列离子方程式不正确的是（ ）
A．石英与烧碱反应：
SiO2＋2OH－===SiO
＋H2O
B．硅与烧碱反应：
Si＋2OH－===SiO
＋H2↑
C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：
SiO
＋CO2＋H2O===CO
＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入盐酸：
2H＋＋SiO
===H2SiO3↓
答案：
B
解析：
硅与烧碱溶液反应时，H2O参与反应，Si＋2OH－＋H2O===SiO
＋2H2↑。
12．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
答案：
A
解析：
将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：
2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：
H2SiO3
H2O＋SiO2；2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑，各反应物存在如下关系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。
二、非选择题
13．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________。
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________。
A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚D．铁坩埚
（4）工业上常利用反应2C＋SiO2
Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________（填化学式，下同），氧化剂是________。
答案：
（1）D
（2）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 氢氟酸
（3）防火剂 D
（4）C SiO2
解析：
（1）生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸盐。
（2）SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。
（3）Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。
SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料（普通玻璃、石英玻璃）以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。
（4）题给反应中C（碳）被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。
14．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高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3（Si＋3HCl
SiHCl3＋H2）；
③SiHCl3与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。
请回答：
（1）第一步制取粗硅的化学反应方程式为_______________________________________________。
（2）粗硅与HCl气体反应完全后，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℃），提纯SiHCl3采用的方法为________。
（3）实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示（加热和夹持装置略去）：
①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，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是_______________________________________________
_______________________________________________
_______________________________________________。
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_______________________________________________。
答案：
（1）SiO2＋2C
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 在题给反应温度下（1100～1200℃），普通的玻璃会软化 SiHCl3＋H2
Si＋3HCl ③排尽装置中的空气
解析：
（3）①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，因此B中的试剂为浓H2SO4，且C烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快其与H2的反应速率。
②石英管中产生的物质应为硅，故D中有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1100～1200℃，此温度下普通的玻璃容易软化。
③因高温下H2与O2反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空气。
15．纯碱、烧碱等是重要的化工原料。
（1）利用上图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是_______________________________________________
_______________________________________________，
若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是_______________________________________________
_______________________________________________。
（2）向NaOH溶液中通入一定量CO2，结晶后得到白色固体，该白色固体的组成可能是
A．NaOH和Na2CO3;B．________；
C．________；D．________。
（3）设计实验确定
（2）中白色固体中存在A项中的阴离子：
实验操作
实验现象
结论
（1）取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液
（2）
答案：
（1）水沿长导管由广口瓶进入烧瓶 广口瓶中的长导管口有气泡产生
（2）Na2CO3 Na2CO3和NaHCO3 NaHCO3
（3）
实验操作
实验现象
结论
产生白色沉淀
有CO
（2）过滤，取少量滤液于试管中，滴加酚酞
滤液变红
有OH－
16.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________，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________。
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
解析：
（1）反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是铁的合金。
（2）生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂。
（3）①SiC又名金钢砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。
②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4和SiHCl3在常温下呈液态。
由于SiCl4与SiHCl3沸点相差较大，因此可用蒸馏的方法进行分离。
③SiHCl3完全水解的化学方程式为SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓＋H2↑＋3HCl↑。
（4）氯碱工业的产品是NaOH、H2、Cl2，其中H2、Cl2反应可制备HCl。
H2、HCl都是制备硅工艺中的原料。
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