课时规范练13　硅　无机非金属材料.docx

1、课时规范练课时规范练 13硅硅无机非金属材料无机非金属材料 基础巩固基础巩固 1.(2020 天津学业水平等级考适应性测试)下列“中国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是() A.宇航服所用聚酯纤维 B.“天眼”反射面板所用铝 合金 C.港珠澳大桥所用水泥D.“蛟龙号”所用钛合金 2.(2020 华中师大一附中质量测评)碳元素是自然界中与人类关系最密切的元素,金刚石、石墨和石墨 烯是碳元素常见的同素异形体。下列与碳元素相关的说法错误的是() A.金刚石是自然界中硬度最大的天然材料 B.石墨在一定条件下转化成金刚石是化学变化 C.石墨烯属于烯烃,能够发生加成反应 D.碳纤维质轻、强度大,可作为

2、航空器材的结构材料 3.(2020 湖南长沙七校联考)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是() A.全球首段光伏高速公路亮相济南,光伏发电所用电池板主要材料是二氧化硅 B.物理小识记载“青矾(绿矾)厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂”,青矾厂气是 CO 和 CO2 C.平昌冬奥会“北京 8 分钟”主创团队用石墨烯制作发热服饰,说明石墨烯是能导热的金属材料 D.本草纲目描述“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”,其中的碱是 K2CO3 4.(2020 黑龙江牡丹江第一高级中学期末)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.某硅酸盐的化学式为 KAlSi3O8

3、,可用 K2OAl2O36SiO2表示 B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂 C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐 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 5.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.粘土是制砖瓦和水泥的主要原料 B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化 C.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 6.(2020 广东清远第一中学实验学校月考)将过量 CO2分别通入CaCl2溶液,

4、Na2SiO3溶液, Ca(OH)2溶液,饱和 Na2CO3溶液,NaAl(OH)4溶液,最终溶液变浑浊的是() A.B. C.D. 7.(2020 福建泉州第十六中学期中)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的 简易过程。 回答下列问题: .硅粉与 HCl 在 300 时反应生成 1 mol SiHCl3气体和 H2,放出 225 kJ 热量,该反应的热化学方程 式为。SiHCl3的电子式为。 .将 SiCl4氢化为 SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为: SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)H10 3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4

5、SiHCl3(g)H20 2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)H3 (1)氢化过程中所需的高纯度 H2可用惰性电极电解 KOH 溶液制备,写出产生 H2的电极名称 (填“阳极”或“阴极”),该电极的电极反应为。 (2)反应的H3=(用H1和H2表示)。 (3)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除 SiCl4、SiHCl3和 Si 外,还有(填分子 式)。 能力提升能力提升 8.(2020 安徽肥东县高级中学高三调研)化学家 Seidel 指出 Si 与 NaOH 溶液的反应,首先是 Si 与 OH- 反应生成 SiO4 4-,然后 SiO 4 4-迅速

6、水解生成 H4SiO4。下列有关说法正确的是( ) A.硅酸钠(Na2SiO3)俗名是水玻璃,能迅速水解,且水解后呈碱性 B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品 C.2HCl+Na2SiO3H2SiO3+2NaCl 说明氯的非金属性大于硅 D.半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅 9.(2020 浙江 7 月选考,24)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是() A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2O B.具有吸水性,需要密封保存 C.能与 SO2反应生成新盐 D.与足量盐酸作用,

7、所得固体产物主要为 SiO2 10.(2020 湖南长郡中学高三模拟)往含 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中持续稳定地通 入 CO2气体 6.72 L(标准状况下),在这一过程中,下列有关溶液中离子总物质的量(n)随通入 CO2气体 体积(V)的变化曲线中正确的是(离子水解忽略不计)() 11.二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。该物质易燃、有毒,与水接触易水解,沸点 为 8.2 。在铜催化作用下,HCl 与硅在 250260 反应可以制得 SiH2Cl2。 (1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用 A 装置制取 HCl,利用了浓硫酸的

8、性。 (2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式 为。 (3)按照气体从左到右的方向,制取 SiH2Cl2的装置(h 处用止水夹夹好)连接顺序为 a()()()()()()()(填仪器接口的字母,其中装置 C 用到 2 次)。 (4)按从左到右的顺序,前面装置 C 中装的药品为,后面装置 C 的作用 为。 (5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成 H2和、等。 (6)新的制取 SiH2Cl2的方法:往硅粉中先通入 Cl2,在 300350 反应生成 SiCl4,然后再与 HCl 在 250260 反应,可以大大提高产率。如果通入气体顺序相反,结果是 (用化学方程式表示)。 拓展深化拓展深化 12

9、.(2020 江西上饶月考)光纤通信是光导纤维传送信号的一种通信手段,合成光导纤维及氮化硅(一种 无机涂层)的工艺流程如下: 回答下列问题: (1)反应的化学方程式为 2C+ SiO2Si+2CO,其中还原剂为(填化学式),该反应涉及 的副反应可能有(碳不足)C+ SiO2Si+CO2和(碳足量)。 (2)经反应所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下: 组分名 称 SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3 质量分 数 0.5450.405 0.046 2 0.000 3 0.001 93 0.001 57 沸点 / 57.6 31.88.2-8512.575.5 图中 “操作 X

10、”的名称为;PCl3的电子式为。 (3)已知反应的化学方程式为 3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl,则反应和中尾气的用途 为。若向一个 2 L 恒容密闭容器中投入 1 mol SiCl4和 1 mol NH3,6 min 后反应 完全,则 06 min 内,HCl 的平均反应速率为molLmin-1。 课时规范练 13硅无机非金属材料 1.C宇航服所用聚酯纤维为有机合成高分子材料,故 A错误;“天眼”反射面板所用铝合 金属于金属材料,故 B 错误;港珠澳大桥所用水泥为硅酸盐材料,属于无机非金属材料,故 C 正确;“蛟龙号”所用钛合金属于金属材料,故 D错误。 2.C金刚石是自然界中硬

11、度最大的天然材料,故 A正确;石墨在一定条件下转化成金刚 石存在旧键断裂和新键生成,该转化过程是化学变化,故 B 正确;石墨烯为碳单质,不属于 烯烃,故 C 错误;碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料,故 D 正确。 3.D光伏发电所用电池板的主要材料是晶体硅,A错误;题中所说的“青矾厂气”,指的是 煅烧硫酸亚铁(FeSO47H2O)后产生的三氧化硫和二氧化硫;这类气体遇水或湿空气会生 成硫酸、亚硫酸或具有腐蚀性的酸雾,B 错误;石墨烯是非金属材料,C 错误;草木灰的主 要成分是碳酸钾,用水溶解时碳酸钾水解导致溶液呈碱性,D正确。 4.A硅酸盐 KAlSi3O8可用氧化物的形式表示成

12、K2OAl2O36SiO2,选项 A正确;水玻璃 为硅酸钠的水溶液,属于混合物,选项 B 错误;水晶的主要成分是二氧化硅,二氧化硅是氧 化物,不是硅酸盐,选项 C 错误;二氧化硅可用于制造光导纤维,高纯硅可用于制造太阳能 电池,选项 D错误。 5.CA项,由“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,正确;B 项,“燃薪举火”是提供高温的环境,使粘土发生复杂的物理化学变化,正确;C项,沙子的主 要成分为二氧化硅,错误;D项,粘土中有一定量的铁元素,泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含 氧化铁),浇水冷却时碳与水反应得到 CO和 H2,可将三价铁还原为二价亚铁,形成青瓦,正 确。 6.B碳

13、酸酸性比盐酸弱,CO2与 CaCl2溶液不会反应,不变浑浊;碳酸酸性比硅酸强, 过量的 CO2与 Na2SiO3溶液反应:2CO2+Na2SiO3+2H2O2NaHCO3+H2SiO3,变浑浊; 酸性氧化物能与碱反应,过量的 CO2与 Ca(OH)2反应:Ca(OH)2+2CO2Ca(HCO3)2,不变 浑浊;过量的 CO2通入饱和 Na2CO3溶液中发生反应:Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3, 因为碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小,变浑浊;过量的 CO2通入 NaAlO2溶液中发生反 应:CO2+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3+Na2CO3,变浑浊。 7.答案 .Si(s)+3H

14、Cl(g)SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol -1 Cl Si H Cl Cl .(1)阴极2H2O+2e-H2+2OH-(2)H2-H1 (3)HCl、H2 解析:.根据题意,硅粉与 HCl 在 300 反应的热化学方程式为 Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)H=-225 kJmol-1;SiHCl3中所有原子达稳定状态,其电 子式为 Cl Si H Cl Cl 。 .(1)根据电解原理,阴极上产生 H2,阴极电极反应式为 2H2O+2e-H2+2OH-。 (2)根据盖斯定律,由-得到反应,即H3=H2-H1。 (3)根据流程可知,循环使用的物质除

15、SiCl4、SiHCl3和 Si外,还有 HCl、H2。 8.D硅酸钠(Na2SiO3)的水溶液俗名是水玻璃,是强碱弱酸盐,水解后呈碱性,A错误;石英 的主要成分是 SiO2,不是硅酸盐,所以石英玻璃不属于硅酸盐产品,B 错 误;2HCl+Na2SiO3H2SiO3+2NaCl 说明酸性 HCl 大于 H2SiO3,由于盐酸为无氧酸,因此 不能证明氯的非金属性大于硅,C 错误;沙子的主要成分是 SiO2,以沙子为原料经过还原 得到晶体 Si,制成各种半导体电器,被人们使用,所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭” 是指将二氧化硅制成晶体硅,D正确。 9.DCa3SiO5可写作 3CaOSiO2,则

16、其与 NH4Cl 加热时可发生反应,得到 CaSiO3、CaCl2、 NH3和 H2O,A项正确;Ca3SiO5有吸水性,易板结,应密封保存,B 项正确;SO2对应的酸为 H2SO3,为中强酸,SO2能与 Ca3SiO5反应生成新盐 CaSO3,C 项正确;Ca3SiO5与盐酸反应会 生成 H2SiO3沉淀,而不是 SiO2,D项错误。 10.B根据电离方程式 NaOHNa+OH-,Ba(OH)2Ba2+2OH-,可知在含 0.2 mol NaOH 和 0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中离子的总物质的量为 0.2 mol2+0.1 mol3=0.7 mol。标准状况下 6.72 L C

17、O2的物质的量 n(CO2)= 6.72 L 22.4 Lmol-1=0.3 mol,把 CO2气体通入 混合溶液中,首先发生反应的离子方程式为 Ba2+2OH-+CO2BaCO3+H2O,当 0.1 mol Ba(OH)2恰好反应完全时消耗 0.1 mol CO2(体积为 2.24 L),此时离子的物质的量减少 0.3 mol,溶液中剩余离子的物质的量为 0.4 mol,排除 D选项;然后发生反应的离子方程式为 CO2+2OH-CO3 2-+H2O,当 0.2 mol NaOH 完全反应时又消耗 0.1 mol CO2(体积为 2.24 L), 离子的物质的量又减少 0.1 mol,此时溶液

18、中离子的物质的量为 0.7 mol-0.3 mol-0.1 mol=0.3 mol,排除 A 选项;继续通入 0.1 mol CO2气体,发生反应的离子方程式 为 CO3 2-+H2O+CO2 2HCO3 -,根据方程式可知剩余 0.1 mol CO2完全反应,溶液中离子的物 质的量增加 0.1 mol,此时溶液中离子的物质的量为 0.3 mol+0.1 mol=0.4 mol,排除 C 选项, 故合理选项是 B。 11.答案 (1)吸水(2)Si+2HClSiH2Cl2 (3)defgbcd (4)P2O5或无水 CaCl2尾气处理和防止空气中的水蒸气进入 B中(5)SiCl4 SiHCl3

19、(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或 SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl) 解析:(1)浓硫酸有吸水性,且吸水后放热,使浓盐酸更易挥发出 HCl。 (2)根据题意并利用原子守恒法可配平反应的化学方程式。 (3)利用 A 装置制取 HCl,连接 C 装置干燥,再从 f进入 D中反应,SiH2Cl2从 g处挥发, 在 B 装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水蒸气进 入 B 中,则应在 B装置后连接干燥管。 (4)前面的装置 C 是用来干燥氯化氢气体的,干燥剂可选用 P2O5或无水 CaCl2,后面 装置 C 的作用为尾气处理和防止空

20、气中的水蒸气进入 B中,应选碱石灰。 (6)如果通入气体顺序相反,生成的 SiH2Cl2会与 Cl2继续反应,从而生成 SiCl4、 SiHCl3。 12.答案 (1)C3C+SiO2SiC+2CO(2)精馏(或蒸馏或分馏) Cl P Cl Cl (3)制取盐酸 (或其他合理答案)0.25 解析:(1)反应的化学方程式为 2C+ SiO2Si+2CO,其中碳元素化合价升高,则还原剂 为 C。碳足量时,生成的 CO2与碳反应生成 CO,同时还会生成 SiC,该反应的化学方程式 为 3C+SiO2SiC+2CO。 (2)根据表中数据可知物质的沸点相差较大,因此图中“操作 X”的名称为精馏(或蒸馏 或分馏);PCl3是共价化合物,其电子式为 Cl P Cl Cl 。 (3)根据方程式可知反应和中尾气是氯化氢,HCl 可用于制取盐酸。根据化学方 程式可知反应中四氯化硅过量,生成氯化氢是 3 mol,HCl的浓度是3mol 2 L =1.5 molL-1,则 06 min 内,HCl的平均反应速率为 1.5 molL-16 min=0.25 molL-1min-1。