河南省罗山高中届高三化学二轮复习考点突破考点9 无机非金属材料的主角硅doc.docx
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河南省罗山高中2016届高三化学二轮复习考点突破(有解析):
考点9无机非金属材料的主角——硅
1、证明生石灰中既混有石英,又混有石灰石的正确方法是()
A.加入过量烧碱溶液,有气泡冒出
B.加入过量烧碱溶液,有固体溶解
C.加热至高温,有气泡冒出,并有硅酸钙生成
D.先加过量盐酸搅拌,有不溶性物质剩余及气泡冒出
【答案】D
2、将足量CO2气体通入下列溶液中,始终没有沉淀生成的是( )
A.CaCl2溶液B.石灰水
C.饱和Na2CO3溶液D.硅酸钠溶液
【答案】A
3、下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
【答案】D
【解析】A后者是因为氯化铵可以分解;B错误,因为这里不存在因果关系;C不存在因果关系,结论也不对;D正确。
4、蛇纹石由MgO、A12O3、SiO2、Fe2O3组成。
现取一份蛇纹石试样进行实验,首先将其溶于过量的盐酸,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中分别加入NaOH溶液至过量。
下列叙述不正确的是()
A.沉淀X的成分是SiO2
B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3,
C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2
D.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+
【答案】B
5、化学与生产、生活密切相关,下列说法都正确的是()
①江河入海口三角洲的形成通常与胶体的性质有关
②今年洪涝灾害地区很多,灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金
③“钡餐”中使用的硫酸钡是弱电解质
④太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置
⑤常用的自来水消毒剂有氯气和二氧化氯,两者都含有极性键
⑥水陆两用公共汽车中,用于密封的橡胶材料是高分子化合物
A.①②③④B.①②④⑥C.①②⑤⑥D.③④⑤⑥
【答案】B
6、下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是()
A.合金大多具有良好的物理、化学或机械性能,可以用于制造货币中的硬币
B.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器
C.次氯酸具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
D.钠的金属活泼性比铜强,钠可以从硫酸铜溶液中置换出金属铜
【答案】A
7、在一定条件下,下列物质不能和SiO2反应的是( )
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤硝酸
⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙
A.③⑤⑦ B.⑤⑦
C.①⑤D.⑤
【答案】D
【解析】常温下SiO2与NaOH、HF反应,加热高温时与C、CaCO3、Na2CO3、CaO反应
8、光导纤维传输信息容量大,而且抗干扰、防窃听,光导纤维的主要成分是()
A.晶体硅B.二氧化硅C.硅酸盐D.铝硅合金
【答案】B
【解析】光导纤维的主要成分是二氧化硅。
因此选项为B。
9、以下转化不能通过一步反应实现的是()
A.SiO2→SiF4B.Al2O3→Al(OH)3
C.Fe→FeCl2D.SiO2→CaSiO3
【答案】B
【解析】A.SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O.错误。
B.Al2O3不能溶解于水,所以不能与水发生反应产生Al(OH)3。
正确。
C.Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。
错误。
D.SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑。
错误。
10、下列物质或溶液不能与CO2反应的是()
A.Na2O2B.CaCl2溶液C.Na2SiO3溶液D.Na2CO3溶液
【答案】B
【解析】A.2Na2O2+2CO2=Na2CO3+O2;错误B.假设CO2能与CaCl2溶液,则根据复分解反应的规律,相应的方程式应该为CO2+H2O+CaCl2=CaCO3↓+2HCl,但是CaCO3能与HCl发生反应:
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。
这证明假设不成立。
因此CaCl2溶液不能与CO2反应。
正确。
C.由于酸性H2CO3>H2SiO3。
所以会放出反应Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓;错误。
D.Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。
11、马俑中所用颜料成分一直是个谜,近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定,不易脱色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
【答案】C
【解析】硅酸铜钡中各元素化合价:
a
u
i2
x,由正负化合价代数和等于零得:
2+2+4×2-2x=0,x=6。
化学式为BaCuSi2O6用氧化物表示为BaO·CuO·2SiO2,因兵马俑至今仍保留蓝紫色,说明它性质稳定,不易脱色
12、下列各组物质均属于硅酸盐制品的是()
A.陶瓷、水泥B.单晶硅、玻璃
C.石膏、漂白粉D.水玻璃、铝热剂
【答案】A
【解析】A、制陶瓷的主要原料是粘土,制备水泥主要原料是石灰石和粘土,都通过高温加热,水泥主要成分为3CaO?
SiO2、2CaO?
SiO2、3CaO?
Al2O3,陶瓷、水泥属于硅酸盐工业产品,故A正确;
B、晶体硅不属于硅酸盐工业产品,故B错误;
C、漂白粉[主要成分Ca(ClO)2和CaCl2]、氮肥不属于硅酸盐工业产品,故C错误;
D、铝热剂不属于硅酸盐工业产品,故D错误.
故选A。
13、2003年6月中央电视台报导:
南方某一工厂工人经常得一奇怪的肺病(肺矽病),经查此病主要是由一种矿物粉尘在空气中含量过高而引起,粉尘得主要成分是
A.CB.CaCO3C.SiO2D.Si
【答案】C
14、下列说法错误的是( )
A.硅是制造太阳能电池的常用材料
B.二氧化硅是制造光导纤维的材料
C.常温下硅性质活泼,可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应
D.水玻璃可用作木材防火剂
【答案】C
【解析】常温下硅单质性质稳定,与Cl2、强酸、强碱等物质均不反应,C错误。
15、下列各组物质在一定条件下能发生反应的是()
①.SiO2+H2O②.SiO2+HF③.SiO2+C
④.SiO2+CaCO3⑤.SiO2+NaOH⑥.Si+NaOH
A.②③④⑤⑥.B.③④⑤C.④⑤⑥.D.①②③
【答案】A
16、将24g石英和80g石灰石在高温下充分反应,反应后放出气体在标况时的体积是()
A.8.96LB.17.92L
C.4.48LD.11.2L
【答案】B
17、甲、乙两位同学各设计了一个实验,结果各自都认为自己的试样中含有SO42—。
(1)甲的实验为:
乙认为甲的实验不严谨,因为试样A中若含有________(仅填一种离子)也会有此现象。
(2)乙的实验为:
若乙方案合理,回答:
其中试剂Ⅰ是________,现象Ⅰ是______;试剂Ⅱ是____________,现象Ⅱ是____________。
【答案】
(1)Ag+
(2)足量稀盐酸 无明显现象 BaCl2溶液 白色沉淀
【解析】根据题中所给的信息,结合已经学习过的知识分析,本题考查的是从草木灰中提取钾盐的实验。
18、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1100℃反应制得纯硅,已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃.
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为.
(2)粗硅与HCl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)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置略去):
①装置B中的试剂是.装置C中的烧瓶需要加热,其目的是.
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是,装置D中发生反应的化学方程式为.
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
.
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是.
a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液.
【答案】
(1)SiO2+2C
Si+2CO↑;
(2)蒸馏;
(3)①浓硫酸;使滴入烧瓶中的SiHCl3气化;
②有固体物质生成;SiHCl3+H2
Si+3HCl;
③排尽装置中的空气;
④bd.
【解析】
(1)高温下,SiO2和C反应生成Si和CO,反应方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑,故答案为:
SiO2+2C
Si+2CO↑;
(2)沸点不同的液体可以采用蒸馏的方法分离,这几种物质沸点不同,所以可以采用蒸馏的方法分离,故答案为:
蒸馏;
(3)①为防止SiHCl3与H2O强烈反应,需要干燥剂干燥氢气,浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应,所以可以作干燥剂;
升高温度能使SiHCl3气化,从而使SiHCl3和氢气在D中反应,
故答案为:
浓硫酸;使滴入烧瓶中的SiHCl3气化;
②D中发生反应,SiHCl3+H2
Si+3HCl,Si为固态,所以看到的现象是有固体物质生成,故答案为:
有固体物质生成;SiHCl3+H2
Si+3HCl;
③Si是亲氧元素,为防止Si被氧化,需要排尽装置中的空气,故答案为:
排尽装置中的空气;
④向溶液中加入强氧化剂,然后加入KSCN溶液检验铁离子,这几种物质中氯水具有强氧化性,故选bd.
19、下面是一道实验探究类题目:
问题提出:
一次学生实验后,朱方和张敏的盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶底部有白色粉末状固体。
他们预探究这些白色粉末的成分。
查阅资料:
①无色玻璃的成分是二氧化硅、硅酸钠和硅酸钙;②二氧化硅能够与氢氧化钠反应,产物是硅酸钠;③硅酸钠能够溶解于水。
预测:
由此推知该白色粉末状固体是硅酸钙。
实验设计:
(1)朱方的实验设计:
在试管中加入2mL该氢氧化钠溶液,在溶液中滴加几滴石蕊,此时溶液的颜色是蓝色,然后在其中逐滴滴加盐酸,如果溶液颜色能够变为红色,则证明欲检测的氢氧化钠溶液中含有硅酸钠。
该同学的实验设计依据是___________________。
(2)张敏的实验设计:
在试管中加入2mL该NaOH溶液,再向其中滴入几滴酚酞,溶液为红色,然后在其中逐滴滴加盐酸,直至溶液变为无色,如果溶液中有____________(填实验现象)产生,则证明溶液中有硅酸钠。
实验评价:
(3)________(填人名)的实验设计最合理,请你写出其中的离子方程式:
_________。
(4)________(填人名)的实验设计不合理,理由是_______________。
【答案】
(1)硅酸钠与盐酸反应生成硅酸,而酸能使石蕊变红色
(2)白色胶状沉淀
(3)张敏 H++OH-===H2O;2H++SiO32—===H2SiO3↓
(4)朱方 硅酸不溶解于水,所以硅酸不会使溶液显酸性,而该实验设计中可能会出现溶液变红的现象,原因是滴加的盐酸过量
【解析】无色玻璃的主要成分是硅酸钠、二氧化硅和硅酸钙,其中硅酸钠可以溶解于水,二氧化硅可以与氢氧化钠反应产生可溶性的硅酸钠,如果能够证明氢氧化钠溶液中有硅酸钠,则可以证明无色玻璃被氢氧化钠溶液部分“溶解”了,无色玻璃的成分中不溶解的只有硅酸钙。
20、某学习兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O)制备新型的净水剂。
实验程序如下:
其中滤液C就是欲制备的净水剂。
试完成下列问题:
(1)写出混合物A、B、滤液C、沉淀D的主要成分(用化学式表示):
A________________,B________________,C________________,D________________。
(2)写出高岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式:
_____________________________。
(3)该实验中,熔融高岭土和纯碱混合物时可以选用的坩埚有________(填字母)。
A.玻璃坩埚B.瓷坩埚C.氧化铝坩埚D.铁坩埚
【答案】
(1)NaAlO2和Na2SiO3 H2SiO3、NaCl和AlCl3 AlCl3和NaCl H2SiO3
(2)SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,
Al2O3+Na2CO3
2NaAlO2+CO2↑
(3)D
【解析】高岭土受热分解生成的Al2O3和SiO2与Na2CO3反应,分别生成NaAlO2和Na2SiO3,即混合物A,加入盐酸后又生成AlCl3、H2SiO3和NaCl,即混合物B,过滤后得到沉淀H2SiO3,滤液AlCl3和NaCl。
因上述反应过程中SiO2、Al2O3均能与Na2CO3反应,所以熔融高岭土时只能选用铁坩埚。
21、已知硅可与碱溶液发生下列反应:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。
现将6.9g钠和4.2g硅同时投入足量水中充分反应后,测得溶液体积为500mL,求产生的氢气在标准状况下的体积为多少升?
所得溶液的物质的量浓度为多少?
【答案】10.08L,0.3mol·L-1
【解析】设6.9g金属钠与水反应放出的氢气体积为V1,生成的NaOH的物质的量为n1,4.2g硅与氢氧化钠反应生成的氢气体积为V2,生成的Na2SiO3的物质的量为n2。
2Na + 2H2O===2NaOH + H2↑
2×23g2mol22.4L
6.9gn1V1
=
=
n1=0.3mol V1=3.36L
Si + 2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
28g2mol1mol2×22.4L
4.2g0.3moln2V2
经分析可知,4.2g硅与0.3molNaOH恰好完全反应,则:
=
=
n2=0.15mol V2=6.72L
所以,产生的氢气在标准状况下的体积为
3.36L+6.72L=10.08L,
所得溶液的物质的量浓度为
=0.3mol·L-1
22、在下列条件下能否发生离子反应?
请说明理由。
(1)CH3COONa溶液与HCl溶液混合。
(2)向澄清的Ca(OH)2溶液中通入少量CO2。
(3)CuCl2溶液与H2SO4溶液混合。
【答案】
(1)能反应,因为H+可与CH3COO-结合生成难电离的弱电解质。
(2)能反应,因为Ca2+和OH-可吸收CO2生成难溶物CaCO3和弱电解质H2O。
(3)不能反应,因为CuCl2、H2SO4、CuSO4、HCl均为易溶的强电解质。
【解析】
(1)CH3COONa在溶液中存在以下电离CH3COONa===Na++CH3COO-,HCl在溶液中存在以下电离:
HCl===H++Cl-,H+可与CH3COO-结合生成难电离的弱电解质CH3COOH。
(2)Ca(OH)2电离出的Ca2+和OH-,可吸收CO2生成难溶物CaCO3和弱电解质H2O。
(3)因CuCl2、H2SO4、CuSO4、HCl均为易溶的强电解质,故CuCl2不能与H2SO4反应。
23、)碳元素是形成物种最多的元素之一,其中许多物质对人类来说有着极其重要的作用。
(1)石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,同时也是世界上导电性最好的材料(结构见图10)。
试预测它与下列物质可能反应的是。
A.氧气B.单质氟C.浓硝酸D.氢氧化钠溶液
(2)①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=akJ·mol—1;
②CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)ΔH=bkJ·mol—1;
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为
。
(3)柠檬酸(H3Cit)是重要的三元有机酸,它的三种铵盐均易溶于水,它们可通过H3Cit与氨水反应获得,含碳各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系见图11。
为制取NH4H2Cit,pH应控制在;
②柠檬酸和一定量氨水反应所得溶液的pH约为6.7时,该反应的离子方程式为
。
(4)另一含碳化合物,其分子式为C3H6S2O,它是一种重要医药中间体,它的核磁共振氢谱见图12。
则它的结构简式为。
(5)某科研组设计见图13装置,利用电解乙醇和氢氧化钠制取乙醇钠(阳离子交换膜只允许Na+通过)。
电解时阳极产成的气体是,阴极发生的电极反应式为。
【答案】
(1)ABC(2分,见D不给分,漏选只给1分)
(2)CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)(1分)ΔH=(a–b)kJ·mol—1(1分)
(3)①大约4或3.8~4.2(2分)
②2H3Cit+5NH3·H2O=HCit2-+Cit3-+5NH4++5H2O(2分;
或写成“2H3Cit+5NH3=HCit2-+Cit3-+5NH4+”,也给2分)
(4)(2分)
(5)O2(2分);CH3CH2OH+2e-=2CH3CH2O-+H2↑(2分,气体箭头不写只给1分
【解析】
24、沸石是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO4·nH2O),其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面,故又称“分子筛”。
“分子筛”在表面化学中有重要作用,是重要的催化剂和催化剂载体。
以高岭土(主要成分:
Al2Si2O7·2H2O)、石灰石、海水为原料生产“分子筛”的工艺流程如下:
回答下列问题
(1)操作a的作用是,副产品A是;
(2)上述少量气体通入滤液中发生反应的离子方程式为、;
(3)NaOH和不溶物在适当温度下发生的化学反应方程式为、;
(4)高岭土主要成分的化学式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O,则分子筛的化学式也可表示为。
【答案】
(1)除去粗盐中的可溶性杂质Na2CO3
(2)CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
CO2+SiO32-+H2O=H2SiO3↓+CO32-
(3)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O
(4)Na2O·Al2O3·2SiO2·2nH2O
【解析】从工业生产流程图可看出,
(1)问中食盐水精制的过程,经过a操作后得到纯NaCl,在操作前已过滤,不溶性杂质已经除去,所以a的操作应该是除去粗盐中可溶性杂质。
含有钠离子碱性滤液中通入CO2,由于CO2的量不能确定,在常温下蒸发就可能是Na2CO3或NaHCO3或Na2CO3和NaHCO3混合物,在700℃蒸发时,有NaHCO3也分解了,得到的副产品应该是Na2CO3
(2)通入CO2,滤液中AlO2-、SiO32-生成沉淀(3)不溶物为Al(OH)3和H2SiO3,它们都可溶于NaOH(4)根据化合物中化合价代数零的原则,可将分子筛写成氧化物的形式。
25、氮化硅(氮显-3价,硅显+4价)是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。
(1)写出N的原子结构示意图________和氮化硅的化学式________。
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。
试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式____________________________________。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为_____________________。
【答案】
(2)Si3N4+12HF===3SiF4↑+4NH3↑
(3)3SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl
【解析】由题N显负价(-3),Si显正价(+4),由此可以写出氮化硅的化学式为Si3N4。
氮化硅陶瓷除氢氟酸外不与其他酸反应,可联想到SiO2和HF的反应,可知生成SiF4,另外氢和氮结合生成氨气。
四氯化硅和氮气在氢气气氛中反应,除生成氮化硅外还有氯化氢生成。
26、实验室里盛装NaOH溶液试剂瓶用橡皮塞或软木塞,而不用玻璃塞。
用化学方程式解释:
【答案】SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
【解析】
27、矿物透闪石是制作玉器的一种原料,其化学式可用CaxMgySi8O22(OH)m表示。
(1)CaxMgySi8O22(OH)m改写成氧化物的形式为▲,化学式中x、y、m的代数关系式为▲。
(2)对矿物样品粉末灼烧至恒重,则减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为
▲(用m表示)。
(3)为确定CaxMgySi8O22(OH)m的组成,进行如下实验:
①准确称取8.10g样品粉末,加入足量稀盐酸充分溶解,过滤,将沉淀灼烧得固体4.80g。
②另准确称取16.20克样品粉末在空气中灼烧,样品减少的质量随灼烧时间的变化如图所示。
根据以上实验数据计算样品的化学式(写出计算过程)。
【答案】
(1)xCaO·yMgO·8SiO2·H2O;2x+2y-m=12
(2)9m/224或0.04m
(3)n(SiO2)=4.8g÷60g·mol-1=0.08mol
摩尔质量M=8.10g÷(0.08mol÷8)=810g·mol-1
n(H2O)=0.36g÷18g·mol-1=0.02mol
m=0.02mol×2÷(16.20g÷810g·mol-1)=2
根据电荷守恒:
2x+2y+4×8=22×2+2
得:
x+y=7……………①
40x+24y+28×8+16×22+17×2=810……………②
由①、②式得:
x=2y=5
化学式为:
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
【解析】本题考查硅酸盐的性质及应用和化学计算能力。
(1)、改写的过程中要遵循化合价守恒和原子守恒的原则,故可得其氧化物的表达形式为:
xCaO·yMgO·8SiO2·
H2O;根据化合物CaxMgySi8O22(OH)m中元素化合价总和为0,得2x+2y+4×8-22×2-m=0,整理得:
2x+2y-m=12。
(2)、设CaxMgySi8O22(OH)m的物质的量为1mol,灼烧时减少的质量为此物质中的结晶水的质量,即m/2mol×18g/mol=9mg,硅元素的物质的量为8mol,质量为8mol×24g/mol=224g,则减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为9m/224。
(3)、该矿物中SiO2不溶于盐酸,由实验①可知,n(SiO2)=4.8g÷60g/mol=0.08mol,则化合物CaxMgySi8O22(OH)m的摩尔质量M=8.10g÷(0.08mol÷8)=810g/mol;由实验②可知:
n(H2O)=0.36g÷18g/mol=0.02mol,则m=0.02mol×2÷(16.20g÷810g/mol)=2;根据电荷守恒:
2x+2y+4×8=22×2+2,得:
x+y=7……①,
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