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1、1第一讲第一讲 碳、硅及无机非金属材料碳、硅及无机非金属材料课后达标训练一、选择题1.下列关于碳、硅的叙述正确的是( )A.碳、硅都是A 族元素，它们在自然界中都以化合态形式存在B.二氧化碳、二氧化硅的物理性质相似C.二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，都能与 NaOH 溶液反应生成相应的盐D.高纯度的二氧化硅用于制造半导体材料解析：选 C。自然界中含有单质碳(如金刚石、石墨)，A 错误；二氧化碳、二氧化硅的物理性质(如熔、沸点)差别很大，B 错误；高纯度的晶体硅用于制造半导体材料，D 错误。2.下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是( )A.过多 CO2排放会导致“温室效应” ，应提倡“低碳生
2、活”B.一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合C.金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质差别很大D.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应解析：选 D。A 项，二氧化碳是一种温室气体；B 项，一氧化碳有毒，容易与血红蛋白结合；C 项，金刚石是空间立体网状结构，硬度大、熔点高，石墨是层状结构，每一层是平面网状结构，质软，可导电，二者物理性质差别较大；D 项，二者的转化属于化学反应，但反应中没有元素化合价的改变，不属于氧化还原反应。3.下列关于 SiO2和 CO2的叙述中不正确的是( )A.都是共价化合物B.SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸D
3、.都是酸性氧化物，都能与碱性氧化物反应解析：选 C。SiO2和 CO2都只含有共价键，均为共价化合物，A 项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B 项正确；SiO2不溶于水且与水不反应，C 项错误；SiO2与碱性氧化物反应能生成硅酸盐，CO2与碱性氧化物反应能生成碳酸盐，D 项正确。4.(2018临沂模拟)据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是( )A.二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸
4、C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的强D.水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐2解析：选 B。二氧化硅为酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；沙子的主要成分是二氧化硅。5.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是( )选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路板B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料解析：选 A。石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。6.(2018宜春高三月考)下列转化关系中，不
5、能通过一步反应实现的是( )SiO2Na2SiO3 CuSO4CuCl2 SiO2H2SiO3,CuOCu(OH)2 Na2O2Na2SO4A. B.C. D.解析：选 B。中 SiO2可与 NaOH 或 Na2CO3反应生成 Na2SiO3；中 CuSO4可与 BaCl2反应生成 BaSO4和 CuCl2；中 SiO2不能与 H2O 反应，所以不能由 SiO2一步制得 H2SiO3；中 CuO 不能与 H2O 反应生成 Cu(OH)2；中将 Na2O2加入稀 H2SO4中反应即可得到 Na2SO4。7.(2018济南高三模拟)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：N
6、a2SiO3CO2H2O=2NaCOH2SiO323B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)22CO2=Ca22HCO 3C.硅与氢氟酸的反应：Si4H4F=SiF42H2D.二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO22OH=SiOH2O23解析：选 D。Na2SiO3是强电解质，应拆分成 Na、SiO，且应生成 HCO，A 错；B23 3项正确写法是 CO2OH=HCO；C 项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成 H和 F。 38.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )A.SiO2属于两性氧化物B.盛放 Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C.硅胶吸水后可重复再生3D.图中所示的转
7、化反应都是氧化还原反应解析：选 C。SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A 错；在图示转化关系中只有第一行的反应是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应，D 错。9.(2018铜陵高三模拟)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，最后所得的固体物质是( )A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2解析：选 A。分析题述过程中发生的化学反应：H2OCO2Na2SiO3=H2SiO3Na2CO3，Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3，H2SiO3=SiO2H2O，2NaHCO3Na2
8、CO3H2OCO2，Na2CO3SiO2Na2Si=高温O3CO2，因此最后所得的固体物质中只有 Na2SiO3。10.将足量的 CO2不断通入 KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入 CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是( )A.Oa段反应的化学方程式是 Ba(OH)2CO2=BaCO3H2OB.ab段与cd段所发生的反应相同C.de段沉淀减少是由于 BaCO3固体的消失D.bc段反应的离子方程式是 2AlO3H2OCO2=2Al(OH)3CO 223解析：选 B。CO2优先与 Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与 KOH
9、 反应(图像中ab段)，接着与 KAlO2反应(图像中bc段)，再与 K2CO3反应(图像中cd段)，最后与 BaCO3反应(图像中de段)。二、非选择题11.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
10、.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚4(4)工业上常用 2CSiO2Si2CO制备粗硅，该反应中所含元素化=高温合价升高的物质是 (填化学式，下同)，氧化剂是 。解析：(1)生石灰(CaO)不含 Si 元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与 HF 反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)含有 SiO2的坩埚可与 Na2CO3反应，Al2O3也可与 Na2CO3反应。答案：(1)D (2)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O 氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO212.从“南澳一号”沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料高岭土Al2Si
11、2O5(OH)x可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在 1 300 左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。(1)下列说法正确的是 (填序号)。A.高岭土分子中x2B.钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液C.烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化D.青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品(2)在“南澳一号”考古过程中，需用高纯度 SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。洗涤石英砂的目的是_。二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_。在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是_。工业上常用纯净石英砂与
12、 C 在高温下发生反应制备粗硅，粗硅中含有 SiC，其中 Si和 SiC 的物质的量之比为 11。下列说法正确的是 (填序号)。A.SiC 是一种传统的无机非金属材料B.制造粗硅时的反应为 2SiO25CSiSiC4CO=高温C.在以上流程中，将盐酸改为 NaOH 溶液，也可达到目的D.纯净的 SiO2只能用于制造光导纤维解析：(1)选项 A，根据化合物中各元素的正、负化合价代数和等于零的原则，可得(3)2(4)2(2)5(1)x0，解得x4。选项 B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项 C，根据陶瓷的制作过程可推测出烧制青花瓷的过程中发生了5复杂的物理变化和化学变化。选项 D，青花瓷
13、、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品。(2)石英砂中含有易溶于水的 NaCl 杂质，洗涤石英砂可使 NaCl 与 SiO2分离。SiO2与 NaOH 溶液反应生成 Na2SiO3和 H2O，据此可写出相应的离子方程式。将洗净的石英砂研磨成粉末后能增大反应物的表面积，从而增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。选项 A，SiC 是一种新型无机非金属材料。选项 B，粗硅中含有 SiC，其中 Si 和 SiC 的物质的量之比为 11，根据元素的原子个数守恒和得失电子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO25CSiSiC4CO。 选项 C，因 SiO2、Al2O3都能溶解在=高温NaOH 溶
14、液中，无法实现二者的分离。选项 D，纯净的 SiO2还可用于制造光学玻璃等。答案：(1)CD (2)除去石英砂中的 NaCl 杂质SiO22OH=SiOH2O 增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，23提高生产效率 B13.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：石英砂焦炭高温 粗硅HCl573 K以上 SiHCl3(粗)精馏SiHCl3(纯)H21 357 K高纯硅写出由纯 SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：_。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_；H2还原 SiHCl3过程中若混有 O2，可能引起的后果是_。(2)化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：.Mg 在高温条件下可与 SiO2反应；.金属硅化物与稀 H2SO4反应生成硫酸盐和 SiH4；.SiH4在空气中自燃。他们根据信息进行实验，当用足量稀 H2SO4溶解第
