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1、第五单元非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角硅一、单项选择题(本大题共24分，每小题4分，每小题只有一个正确选项)1下列表述正确的是()。人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅；化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无熔剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐；提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料；夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛；太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能。A B C D2二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。下列说法正确的是()。ASiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两
2、性氧化物BSiO2和Si都是光导纤维材料C利用SiO2与NaOH溶液反应可制取水玻璃D制取Si的过程中，转化反应都是非氧化还原反应3下列关于碳和硅的叙述中，正确的是()。A其氧化物都能与NaOH溶液反应B其单质在加热时都能跟O2反应C其氧化物都能溶于水生成相应的酸D碳和硅两种元素共有两种单质4假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()。A硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B自然界中存在大量单质硅C硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制D自然界中硅的贮量丰富5某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子
3、数的一半，该元素()。A在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定6四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)。下列说法合理的是()。A光导纤维的主要成分是硅单质B减小压强有利于加快化学反应速率C高温下，氢气的还原性强于硅D混入少量空气对上述反应无影响二、双项选择题(本大题共12分，每小题6分，每小题有二个正确选项。选对一个给3分，选错一个不给分)7下列关于硅的说法中，不正确的是()。A二氧化硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B硅的导电性能介于金属
4、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反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应8Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是()。AAl2O3、MgO和SiO2都不溶于水 BAl2O3、MgO和SiO2都是白色固体 CAl2O3、MgO和SiO2都是氧化物 DAl2O3、MgO和SiO2都有很高的熔点三、非选择题(本大题共64分)9(16分)(2013年广东佛山模拟)多晶硅(硅单质的一种)被称为“微电子大厦的基石”制备中副产物以SiCl4为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主
5、要成分为BaCO3，且含有钙、铁、镁等离子)制备BaCl22H2O，工艺流程如下。已知常温下Fe3、Mg2完全沉淀的pH分别是：3.4、12.4。(1)SiCl4水解控制在40 以下的原因是_。已知：SiCl4(s)H2(g)=SiHCl3(s)HCl(g)H147 kJmol1SiHCl3(s)H2(g)=Si(s)3HCl(g)H2189 kJmol1则由SiCl4制备硅的热化学方程式为：_。(2)加钡矿粉时生成BaCl2的离子反应方程式是：_。(3)加20%NaOH调节pH12.5，得到滤渣A的主要成分是_，控制温度70 的目的是_。(4)BaCl2滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤，再经真
6、空干燥后得到BaCl22H2O。实验室中蒸发浓缩用到的含硅酸盐的仪器有_种。(5)为体现该工艺的绿色化学思想，该工艺中能循环利用的物质是_。10(16分)碳酸钠与工农业生产、日常生活紧密相关。工业碳酸钠大多采用侯氏制碱法制取，所得碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。请回答下列有关问题：方案一：沉淀分析法。(1)把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀_(填操作)、洗涤、烘干、称量，洗涤沉淀的操作是_ _。方案二：气体分析法。(2)把一定量的样品与足量盐酸反应后，用下图所示装置测定产生CO2的体积，为了
7、确保测定结果的准确性，B中的溶液最好采用_，但选用该溶液后实验结果仍然不够准确，其原因是_。方案三：质量差分析法。把一定质量的样品和足量的稀硫酸反应，采用如下图所示装置，通过称量反应前后盛有碱石灰的干燥管的质量，利用其质量差求算样品的纯度。该实验的操作步骤有：在干燥管内填满碱石灰，质量为m g；取n g样品装入广口瓶中；检验装置的气密性；缓慢鼓入空气数分钟，再称量干燥管质量为w g；关闭止水夹；打开止水夹；缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止；缓慢鼓入空气数分钟。(3)正确的操作顺序是(填序号)：_。(4)若去掉装置A，测定结果_；若去掉装置B，测定结果_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。11(
8、16分)(2013年海南高考)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：反应仪器发生的主要反应电弧炉SiO22CSi2CO流化床反应器Si3HClSiHCl3H2还原炉SiHCl3H2Si3HCl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
9、应的化学方程式为：_；碳化硅又称_，其晶体结构与_相似。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SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/235557.631.88.230.484.9111.9SiHCl3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_。12(16分)某化学兴趣小组的成员捡到一块矿石，观察外观发现该矿石坚硬且呈红褐色，投入水中没有任何变化，再向水中加浓盐酸至过量，矿石部分
10、溶解，并有大量无色气体生成。学生猜测该矿石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三种成分组成，试设计实验证明CaCO3以外的两种成分。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、滴管、药匙、漏斗、漏斗架；2 molL1盐酸、2 molL1NaOH溶液、2%KSCN溶液。(1)将实验方案用以下流程示意图表示，试写出每步所用试剂名称或化学式。试剂_；试剂_；试剂_。(2)如果猜测是成立的，试根据上述实验方案，叙述实验操作，预期现象和结论。编号实验操作预期现象和结论取适量矿石研细，加足量2 molL1盐酸有大量无色气体生成，得棕黄色溶液，且仍有少量固体残留第五单元非金属及其化合物第1节无机非金属材料的
11、主角硅1D解析：人造刚玉的成分为氧化铝，错；玛瑙的主要成分是二氧化硅，错；水泥的主要成分是硅酸钙，正确；变色眼镜是在玻璃中添加了溴化银，而不是氧化亚铜，错；因为硅是半导体，常用于电池中，既环保又节能，正确。2C解析：两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类，A错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B错误；水玻璃是NaSiO3的水溶液，C正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原反应，D错误。3B解析：CO不溶于水，也不能与NaOH溶液反应，A错；SiO2不能溶于水，也不生成相应的酸，C错；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形
12、硅，所以有多种单质，D错。4B解析：由于Si的亲氧性，自然界的硅大都以SiO2和硅酸盐的形式存在，无单质硅存在。5A解析：短周期非金属元素中，原子核外最外层电子数是次外层电子数一半的元素只有Si。Si在自然界中只以化合态存在，A项正确；光导纤维的成分是SiO2，B项错误；SiO2可与氢氟酸反应，C项错误；碳的非金属性强于硅，故CH4比SiH4稳定，D项错误。6C解析：光导纤维的主要成分是二氧化硅，A错误；减小压强，化学反应速率减小，B错误，高温下H2能够还原四氯化硅制备高纯硅，因此H2的还原性强于Si，C正确；混入少量空气，制得的高纯硅能够被空气中的氧气氧化，D错误。7AC解析：硅是人类将太阳
13、能转换为电能的常用材料，A错误；硅在常温下能与F2、氢氟酸等发生反应，C错误。8AD解析：分析三种氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔点。9(1)防止HCl挥发污染环境或控制SiCl4的水解速率，防止反应过于剧烈SiCl4(s)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)H236 kJmol1(2)BaCO32H=Ba2CO2H2O(3)Fe(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2确保钙离子完全除去或温度越高，Ca(OH)2溶解度越小(4)3(5)BaCl2溶液解析：(1)由SiCl4制备硅的热化学方程式可由题给两个热化学方程式相加得到，为SiCl4(s)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)H47 kJmol1189 kJmol1236 kJmol1；(2)加钡矿粉生成BaCl2的化学方程式为：BaCO32HCl=BaCl2CO2H2O；(3)根据滤液的成分可知，向滤液中加入20%NaOH调节pH12.5的目的是将其
