专题9无机非金属材料的主角—硅1、绿柱石又称绿宝石，其组成可表示为A3B2（SiO4）3，式中A、B均为金属元素，Si显+4价，则A、B对应的化合价依次为（）A.+2，+3B.+3，+2C.+2，+2D.+3，+3【答案】A【解析】依据任何一种化合物化合价代数和为零的原则，将选项中的AB化合价带入验证。2、将23g石英与60g石灰石在高温下发生反应，产生的气体在标准状况下的体积是（）A．5.6LB．11.2LC．13.44LD．6.72L【答案】C【解析】60g石灰石，0.6mol，无任石英是否足量，都会产生0.6mol二氧化碳气体。3、下列说法正确的是（）A．自然界中含有大量的游离态的硅，纯净的硅晶体可用于制作计算机芯片B．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表而形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行C．工业上通常用电解钠、铁、铜对应的氯化物制得该三种金属单质D.Si、P、S、Cl相应的最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强【答案】D4、高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：下列说法正确的是()A.步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑B.步骤①②③中每生成或反应1molSi，转移4mol电子C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D.SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量的SiCl4（沸点67.6℃），通过蒸馏（或分馏）可提纯SiHCl3【答案】D【解析】步骤①的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误；步骤②③中每生成或反应1molSi，转移2mol电子，B错误；硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，C错误；D正确。5、下列有关实验的描述正确的是()A．氢氧化钠固体保存在配有橡皮塞的细口瓶中B．将SO2通入品红溶液或KMnO4溶液均能使它们褪色，均可证明SO2有漂白性C．不能在石英坩埚中熔化氢氧化钠D．用湿润的pH试纸测定稀盐酸的pH【答案】C6、证明石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（）A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解10\nC．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D．先加过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解【答案】D7、下列叙述中不正确的是（）A．石英沙、水晶的主要成分都是SiO2B．SiO2是制光导纤维的主要原料C．石灰石是制普通玻璃、水泥的原料之一D．SiO2与水反应直接制得硅酸【答案】D【解析】D、SiO2不溶于水且不与水反应，故错。故选D。8、只含SiO2杂质的GaCO3样品，在高温煅烧后，残余物为一纯净物，则原样品中SiO2的质量分数是A．40％ B．28.6％ C．37.5％ D．62.5％【答案】C【解析】只含SiO2杂质的CaCO3样品，在高温煅烧后，残余物为一纯净物，说明，SiO2和CaCO3样品恰好完全反应生成CaSiO3根据化学方程式：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2可求。9、用4种溶液进行实验，下表中“溶液”与“操作及现象”对应关系错误的是( )选项溶液操作及现象A饱和Na2CO3通入CO2，溶液变浑浊溶液BNaCl溶液通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失CCa(ClO)2溶液通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去DCa(OH)2溶液通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊【答案】B【解析】饱和Na2CO3溶液中通入CO2会生成溶解度较小的NaHCO3晶体，A项对；NaCl溶液中通入CO2没有明显现象，B项错；Ca(ClO)2溶液中通入CO2，生成碳酸钙和次氯酸，次氯酸有强氧化性，能使品红溶液褪色，C项对；Ca(OH)2溶液中通入CO2，先生成碳酸钙沉淀，CO2过量时生成碳酸氢钙，再加入足量NaOH溶液又生成碳酸钙沉淀，D项对。10、下列对实验现象的预测不正确的是（）A．向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失B．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2，有晶体析出C．向Ca（ClO）2溶液中通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去D．向Ca（OH）2溶液中通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入过量NaOH溶液，溶液又变浑浊【答案】A【解析】向Na2SiO3溶液中通入CO2，发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，继续通入过量CO2，生成NaHCO3，但H2SiO3沉淀不溶解，A项错误；向Na2CO310\n饱和溶液中通入CO2，生成NaHCO3，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，故有晶体析出，B项正确；向Ca（ClO）2溶液中通入CO2，发生反应Ca（ClO）2＋CO2＋H2O=2HClO＋CaCO3↓，次氯酸具有强氧化性，使品红溶液褪色，C项正确；将CO2通入Ca（OH）2溶液中会发生反应CO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓＋H2O，生成白色沉淀，继续通入CO2至过量，发生反应CO2＋H2O＋CaCO3=Ca（HCO3）2，沉淀消失溶液又变澄清，再向溶液中加入NaOH溶液，会发生反应Ca（HCO3）2＋2NaOH=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，又生成白色沉淀，溶液又变浑浊，D项正确。11、从石英砂中制取并且获得高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2SiCl4③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl关于上述反应的分析不正确的是（ ）A．①、③是置换反应，②是化合反应B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C．任一反应中，每消耗或生成28g硅，均转移4mol电子D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅【答案】D【解析】根据题中所给出的信息分析，此三步反应按照顺序进行，才可制得高纯硅。12、下列关于二氧化硅的叙述中正确的是( )①SiO2能与水反应生成硅酸；②SiO2对应的水化物是可溶性弱酸；③硅原子和碳原子的最外层电子数相同，SiO2和CO2分子结构也相同；④SiO2既能与氢氧化钠反应又能与氢氟酸反应，但SiO2是酸性氧化物；⑤SiO2中硅元素为＋4价，故SiO2有氧化性；⑥在SiO2中每个硅原子结合2个氧原子A．①③⑤B．①④⑥C．只有③D．只有④⑤【答案】D【解析】SiO2是典型的酸性氧化物，但不能溶于水；硅酸不溶于水；SiO2中每个硅原子结合着4个氧原子，每个氧原子结合着2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2；SiO2与CO2的性质不同，结构也不同；＋4价是硅元素的最高价态，故SiO2具有氧化性13、化学与能开发、环境保护、资利用等密切相关，下列说法正确的是（）A．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，可用作木材防火剂B.开发核能、太阳能等新能，推广基础甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放C．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀D．汽车尾气中含有氮的氧化物，是汽油不完全燃烧造成的【答案】A【解析】A．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，硅酸钠不能燃烧，不易挥发，能用作木材防火剂，故A正确；B．无磷洗涤剂是在洗涤剂的成分中去掉了导致水污染的磷元素，它不会降低碳排放，故B错误；C.铁、铜和海水构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，铜作正极，负极上易失电子被腐蚀，所以加铜后能加快铁的腐蚀，故C错误；10\nD.汽油不完全燃烧的生成物是CO，氮的氧化物与汽油是否完全燃烧无关系，故D错误；故答案选A14、关于硅及其化合物的叙述中，不正确的是()A．硅是良好的半导体材料B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2【答案】D【解析】15、美国"9·11"恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉者患肺癌，已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为：Ca2MgxSiyO22(OH)2，X、Y的值分别为（）A．8，3B．5，8C．3，8D．5，5【答案】B16、根据从草木灰中提取钾盐的实验，填写下列空白：(1)此实验操作顺序如下：①称量样品，②溶解、沉降，③________，④________，⑤冷却、结晶。(2)用托盘天平(指针向上的)称量样品时，若指针偏向右边，则表示________(填下列正确选项的代码)。A．左盘重，样品轻 B．左盘轻，砝码重C．右盘重，砝码轻D．右盘轻，样品重(3)在进行第③步操作时，有可能要重复进行，这是由于____________________。(4)在进行第④步操作时，要用玻璃棒不断小心地搅动液体，目的是防止________________。(5)所得产物中主要的钾盐有________等。【答案】(1)③过滤 ④蒸发浓缩 (2)B (3)滤液浑浊 (4)液体飞溅 (5)K2CO3、K2SO4、KCl【解析】(1)由于草木灰中含有不溶性的灰尘和可溶性的碳酸钾等物质，所以应首先进行溶解，之后过滤可得到主要含碳酸钾的滤液，而碳酸钾的溶解度受温度的影响变化较大，则可采用冷却热的饱和溶液的方法得到晶体。(2)考查托盘天平的使用，只要记住左物右码的规则即可选出正确答案。(3)对于玻璃棒的作用在溶解、过滤、蒸发的操作中使用比较普遍，此处的作用是防止液体局部过热引起液体飞溅出来。17、某无色溶液可能含有下列钠盐中的几种：A.氯化钠B.硫化钠C.亚硫酸钠10\nD.硫代硫酸钠E.硫酸钠F.碳酸钠。向此溶液中加入适量稀H2SO4，有浅黄色沉淀析出，同时有气体产生，此气体有臭鸡蛋气味，可使澄清的石灰水变浑浊，不能使品红试液褪色。根据上述实验现象回答下列问题。(1)不能使品红试液褪色，说明该气体不含(填分子式)。(2)此无色溶液中至少存在哪几种钠盐?请写出全部可能的情况(填写相应的字母)。第一种情况，第二种情况，第三种情况，第四种情况(可不填满，也可补充)。【答案】(1)SO2(2)BDF，BCF【解析】根据题中所给出的信息分析，本题重点考察的是化学实验——物质的判断。18、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，以β－锂辉石(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。(1)步骤Ⅰ前，β－锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_______________.(2)步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO42－，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。(3)步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有________。(4)步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为______________________________________。(5)从母液中可回收的主要物质是_____________________________。【答案】(1)增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。(2)石灰石(3)Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋(4)2Li＋＋CO32－===Li2CO3↓(5)Na2SO4【解析】本题主要涉及离子除杂问题。(2)把酸性溶液的pH调节到6.0～6.5，需要加入能与H＋反应的物质，故选石灰石。(3)在步骤Ⅰ中调节溶液的pH到6.0～6.5时，可除去Fe3＋、Al3＋。步骤Ⅱ中，加适量H2O2溶液，可把Fe2＋氧化为Fe3＋；加适量石灰乳可除去Fe3＋、Mg2＋；加Na2CO3溶液可除去Ca2＋；故步骤Ⅱ中可除去的杂质金属离子有Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋。(4)步骤Ⅲ蒸发浓缩后的溶液中主要是Li2SO4，加入饱和碳酸钠溶液发生反应：2Li＋＋CO32－===Li2CO3↓。(5)母液的主要成分是Na2SO4，故可回收的主要物质是Na2SO4。19、007年3月8日，媒体报道了江苏某肯德基连锁店在煎炸油中添加滤油粉的情况，经卫生部门检测，滤油粉实质为食品级三硅酸镁。三硅酸镁为白色无味粉末，不溶于水和乙醇，易与无机酸反应。某化学兴趣小组欲测定三硅酸镁的化学式（可用MgxSi3Oy·mH210\nO表示），实验步骤如下：步骤一：取16.6g三硅酸样品，充分加热至不再分解，冷却、衡量，得固体13.0g。步骤二：另取16.6g三硅酸镁，向其中加入足量100mL4mol/L的盐酸，充分反应后，过滤，洗涤，灼烧得固体9.0g.该固体为空间网状结构且熔沸点很高。有关部门规定三硅酸镁样品中含水量不超过12.2%为优良级。（1）计算确定MgxSi3Oy·mH2O的化学式。（2）该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级？（3）写出该三硅酸样品与盐酸反应的化学方程式。【答案】20、下列实验流程图中，X为第三周期两种重要单质的氧化物的混合物。反应②、④是工业上的重要反应，部分物质及反应条件没有列出。请回答下列问题：(1)写出A、B和E的化学式：A____________，B____________，E____________。(2)写出C溶液转化为C固体的过程中，HCl气流的作用：_______________________。(3)写出①、③和④反应的化学方程式(若是离子反应写离子方程式)：①______________________________________________________________。③______________________________________________________________。④______________________________________________________________。【答案】(1)SiO2 MgO MgSiO3 (2)抑制氯化镁水解10\n(3)①SiO2＋2OH－===SiO32—＋H2O③MgSiO3＋2H＋===H2SiO3＋Mg2＋④SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑【解析】根据题中所给出出的信息分析，本题重点考查的是无机推断。21、(横山桥高级中学2022学年度第一学期期中考试)(12分)分子筛可用于物质的分离提纯。某种型号的分子筛的工业生产流程可简单表示如下：氯气（1）在加NH3·H2O调节pH的过程中，若pH控制不当会有Al(OH)3生成。已知常温下，Al(OH)3浊液的pH=3，其Ksp=1×10-36，则其中c(Al3+)= ▲。（2）生产流程中所得滤液的主要成分为 ▲（写化学式）。（3）假设生产流程中铝元素和硅元素均没有损耗，钠原子的利用率为10％，试通过计算确定该分子筛的化学式（写出计算过程）。（4）分子筛的孔道直径为4？称为4A型分子筛；当Na+被Ca2+取代时就制得5A型分子筛，当Na+被K+取代时就制得3A型分子筛。要高效分离正丁烷（分子直径为4.65？）和异丁烷（分子直径为5.6？）应该选用 ▲型的分子筛。22、）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）。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。10\n图11（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。图12图13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23、10\n含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)易与C发生化学反应的酸是，反应的化学方程式是。(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。①写出生成D和F的化学反应方程式：。②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是。A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚D．铁坩埚【答案】(1)氢氟酸(HF) SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O(2)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3②D24、(8分)(2022·天水高一检测)石棉是一类建筑材料,主要成分为硅酸盐,化学式是CaMg3Si4O12。(1)这种石棉的化学式改写成氧化物形式为________。(2)该石棉与酸或碱反应时可以看作各氧化物分别与酸、碱反应,则该石棉与足量的稀硝酸反应后过滤,滤渣主要是________。【答案】(1)CaO·3MgO·4SiO2 (2)SiO2【解析】(1)硅酸盐改写成氧化物形式可按:活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·非金属氧化物·SiO2·H2O,则CaMg3Si4O12改写成氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2。(2)CaO和MgO均能与稀硝酸反应,但SiO2与稀硝酸不反应,因此该石棉与足量稀硝酸反应后过滤,滤渣为SiO2。25、为确定HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)．请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________．(2)装置B所盛的试剂是_____________________________________________________，其作用是_________________________________________________________________．(3)装置C所盛试剂是_____________________________________________________，C中反应的离子方程式是___________________________________________________．(4)由此得到的结论是：酸性______>______>______.【答案】(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液 SiO32—＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32— (4)HCl H2CO3 H2SiO3【解析】根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3固体，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液．10\n10
