【走向高考】2023高考化学一轮总复习 4-1无机非金属材料的主角 硅 新人教版（必修部分）

4-1无机非金属材料的主角——硅一、选择题1．(2011·广州综合测试)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用，下列关于硅的说法不正确的是(　　)A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅2．(2012·山东日照一模，7)化学与生产、生活密切相关，下列有关叙述正确的是(　　)A．晶体硅是“信息革命”的支柱材料，可用于制作光导纤维B．将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀C．化学反应伴随着能量的变化，反应物总能量一定大于生成物总能量D．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果释放的乙烯，可达到水果保鲜的目的3．(2011·绍兴二模)2010年的上海世博会实现了环保世博、生态世博的目标，下列做法中不符合这一目标的是(　　)A．部分国家的展馆使用可降解的建筑材料B．把世博会期间产生的垃圾焚烧或深埋处理C．某些馆的外壳使用非晶硅薄膜太阳能电池，以充分利用太阳能D．停车场安装了催化光解设施，用于处理汽车尾气4．(2012·山东济南，10)下列关于C、Si、S、Cl四种非金属元素的说法中，正确的是(　　)A．两两结合形成的化合物都是共价化合物B．在自然界中都能以游离态存在C．氢化物的热稳定性比较：CH4<SiH4<H2S<HClD．最高价氧化物都能与水反应生成相应的酸，且酸性依次增强9\n5．(2011·杭州模拟)2010年的诺贝尔物理学奖授予研究二维材料石墨烯的英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构(如图所示)，是已知材料中最薄的一种，非常牢固坚硬。下列有关石墨烯的说法正确的是(　　)A．石墨烯是一种新发现的有机物B．石墨烯性质活泼，能使溴水褪色C．石墨烯的结构与金刚石的结构相似D．石墨烯是碳元素的一种单质6．(2012·安徽合肥二模)下列实验操作正确且能达到预期目的的是(　　)实验目的操作A确定碳和硅两元素的非金属性强弱测同温同浓度的Na2CO3和Na2SiO3水溶液的pHB除去苯中混有的苯酚向混合液中加入浓溴水，充分反应后，过滤C证明SO2具有漂白性将SO2通入酸性KMnO4溶液中D证明氯乙烷中含氯元素向氯乙烷中滴几滴AgNO3溶液再滴加稀HNO37．(2012·北京朝阳二模)下列说法正确的是(　　)A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂之比是3:4C．现代海战通过喷放液体SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4ClD．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，没有发生氧化还原反应8．(2012·山东临沂模拟)将CO2气体缓缓地通入到含KOH、Ba(OH)2和KAlO2的混合溶液中直至过量，生成沉淀的物质的量与所通CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应进程中的各种描述不正确的是(　　)A．O～A段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2OB．B～C段反应的离子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO9\nC．A～B段与C～D段所发生的反应相同D．D～E段沉淀的减少是由于碳酸钡固体的消失所致9．如图是碳循环中的一部分。下面对该图示的理解不正确的是(　　)A．2009年哥本哈根会议讨论的议题主要涉及反应①B．反应②是在植物体内完成的C．反应③是造成大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因D．反应④⑥是人为缓解温室效应的措施10．“碳捕捉和储存(CCS)”技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所产生的二氧化碳分离出来再利用。当前，二氧化碳及其产品的开发、应用是很多科学家致力研究的课题，下列有关说法不正确的是(　　)A．人类应将大气中的二氧化碳全部捕捉，以防产生温室效应B．对捕捉到的二氧化碳进行净化，然后用于制造干冰C．以捕捉到的二氧化碳为原料，用来制备甲醇等产品D．用捕捉到的二氧化碳与海藻发生光合作用，可提高海藻产量11．青石棉(cricidolite)是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)A．青石棉是一种硅酸盐产品B．青石棉中含有一定量的石英晶体C．青石棉的化学组成可表示为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1mol青石棉能使1molHNO3被还原12．下列说法正确的是(　　)A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO29\nD．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸13．下列离子方程式的书写正确的是(　　)A．水玻璃中通入过量的二氧化碳Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCOC．水玻璃中通入过量的二氧化碳：SiO＋2H＋===H2SiO3D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O14．(2012·浙江杭州第一次质检)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。下列说法正确的是(　　)A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B．SiO2和Si都是光导纤维材料C．在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效D．图中所示转化反应都是非氧化还原反应15．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷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·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶解于强酸和强碱D．x等于6二、非选择题9\n16．以下一些氧化物和单质之间可发生如图所示的反应：其中，氧化物(Ⅰ)是红棕色固体、氧化物(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)在反应条件下都是气体。(1)氧化物(Ⅰ)的化学式(分子式)是___________________。氧化物(Ⅱ)的化学式(分子式)是___________________。(2)反应①的化学方程式是___________________。反应②的化学方程式是______________________。反应③的化学方程式是_________________。17．(2012·重庆理综)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是________________，Q是______________，R的电子式为________________。(2)一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为__________。(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为____________，硅酸盐的物质的量浓度为________。(4)下列叙述正确的有________(填序号)。①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱④钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1218．(2011·海门模拟)如图是一些短周期元素组成的单质或化合物之间的转化关系，溶液中的水以及部分反应物或生成物未标出，A、E是空气中的两种主要成分，C是由两种元素组成的新型材料，且和碳化硅(图中SiC)具有相同的价电子数和原子数，D是一种黑色固体单质，反应③、④、⑤用于工业中生产H。9\n回答下列问题：(1)写出F的电子式________，J的结构式________。(2)写出反应②的化学方程式：________。(3)写出反应⑥的离子方程式：________。(4)B和SiC的纳米级复合粉末是新一代大规模集成电路的理想散热材料。反应①是科学家研究开发制备该纳米级复合粉末的最新途径，已知B由Si及另外两种元素组成，且Si与另外两种元素的物质的量之比均为1：4，则B的化学式为________。19．(2012·全国)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳，并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。(1)制备一氧化碳的化学方程式是____________________________________________________。(2)实验中，观察到反应管中发生的现象是____________________________________________________，尾气的主要成分是_____________________________________。(3)反应完成后，正确的操作顺序为________(填字母)；a．关闭漏斗开关；b.熄灭酒精灯1；c.熄灭酒精灯2(4)若实验中称取铜粉样品5.0g，充分反应后，反应管中剩余固体的质量为4.8g，则原样品中单质铜的质量分数为________。9\n(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案：①设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节)__________________________________________________________________________；②写出有关反应的化学方程式_____________________________________________________。参考答案：1-5：DDBAD6-10：ACCCA11-15：BCDCC16答案：(1)Fe2O3　CO　(2)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2CO＋H2O(g)CO2＋H2　H2O(g)＋CH2＋CO17解析：(1)由题意可知Q为O(氧)，形成的化合物R为CO2，其电子式为。(2)因为CCl4为液体，C和Na都为固体，所以用过滤法分离；除去C(金刚石)中的Na可以用水或乙醇。(3)混合物中的Si可以与NaOH溶液反应生成氢气，离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。由于杂质SiO2也能生成Na2SiO3，所以可先求混合物中SiO2的质量，再求硅酸盐的物质的量浓度。Si　～　2H228g2mol1．4g0.1molm(SiO2)＝20.0g－11.4g－1.4g＝7.2gn(SiO2)＝0.12mol所以n(Na2SiO3)＝n(Si)＋n(SiO2)＝＋0.12mol＝0.17molc(Na2SiO3)＝＝0.17mol·L－1。(4)①中Cl2与H2O的反应不是置换反应；②中水晶熔化克服的是共价键，干冰熔化克服的是分子间作用力，两者不同；③④说法正确。答案：(1)第二周期第ⅣA族　氧(或O)(2)过滤　水(或乙醇)9\n(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑0．17mol·L－1(4)③④18解析：A、E是空气中的两种主要成分，是O2和N2，则E应为O2，A为N2；可猜测F为NH3，H为硝酸，F→H的转化关系成立，那么C中应含氮元素；SiC的价电子数为8，则C中两元素的价电子数应分别为3、5,2、6或1、7，其中一种元素为N，则另一种元素可能为Al；D是一种黑色固体单质，可能为碳，在氧气中燃烧生成CO2，与I(NaAlO2)反应生成Al(OH)3和Na2CO3，各转化关系成立；则B中含有Al和C两种元素。由于Si与另外两种元素物质的量之比均为1：4，故B的化学式为Al4SiC4。答案：(1)　O===C===O(2)AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3CO2＋2AlO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO(HCO也可)(3)Al4SiC419解析：(1)甲酸在浓硫酸加热条件下，分子内脱水生成CO和H2O，反应的化学方程式为HCOOHCO↑＋H2O。(2)实验中，铜粉样品中的CuO被CO还原为Cu，故铜粉样品粉末逐渐变为红色。尾气中主要含有CO2和未反应的CO。(3)反应完成后，首先熄灭酒精灯2，继续通入CO至样品冷却至室温，以防止Cu被空气中的O2氧化，然后再关闭漏斗开关，最后熄灭酒精灯1。(4)CuO　～　Cu　Δm806416m(CuO)5.0g－4.8g＝0.2gm(CuO)＝＝1.0g则原样品中单质铜的质量分数为×100%＝80%。(5)①利用CuO能溶于稀H2SO4而Cu不溶于稀H2SO4，可以设计实验测得样品中金属铜的质量，从而计算出样品中金属铜的质量分数。②CuO与稀H2SO4反应的化学方程式为CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。9\n答案：(1)HCOOHCO↑＋H2O(2)样品粉末逐渐变为红色　CO、CO2(3)cab(4)80%(5)①将浓硫酸稀释；称取一定量的样品；样品与过量稀硫酸充分反应；过滤、洗涤；干燥、称重、计算②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O9