课时跟踪检测(十二)碳硅及无机非金属材料

第1页共7页课时跟踪检测（十二）碳、硅及无机非金属材料1．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是()解析：选C玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。2．C、Si、S都是自然界中含量丰富的非金属元素，下列关于其单质及化合物的说法中正确的是()A．三种元素在自然界中既有游离态又有化合态B．二氧化物都属于酸性氧化物，能与碱反应而不能与任何酸反应C．最低价的气态氢化物都具有还原性，易与O2发生反应D．其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：H2SO4＞H2SiO3＞H2CO3解析：选C硅是亲氧元素，硅元素在自然界中以硅酸盐、二氧化硅的形式存在，故A错误；二氧化硅属于酸性氧化物，能与氢氟酸反应，故B错误；最低价的气态氢化物化合价能升高，具有还原性，故C正确；碳酸酸性大于硅酸，酸性：H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3，故D错误。3．下列叙述中正确的是()A．因为Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸解析：选DA项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体生成，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C错误。4．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：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO2－3＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO－3C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O解析：选DNa2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO2－3，且应生成HCO－3，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO－3；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。第2页共7页5．青石棉(crocidolite)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被还原解析：选B硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反应时，失去3mol电子，而还原产物只有NO，故能使1molHNO3被还原。6．下列关于工业生产的说法中，不正确的是()A．工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含少量杂质的粗硅B．在高炉炼铁的反应中，焦炭为铁矿石的还原剂C．工业上将粗铜进行精炼，应将粗铜连接电源的正极D．生产普通玻璃的主要原料有石灰石、石英和纯碱解析：选BA项，2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑，正确；B项，在高炉炼铁的反应中，CO为铁矿石的还原剂，错误；C项，电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，纯铜作阴极，与电源负极相连，正确；D项正确。7．下列除杂方法正确的是()A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤解析：选BA项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入NaHCO3。8．下列转化关系中，不能通过一步反应实现的是()①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Na2O2→Na2SO4A．①和②B．③和④C．②③④D．②③④⑤解析：选B①中SiO2可与NaOH反应生成Na2SiO3；②中CuSO4可与BaCl2反应生成BaSO4和CuCl2；③中SiO2不能与水反应，所以不能由SiO2一步制得H2SiO3；④中氧化铜不能与水反应生成氢氧化铜；⑤中将过氧化钠加入稀硫酸中反应即可得到硫酸钠。第3页共7页9．二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图所示)。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．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞C．硅胶吸水后不能重复使用D．图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：选B二氧化硅与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，生成了盐和水，SiO2能与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，没有盐的生成，所以二氧化硅不是两性氧化物，故A错误；Na2CO3溶液呈碱性，二氧化硅能与碱反应生成具有粘合性的硅酸钠，使玻璃塞无法打开，故B正确；硅胶吸附水分后，可通过热脱附方式将水分除去重复使用，故C错误；图中二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠、碳酸钠的反应，硅酸钠与盐酸的反应，硅酸的分解，硅酸的生成，元素的化合价都没有发生变化，是非氧化还原反应，故D错误。10．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B．操作A与操作B完全相同C．该流程中硅元素的化合价发生改变D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O解析：选AA项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2＋第4页共7页2NaOH===Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，错误。11．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=====300℃SiHCl3＋H2③SiHCl3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是____________(填写字母代号)。a．碘水b．氯水c．NaOH溶液d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液解析：(1)高温下，SiO2和C反应生成Si和CO，反应的化学方程式为SiO2＋2C=====高温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；(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中第5页共7页反应；②D中发生反应SiHCl3＋H2=====高温Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成；③Si是亲氧元素，为防止Si被氧化，需要排尽装置中的空气；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b、d。答案：(1)SiO2＋2C=====高温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=====高温Si＋3HCl③排尽装置中的空气④bd12．X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可作光导纤维。按要求回答下列问题：(1)C的化学式为________；X的化学式为________。(2)反应②的化学方程式：___________________________________________________；反应⑦的离子方程式：____________________________________________________。解析：由I可作光导纤维知，I为SiO2，根据题给第二个框图中的转化关系和“F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知F为硅酸，H为硅酸钠；由E→G是加入了硝酸银和稀硝酸，生成了难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，则E中含有氯离子；则化合物C中含硅、氯两种元素，故C为SiCl4，D为Si(NH2)4，X为Si3N4。答案：(1)SiCl4Si3N4(2)SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HClSiO2－3＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO－313．Ⅰ.清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一，硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物、无机盐、金属、Si、SiO2、粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯第6页共7页水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物，通常用一定浓度的HF溶液，室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面，增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75～90℃反应25～35min，效果良好。回答下列问题：(1)写出晶片制绒反应的离子方程式：______________________________________。对单晶制绒，1990年化学家Seidel提出了一种电化学模型，他指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO4－4，然后SiO4－4迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为________。(2)某化学兴趣小组同学，为验证Seidel的理论是否正确，完成以下实验：实验事实事实一水