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4.1无机非金属材料的主角-硅一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．下列说法正确的是()A．光导纤维的主要成分是硅B．常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃C．制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英D．实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液解析：A项，光导纤维的主要成分是二氧化硅，不正确；C项，制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英，不正确；D项，保存氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶，因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶，时间长了会打不开瓶塞，不正确。答案：B2．绿泥石的组成可表示为Al4Si4Ox(OH)y，其中x、y分别为()A．108B．710C．810D．97解析：据化学式中各元素化合价的代数和为0可知：(＋3)×4＋(＋4)×4＋(－2)·x＋(－2＋1)·y＝0，则有2x＋y＝28。将各选项中x、y的值代入验证，只有A项符合。答案：A3．下列离子方程式书写不．正确的是()A．SiO2与烧碱溶液作用：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OB．向烧碱溶液中通入足量CO2：CO2＋OH－===HCO－3C．晶体硅与烧碱溶液作用：Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑D．CaCO3溶于稀硝酸中：CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O解析：SiO2与CO2均具有酸性氧化物的通性，均能与碱作用生成盐和水，A正确；CO2过量时生成碳酸氢盐，B正确；单质硅能与NaOH溶液作用生成Na2SiO3同时放出H2，C正确；D项中CaCO3难溶于水，应写化学式，D错误。答案：D4．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②B．②③C．①④D．③④解析：硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素。水晶的主要成分为SiO2，②错误。制作光导纤维的原料是石英，而不是高纯硅，③错误。答案：C5．某氧化物X难溶于水，能与烧碱反应，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中能生成一种白色的胶状沉淀，则X是()A．SiO2B．Al2O3C．MgOD．P2O15解析：SiO2、Al2O3难溶于水且与烧碱反应生成的Na2SiO3、NaAlO2易溶于水，少量Na2SiO3与盐酸反应生成H2SiO3白色胶状沉淀，而少量NaAlO2与盐酸反应生成的Al(OH)3能溶于过量盐酸中，故选A。答案：A6．下列变化中不能通过一步反应实现的是()A．Na2SiO3→H2SiO3B．SiO2→SiF4C．SiO2→H2SiO3D．SiO2→CaSiO37．下列说法正确的是()A．将SO2通入Ba(NO3)2溶液中能生成BaSO4沉淀B．在SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑的反应中，SiO2是氧化剂C．生铁在潮湿的空气中主要发生析氢腐蚀D．某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体，说明钾盐是K2CO3解析：SO2通入水中生成H2SO3，H2SO3能被NO－3氧化成SO2－4，既而生成BaSO4沉淀；分析B项中的化合价，只有C元素价态发生变化，Si元素价态不变，B项错误；Fe在潮湿环境中主要发生吸氧腐蚀，C项错误；KHCO3也能发生该变化，D项错误。答案：A8．能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是()A．CO2是气体，SiO2是固体B．高温下能发生反应Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑C．CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水D．CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成解析：酸性强弱与这种酸的氧化物所处的状态及化学活动性无关，所以A、B都不正确；C是它们的物理性质，只有D项是较强酸制弱酸能够证明。答案：D9．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解析：短周期最外层电子数是次外层电子数一半的元素是Li和Si，非金属元素是Si，光导纤维的主要成分为SiO2，其最高价氧化物SiO2能与HF溶液反应，B、C两项错误；Si的非金属性小于C，氢化物的稳定性CH4SiH4，所以只有A项正确。答案：A10．某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物，跟足量的稀盐酸反应，消耗H＋和生成CO2的物质的量之比为6∶5，则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶4解析：设二价金属碳酸盐的化学式为MCO3，其物质的量为xmol，二价金属酸式碳酸盐的化学式为M(HCO3)2，其物质的量为ymol，则有以下等式：(2x＋2y)∶(x＋2y)＝6∶5，可得x∶y＝1∶2。答案：B二、非选择题(本题共4个小题，共50分)11．(12分)(2012·重庆高考)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CO2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∶2。解析：(1)由性质知Q是氧元素，R是CO2。(3)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑28121.4g0.05mol0.1molSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O601(20.0－11.4－1.4)g0.12mol即c(Na2SiO3)＝(0.05＋0.12)mol1L＝0.17mol·L－1。(4)①中Cl2和水的反应即Cl2＋H2O===HCl＋HClO不是置换反应。②水晶是原子晶体，干冰是分子晶体，故熔化时克服粒子间作用力的类型不相同。③Na2SiO3与SO3的反应实质是Na2SiO3和H2SO4反应生成H2SiO3，即H2SO4酸性强，则S的非金属性强。④钠在空气中燃烧生成Na2O2即，阴、阳离子数目比为1∶2，Li在空气中燃烧生成Li2O，即，阴、阳离子数目之比为1∶2。答案：(1)第二周期ⅣA族氧(或O)(2)过滤水(或乙醇)(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑0.17mol·L－1(4)③④12．(12分)(2013·湖南师大附中模拟)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：________SiO2＋________C＋________N2――→高温________Si3N4＋________CO。根据题意完成下列各题：(1)配平上述化学反应方程式。(2)为了保证石英和焦炭尽可能多的转化，氮气要适当过量。某次反应用了20mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，则反应中转移电子数为________NA，此时混合气体的平均相对分子质量是________。(3)分析反应可推测碳、氮气的氧化性：C________N2(填“＞”“＜”“＝”)。(4)氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉(Al2O3)，热稳定性好，化学性质稳定。以下用途正确的是________。A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等热工设备B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机D．氮化硅陶瓷的开发，将受到资源的限制，发展前途暗淡解析：(2)→CO＋21mol转移2mole－，故生成5molCO共转移10mole－，此时体系中的气体是CO和剩余的N2，其相对分子质量都是28，故平均相对分子质量是28。(3)在该反应中，碳为还原剂，N2为氧化剂，故氧化性N2＞C。答案：(1)36216(2)1028(3)＜(4)AC13．(12分)往100mL的NaOH溶液中通入CO2充分反应后，在减压和较低温度下，小心地将溶液蒸干，得到白色固体M。通入CO2的体积(标准状况)与M的质量的关系如图所示。试回答下列问题：(1)A点时，白色固体M的化学式为______，通入的CO2的体积为______mL(标准状况下，下同)。(2)C点时，白色固体M的化学式为______，通入的CO2的体积为________mL。(3)B点时M的组成成分为____________________(用化学式表示)，通入的CO2的体积为________mL。(4)该NaOH溶液的物质的量浓度为________。14．(14分)单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450℃～500℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物③有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃－57.712.8－315－熔点/℃－70.0－107.2－－－升华温度/℃－－180300162请回答下列问题：(1)装置A中g管的作用是____________________________________________________________________________________________________；装置C中的试剂是________。(2)甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。方案优点缺点甲乙(3)在上述(2)的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：____________________________________________________________________________________________________。(4)SiCl4与H2反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________。答案：(1)平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸(2)方案优点缺点甲①收集产品的导管粗，不会堵塞导管②冷凝产品，减少产品损失①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解②尾气没有处理，污染环境乙①有尾气处理装置，注重环保②避免空气中的水蒸气进入装置①产品易堵塞导管②没有冷凝装置，产品易损失(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j(4)SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl