2019年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí)第四章非金屬及其化合物練習(xí)（打包8套）.zip

2019年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí)第四章非金屬及其化合物練習(xí)（打包8套）.zip,2019,年高,化學(xué),一輪,綜合,復(fù)習(xí),第四,非金屬,及其,化合物,練習(xí),打包 第14講　碳、硅及無(wú)機(jī)非金屬材料 考綱要求　1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。 考點(diǎn)一　碳及其重要化合物　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．碳單質(zhì) (1)碳單質(zhì)的存在形式有金剛石、石墨、無(wú)定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。 (2)結(jié)構(gòu) 金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)。 (3)物理性質(zhì)：金剛石熔點(diǎn)高、硬度大；石墨熔點(diǎn)高、質(zhì)軟，有滑膩感。 (4)主要化學(xué)性質(zhì)——還原性 ①可燃性 ②與氧化物反應(yīng) ③與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng) 2．一氧化碳 (1)物理性質(zhì)：無(wú)色氣體，有毒，難溶于水。 (2)化學(xué)性質(zhì)——還原性 ①燃燒：2CO＋O22CO2，淡藍(lán)色火焰； ②還原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶煉金屬)。 3．二氧化碳(CO2) (1)一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，能溶于水，固態(tài)CO2俗稱(chēng)干冰。 (2)與H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反應(yīng)的方程式分別為CO2＋H2O??H2CO3，Na2O＋CO2===Na2CO3，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，2Mg＋CO22MgO＋C。 (3)CO2在自然界中的循環(huán) ①CO2的主要來(lái)源：大量含碳燃料的燃燒。 ②自然界消耗CO2的主要反應(yīng)： a．溶于江水、海水中：CO2＋H2O??H2CO3； b．光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為O2； c．巖石的風(fēng)化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。 4．碳酸(H2CO3) 弱酸性、不穩(wěn)定性。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中與CO2共存，因此常把CO2＋H2O當(dāng)碳酸用。 5．碳酸的酸式鹽和正鹽的比較 (1)在水中的溶解性 ①含K＋、Na＋、NH的正鹽易溶于水，其余一般不溶于水；酸式鹽均能溶于水。 ②一般來(lái)說(shuō)，在相同溫度下，難溶性正鹽溶解度小于其酸式鹽溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正鹽溶解度大于其酸式鹽溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3。 (2)熱穩(wěn)定性 一般來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定性順序?yàn)檎}>酸式鹽>碳酸，如穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3?？扇苄哉}>難溶性正鹽，如CaCO3高溫分解，而K2CO3不易分解。 (3)水溶液酸堿性強(qiáng)弱 物質(zhì)的量濃度相同時(shí)，正鹽溶液的pH大于其酸式鹽溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。 1．碳單質(zhì)及其氧化物性質(zhì)用途的判斷 (1)12C、13C、14C是碳的三種同素異形體(×) 解析　12C、13C、14C互稱(chēng)同位素，碳元素的三種常見(jiàn)的同素異形體為金剛石、石墨和C60。 (2)金剛石和石墨由相同的元素組成，因此它們具有相同的性質(zhì)(×) (3)石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸姆磻?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)(×) (4)向空氣中排放二氧化碳會(huì)形成酸雨(×) (5)一氧化碳易與血液中的血紅蛋白結(jié)合(√) (6)木炭、一氧化碳在一定條件下都能與氧化銅反應(yīng)(√) (7)大氣中二氧化碳的消耗途徑主要是綠色植物的光合作用(√) 2．二氧化碳與鹽溶液反應(yīng)的判斷 (1)向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過(guò)量，渾濁消失(×) 解析　H2SiO3不溶于H2CO3。 (2)向Ca(ClO)2溶液中通入CO2氣體，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過(guò)量，渾濁消失(√) 解析　開(kāi)始生成CaCO3沉淀，CO2過(guò)量時(shí)，CaCO3又與CO2、H2O反應(yīng)生成Ca(HCO3)2。 (3)向CaCl2溶液中通入CO2，無(wú)明顯現(xiàn)象，若先通入NH3再通CO2，溶液會(huì)變渾濁(√) (4)向飽和Na2CO3溶液中通入過(guò)量的CO2氣體，有晶體析出(√) 解析　NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。 (5)向NaAlO2溶液中通入CO2氣體，一開(kāi)始有白色沉淀生成，CO2過(guò)量，沉淀溶解(×) 解析　Al(OH)3不能溶于H2CO3。 (6)向飽和NaCl的氨溶液中通入過(guò)量CO2氣體，有晶體析出(√) 解析　會(huì)析出NaHCO3晶體。 確定混合氣體(CO、CO2)中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 按要求回答下列問(wèn)題 (1)填寫(xiě)下列指定裝置的作用 A：除去混合氣體中的CO2氣體。 B：檢驗(yàn)混合氣體中CO2是否除盡。 E：除去尾氣中的CO2氣體。 F：除去尾氣中的CO氣體、防止污染環(huán)境。 (2)寫(xiě)出C中的化學(xué)方程式：CO＋CuOCu＋CO2。 (3)確定混合氣體中含有CO氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： B中無(wú)明顯現(xiàn)象，C中的物質(zhì)由黑色變成紅色，D中的澄清石灰水變渾濁。 (4)寫(xiě)出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法： ①CO(CO2)：___________________________________________。 ②CO2(CO)：___________________________________________。 答案?、偻ㄟ^(guò)盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶?、谕ㄟ^(guò)盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管 題組一　CO2通入堿溶液中反應(yīng)產(chǎn)物的定量分析 1．(2018·汕頭模擬)將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是(　　) 答案　D 解析　CO2與KOH和Ca(OH)2都會(huì)反應(yīng)，但存在著競(jìng)爭(zhēng)，如果先與KOH反應(yīng)，則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會(huì)與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，因此，可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng)，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步還要判斷CO2是先跟KOH反應(yīng)還是先與生成的CaCO3反應(yīng)，同樣可以采用假設(shè)法判斷，即如果先與CaCO3反應(yīng)，則生成的Ca(HCO3)2又會(huì)與KOH反應(yīng)，因此是先與KOH反應(yīng)，此過(guò)程生成沉淀的物質(zhì)的量不變，當(dāng)KOH反應(yīng)完全，再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解，故選D。 2．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將3.36LCO2氣體通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反應(yīng)后溶液中c(CO)與c(HCO)的比值為( 不考慮CO、HCO的水解)(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3 答案　B 解析　n(CO2)＝＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol ＝＝，即1＜＜2，反應(yīng)產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為x、y，則，解得，所以＝。 題組二　CO2的綜合利用 3．[2015·北京理綜，27(1)(2)(3)]研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。 (1)溶于海水的CO2主要以4種無(wú)機(jī)碳形式存在，其中HCO占95%。寫(xiě)出CO2溶于水產(chǎn)生HCO的方程式：_______________________________________。 (2)在海洋碳循環(huán)中，通過(guò)下圖所示的途徑固碳。 ①寫(xiě)出鈣化作用的離子方程式：________________________________________________。 ②同位素示蹤法證實(shí)光合作用釋放出的O2只來(lái)自于H2O。用18O標(biāo)記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下，將其補(bǔ)充完整： ________＋________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O (3)海水中溶解無(wú)機(jī)碳占海水總碳的95%以上，其準(zhǔn)確測(cè)量是研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ)。測(cè)量溶解無(wú)機(jī)碳，可采用如下方法： ①氣提、吸收CO2。用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)。將虛線(xiàn)框中的裝置補(bǔ)充完整并標(biāo)出所用試劑。 ②滴定。將吸收液吸收的無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3，再用xmol·L－1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解無(wú)機(jī)碳的濃度＝________mol·L－1。 答案　(1)CO2＋H2O??H2CO3、H2CO3??H＋＋HCO (2)①2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO2　2xH218O (3)①② 解析　(1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3電離出H＋和HCO。(2)①根據(jù)鈣化作用的反應(yīng)物是HCO和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不難寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式為2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根據(jù)元素守恒及示蹤原子的標(biāo)記知，方程式中的空白處為xCO2和2xH218O。(3)①該裝置為洗氣裝置，要注意裝置中長(zhǎng)管進(jìn)、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用試劑為稀硫酸，因HCl易揮發(fā)出來(lái)影響后續(xù)的滴定而不能用鹽酸。②根據(jù)該滴定過(guò)程得關(guān)系式：CO2～HCO～HCl，n(CO2) ＝n(HCl)＝xmol·L－1×y×10－3L＝xy×10－3mol，所以c(CO2)＝＝mol·L－1。 考點(diǎn)二　硅及其化合物　無(wú)機(jī)非金屬材料 1．硅(Si) (1)硅的存在：硅在自然界中以化合態(tài)存在，在地殼中的含量?jī)H次于氧。 (2)物理性質(zhì)：灰黑色，硬度大，熔、沸點(diǎn)高，具有金屬光澤。 (3)化學(xué)性質(zhì)：常溫下與F2、HF、NaOH反應(yīng)；加熱時(shí)能與H2化合生成不穩(wěn)定的氫化物SiH4，加熱時(shí)還能與Cl2、O2化合分別生成SiCl4、SiO2。涉及的化學(xué)方程式如下： ①與非金屬單質(zhì)反應(yīng) ②與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 ③與NaOH溶液反應(yīng)： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (4)制法：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (5)用途：①良好的半導(dǎo)體材料；②太陽(yáng)能電池；③計(jì)算機(jī)芯片。 2．二氧化硅(SiO2) (1)二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、瑪瑙(含雜質(zhì)的石英)等中。SiO2是由Si和O按個(gè)數(shù)比1∶2直接構(gòu)成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子構(gòu)成的。 (2)二氧化硅的性質(zhì)及用途 主要物理性質(zhì) 硬度大，熔、沸點(diǎn)高，常溫下為固體，不溶于水 化 學(xué) 性 質(zhì) ①與水反應(yīng) 不反應(yīng) ②與酸反應(yīng) 只與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ③與堿反應(yīng)(NaOH) SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞) ④與鹽反應(yīng) 如與Na2CO3反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ ⑤與堿性氧化物反應(yīng) 如與CaO反應(yīng)：SiO2＋CaOCaSiO3 用途 光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件 3.硅酸和硅酸鈉 (1)硅酸 硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊溶液變紅色。 ①硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。 ②硅酸能與堿溶液反應(yīng)。 ③硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強(qiáng)，常用作干燥劑。 (2)硅酸鈉(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，有黏性，水溶液顯堿性。 ②它能與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，分別寫(xiě)出以下化學(xué)方程式： 與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 與CO2水溶液反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 ③用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。 (3)硅酸鹽組成的表示：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：如硅酸鈉(Na2SiO3)中表示為Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示為CaO·3MgO·4SiO2。 4．無(wú)機(jī)非金屬材料 (1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。 ①常見(jiàn)硅酸鹽材料比較 水泥 玻璃 陶瓷 生產(chǎn)原料 石灰石、黏土 純堿、石灰石、石英 黏土 主要設(shè)備 水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯 陶瓷窯 ②玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 (2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。 1．關(guān)于Si、SiO2的存在、性質(zhì)及用途的判斷 (1)硅在自然界中只以化合態(tài)的形式存在(√) (2)晶體硅熔點(diǎn)高硬度大，故可用于制作半導(dǎo)體材料(×) (3)Si和SiO2都可用于制造光導(dǎo)纖維(×) 解析　Si可用于制造半導(dǎo)體，SiO2用于制造光導(dǎo)纖維。 (4)非金屬性：C＞Si，則熱穩(wěn)定性：CH4＞SiH4(√) (5)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅(√) (6)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)(×) (7)SiO2是酸性氧化物，可溶于強(qiáng)堿(NaOH)，不溶于任何酸(×) 解析　SiO2可溶于氫氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (8)常溫下，SiO2與氫氟酸、NaOH溶液均可反應(yīng)，SiO2是兩性氧化物(×) 解析　SiO2是酸性氧化物。 2．硅酸鹽、無(wú)機(jī)非金屬材料性質(zhì)及應(yīng)用判斷 (1)玻璃是一種晶體，有較高的熔點(diǎn)(×) (2)水玻璃是一種特殊的玻璃，泡花堿屬于堿(×) (3)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料(√) (4)光導(dǎo)纖維、碳納米管、氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷等都是新型無(wú)機(jī)非金屬材料(√) (5)高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)(√) (6)普通玻璃、石英玻璃、水泥、瑪瑙都屬于硅酸鹽產(chǎn)品(×) (7)反應(yīng)①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都發(fā)生(×) (8)硅膠多孔，吸水能力強(qiáng)，常用作袋裝食品的干燥劑和抗氧化劑(×) (9)用SiO2制取硅酸，將SiO2溶解在水中一段時(shí)間后可得到硅酸(×) (10)水玻璃是混合物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑(√) (11)硅膠是硅酸鈉的水溶液失去水后形成的凝膠(×) 1．硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。 (1)用Na2SiO3水溶液浸泡過(guò)的棉花不易燃燒，說(shuō)明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通過(guò)SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時(shí)下列坩堝可選用的是________。 A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝 (2)工業(yè)上常利用反應(yīng)2C＋SiO2Si＋2CO↑制備硅單質(zhì)，該反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是________(填化學(xué)式，下同)，氧化劑是________。 答案　(1)防火劑　D　(2)C　SiO2 2．寫(xiě)出除去下列固體粉末中混有雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的方程式。 (1)CaCO3(SiO2)_____________________________________________________。 (2)SiO2(CaCO3)___________________________________________________________。 (3)SiO2(NH4Cl)________________________________________________________。 答案　(1)在固體混合物中加入足量氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后，過(guò)濾、洗滌。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)在固體混合物中加入足量稀鹽酸，充分反應(yīng)后，過(guò)濾、洗滌。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O (3)方法一：在固體中加入適量水溶解、過(guò)濾。 方法二：將固體混合物在坩堝中充分灼燒，除去NH4Cl。 NH4ClNH3↑＋HCl↑ 解析　(1)可根據(jù)SiO2可溶于NaOH溶液除去。(2)可根據(jù)CaCO3可溶于鹽酸除去。(3)可根據(jù)NH4Cl的熱穩(wěn)定性，或NH4Cl易溶于水的性質(zhì)除去。 題組一　硅和二氧化硅的特性 1．(2017·甘肅秦安一中第二次檢測(cè))下列敘述正確的是(　　) A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說(shuō)明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強(qiáng) B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過(guò)程原理相同 D．玻璃窯中出來(lái)的氣體的主要成分是二氧化碳 答案　D 解析　B項(xiàng)，物質(zhì)中都含有SiO2，能與氫氟酸反應(yīng)；C項(xiàng)，石灰硬化的原理是Ca(OH)2與CO2反應(yīng)生成CaCO3的過(guò)程，而水泥硬化過(guò)程中發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化。 2．二氧化硅廣泛存在于自然界中，在日常生活、生產(chǎn)、科研及新型材料等方面有著重要的用途。a～e是對(duì)①～⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用進(jìn)行的判斷，其中正確的是(　　) ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑ a．反應(yīng)①中SiO2作為玻璃的成分被消耗，用于刻蝕玻璃 b．反應(yīng)②中SiO2表現(xiàn)出氧化性 c．反應(yīng)③中SiO2表現(xiàn)了酸性氧化物的通性 d．反應(yīng)④符合用難揮發(fā)性的酸酐制取易揮發(fā)性的酸酐的道理 e．反應(yīng)⑤中SiO2未參加氧化還原反應(yīng) A．a(chǎn)ceB．bdeC．cdeD．a(chǎn)b 答案　B 解析　通常用氫氟酸來(lái)刻蝕玻璃，與之對(duì)應(yīng)的反應(yīng)是③，因此a、c判斷錯(cuò)誤；反應(yīng)②是一個(gè)置換反應(yīng)，其中二氧化硅被還原，表現(xiàn)出氧化性，b判斷正確；反應(yīng)④是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，用難揮發(fā)的二氧化硅制取易揮發(fā)的二氧化碳，d判斷正確；反應(yīng)⑤中碳的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?和＋2價(jià)，硅的化合價(jià)和氧的化合價(jià)都沒(méi)有改變，因此二氧化硅沒(méi)有參加氧化還原反應(yīng)，e判斷也正確。 題組二　高純硅的提取 3．(2017·重慶市巴蜀中學(xué)高三月考)從石英砂制取高純硅的主要化學(xué)反應(yīng)如下： ①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②Si(粗)＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl 關(guān)于上述反應(yīng)的敘述不正確的是(　　) A．①③是置換反應(yīng)，②是化合反應(yīng) B．高溫下，焦炭與氫氣的還原性均強(qiáng)于硅 C．任一反應(yīng)中，每消耗或生成28g硅，均轉(zhuǎn)移4mol電子 D．高溫下在爐子里將石英砂、焦炭、氯氣、氫氣按比例混合就能得到高純硅 答案　D 解析　在氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性比還原產(chǎn)物的還原性強(qiáng)，B正確；根據(jù)元素化合價(jià)的變化，每消耗或生成28g(1mol)硅，均轉(zhuǎn)移4mol電子，C正確；題中的三個(gè)反應(yīng)是在三個(gè)不同的反應(yīng)器中發(fā)生的，D錯(cuò)誤。 4．硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下： ①寫(xiě)出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：___________________________________ ________________________________________________________________________。 ②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫(xiě)出并配平該化學(xué)反應(yīng)方程式：______________________________________________； H2還原SiHCl3過(guò)程中若混有O2，可能引起的后果是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在探究硅的制取方法時(shí)，從資料查閱到下列信息： Ⅰ.Mg在高溫條件下可與SiO2反應(yīng)； Ⅱ.金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽和SiH4； Ⅲ.SiH4在空氣中自燃。 他們根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步實(shí)驗(yàn)獲得的固體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花；然后過(guò)濾、洗滌、干燥；最后稱(chēng)量、計(jì)算，測(cè)得其產(chǎn)率只有預(yù)期值的63%左右。 ①第Ⅰ步實(shí)驗(yàn)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②用稀H2SO4溶解第Ⅰ步實(shí)驗(yàn)獲得固體產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)生爆鳴聲和火花的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①SiHCl3＋H2Si＋3HCl ②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl　高溫下，H2遇O2發(fā)生爆炸 (2)①2Mg＋SiO22MgO＋Si、2Mg＋SiMg2Si ②硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH4可自燃，即發(fā)生反應(yīng)Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 解析　(1)在SiHCl3中，把硅考慮為＋4價(jià)，則氫為－1價(jià)，氯為－1價(jià)，SiHCl3水解時(shí)，－1價(jià)氫還原水中＋1價(jià)的氫，生成氫氣。 在設(shè)計(jì)制備純硅的實(shí)驗(yàn)題中，常遇到的知識(shí)點(diǎn) (1)高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅： SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ (2)粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3： Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 (3)粗硅與干燥Cl2反應(yīng)制得SiCl4： Si(粗)＋2Cl2SiCl4 (4)SiHCl3與過(guò)量H2在高溫下反應(yīng)制得純硅： SiHCl3＋H2Si(純)＋3HCl (5)SiCl4與過(guò)量H2在高溫下反應(yīng)制得純硅： SiCl4＋2H2Si(純)＋4HCl (6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能與水發(fā)生反應(yīng)： SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空氣中易自燃： SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 1．下列有關(guān)硅及其化合物的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．SO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生膠狀沉淀，證明酸性H2SO3>H2SiO3(2017·北京理綜，10D) B．SiO2硬度大，故可用于制造光導(dǎo)纖維(2017·江蘇，3C) C．HF能與SiO2反應(yīng)，可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(2016·全國(guó)卷Ⅲ，7D) D．石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅(2016·海南，4C) 答案　B 解析　A項(xiàng)，依據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理判斷；B項(xiàng)，前后無(wú)因果關(guān)系。 2．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．硅膠作袋裝食品的干燥劑的過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化(2016·四川理綜，1B) B．pH＝2的溶液中可能大量存在Na＋、NH、SiO(2016·四川理綜，3B) C．向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸的離子方程式：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋ (2016·江蘇，5D) D．向Na2SiO3溶液中通入過(guò)量SO2的離子方程式：SiO＋SO2＋H2O===H2SiO3↓＋SO (2015·山東理綜，12B) 答案　A 解析　B項(xiàng)，酸性條件下，SiO不能大量存在；C項(xiàng)，Na2SiO3是可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)；D項(xiàng)，應(yīng)生成HSO。 3．[2017·全國(guó)卷Ⅱ，26(1)(2)(3)]水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過(guò)程如圖所示： 回答下列問(wèn)題： (1)在分解水泥樣品過(guò)程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，還可使用________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (3)加氨水過(guò)程中加熱的目的是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。沉淀B的主要成分為_(kāi)__________________________________________________________________、 ____________________________________________________________________(填化學(xué)式)。 答案　(1)將Fe2＋氧化為Fe3＋　雙氧水 (2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)防止膠體生成，易沉淀分離　Fe(OH)3　Al(OH)3 解析　(1)Fe3＋容易在pH較小時(shí)轉(zhuǎn)化為沉淀，所以需要將Fe2＋氧化為Fe3＋。雙氧水可以將Fe2＋氧化為Fe3＋且不會(huì)引入雜質(zhì)。(2)二氧化硅不溶于一般酸性溶液，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2與HF反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(3)加熱可以促進(jìn)Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。pH＝4～5時(shí)Ca2＋、Mg2＋不沉淀，F(xiàn)e3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B為Fe(OH)3、Al(OH)3。 1．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國(guó)際熱點(diǎn)課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示。 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．石墨烯是一種新型化合物 B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C．二者和石墨都是碳的同素異形體 D．氧化石墨烯具有一定的親水性 答案　D 解析　石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯(cuò)誤；氧化石墨烯因?yàn)檫€含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯(cuò)誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基等親水基團(tuán)，所以具有一定的親水性，D正確。 2．(2017·湖北八校聯(lián)考)如何解決好碳排放問(wèn)題是關(guān)系到人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重大課題之一。目前，采用較多的方法是對(duì)二氧化碳進(jìn)行捕集封存和富集再利用。下列與二氧化碳有關(guān)的敘述正確的是(　　) A．CO2是形成酸雨的主要物質(zhì) B．CO2導(dǎo)致溫室效應(yīng)，是一種大氣污染物 C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH>0，高溫有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 D．實(shí)驗(yàn)室常用大理石與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳 答案　C 解析　CO2不是大氣污染物，也不能形成酸雨，A、B錯(cuò)；C項(xiàng)為熵增的吸熱反應(yīng)，高溫有利于自發(fā)進(jìn)行。 3．(2018·廣州模擬)硅及其化合物的應(yīng)用范圍很廣。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．硅是人類(lèi)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng) C．反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑 D．硅能與氫氟酸反應(yīng)，則硅可以與鹽酸反應(yīng) 答案　A 解析　由粗硅制備單晶硅的過(guò)程一般為SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅不能與鹽酸反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(2018·湖北孝感高中月考)鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)與碳、硅兩元素同位于第ⅣA族，其原子序數(shù)按鍺、錫、鉛的順序依次增大，則下列推斷一定不正確的是(　　) A．鉛可形成PbO、PbO2兩種氧化物 B．鍺與鹽酸不反應(yīng)，錫、鉛能與鹽酸反應(yīng) C．鍺、錫、鉛的＋4價(jià)氫氧化物的堿性：Ge(OH)4＜Sn(OH)4＜Pb(OH)4 D．鍺、錫、鉛的金屬性依次減弱 答案　D 解析　Pb在第ⅣA族，有＋2、＋4兩種化合價(jià)因而可形成PbO、PbO2兩種氧化物，A正確；錫、鉛均排在金屬活動(dòng)性順序中氫的前面，因而可與鹽酸反應(yīng)，B正確；同一主族從上到下金屬性依次增強(qiáng)，因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的堿性依次增強(qiáng)，C正確、D錯(cuò)誤。 5．硅是構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承 C．光導(dǎo)纖維是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2 D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2 答案　D 解析　A項(xiàng)，在氮化硅中N元素為－3價(jià)，Si元素為＋4價(jià)，則化學(xué)式為Si3N4，正確；D項(xiàng)，在SiO2晶體中，一個(gè)硅原子與周?chē)?個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧單鍵，錯(cuò)誤。 6．(2017·廈門(mén)第一中學(xué)月考)“碳捕捉技術(shù)”是指通過(guò)一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來(lái)并利用。如可利用NaOH溶液來(lái)“捕捉”CO2，其基本過(guò)程如下圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。 下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是(　　) ①能耗大是該方法的一大缺點(diǎn) ②整個(gè)過(guò)程中，只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用 ③“反應(yīng)分離”環(huán)節(jié)中，分離物質(zhì)的基本操作是蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾 ④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來(lái)制備甲醇等產(chǎn)品 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案　D 解析　該方法中高溫反應(yīng)爐分離出CO2，需要消耗較多能量，①對(duì)；整個(gè)過(guò)程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用，②錯(cuò)；從捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通過(guò)過(guò)濾的方法即可分離，③錯(cuò)；捕捉到的CO2可與H2反應(yīng)制備甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O，④對(duì)。 7．化學(xué)家Seidel指出Si與NaOH溶液的反應(yīng)，首先是Si與OH－反應(yīng)，生成SiO，然后SiO迅速水解生成H4SiO4。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．原硅酸鈉(Na4SiO4)能迅速水解，且水解后呈堿性，故Na4SiO4為弱電解質(zhì) B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均屬于硅酸鹽產(chǎn)品 C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl說(shuō)明Cl的非金屬性強(qiáng)于Si D．半導(dǎo)體工業(yè)所說(shuō)的“從沙灘到用戶(hù)”是指將二氧化硅制成晶體硅 答案　D 解析　原硅酸鈉(Na4SiO4)是強(qiáng)電解質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃的主要成分是SiO2，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，B項(xiàng)錯(cuò)誤；HCl不是Cl的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，無(wú)法通過(guò)鹽酸與硅酸鈉的反應(yīng)比較Cl、Si的非金屬性強(qiáng)弱，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 8．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．SiO2屬于兩性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞 C．硅膠吸水后可重復(fù)再生 D．圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應(yīng) 答案　C 解析　SiO2是酸性氧化物，A錯(cuò)誤；Na2CO3溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞，B錯(cuò)誤；題圖中有的轉(zhuǎn)化不是氧化還原反應(yīng)，例如SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 9．(2018·邢臺(tái)質(zhì)檢)將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是(　　) A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 答案　A 解析　將足量CO2氣體通入水玻璃中，首先CO2與Na2SiO3反應(yīng)生成H2SiO3和NaHCO3，灼燒時(shí)H2SiO3分解生成SiO2，高溫下，SiO2與NaHCO3分解產(chǎn)生的Na2CO3反應(yīng)，生成Na2SiO3，所以最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3。 10．用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是(　　) 選項(xiàng) 操作及現(xiàn)象 溶液 A 通入CO2，溶液變渾濁 飽和Na2CO3溶液 B 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過(guò)量，渾濁消失 Na2SiO3溶液 C 通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過(guò)量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁 澄清石灰水 答案　B 解析　由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而會(huì)析出NaHCO3晶體，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會(huì)消失；C項(xiàng)，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色。 11．(2017·大連一中模擬)將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與所通入CO2的體積關(guān)系如圖所示。下列關(guān)于整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的敘述不正確的是(　　) A．Oa段反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O B．a(chǎn)b段與cd段所發(fā)生的反應(yīng)相同 C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體的消失 D．bc段反應(yīng)的離子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO 答案　B 解析　CO2優(yōu)先與Ba(OH)2反應(yīng)(圖像中Oa段)，然后與KOH反應(yīng)(圖像中ab段)，接著與KAlO2反應(yīng)(圖像中bc段)，再與K2CO3反應(yīng)(圖像中cd段)，最后與BaCO3反應(yīng)(圖像中de段)。 12．胃舒平的主要成分是氫氧化鋁，同時(shí)含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。 (1)三硅酸鎂的氧化物形式為_(kāi)_____________________________________________________。 (2)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是________(填字母)。 a．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體 b．Al2O3、MgO和SiO2都是金屬氧化物 c．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點(diǎn) 答案　(1)2MgO·3SiO2·nH2O　(2)c 解析　(1)Mg2Si3O8·nH2O改寫(xiě)成氧化物的形式為2MgO·3SiO2·nH2O。 (2)Al2O3、MgO和SiO2均具有很高的熔點(diǎn)，故可制耐火材料。 13．在下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，A是一種固體單質(zhì)，且常作半導(dǎo)體材料，E是一種白色沉淀，F(xiàn)是最輕的氣體單質(zhì)。 據(jù)此填寫(xiě)： (1)B的化學(xué)式是________，目前在現(xiàn)代通訊方面B已被用作________的主要原料。 (2)B和a溶液反應(yīng)的離子方程式是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)A和a溶液反應(yīng)的離子方程式是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)C和過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)SiO2　光導(dǎo)纖維 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ (4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ 14．(2017·渭南二模)晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； Ⅱ.粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2； Ⅲ.SiHCl3與過(guò)量H2在1100℃反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)第Ⅰ步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7℃)，提純SiHCl3采用的方法為_(kāi)_________。 (3)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去)： ①裝置B中的試劑是________，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是________________ ________________________________________________________________________。 ②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀(guān)察到的現(xiàn)象是______________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________。 ③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及______________。 ④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是________(填字母)。 a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液 答案　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(2)蒸餾(3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 ②有固體物質(zhì)生成　SiHCl3＋H2Si＋3HCl③排盡裝置中的空氣?、躡d 解析　(1)高溫下，SiO2和C反應(yīng)生成Si和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)沸點(diǎn)不同的液體可以采用蒸餾的方法分離，這幾種物質(zhì)沸點(diǎn)不同，所以可以采用蒸餾的方法分離。 (3)①為防止SiHCl3與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，需要干燥劑干燥氫氣，濃硫酸具有吸水性且不和氫氣反應(yīng)，所以可以作干燥劑；升高溫度能使SiHCl3汽化，從而使SiHCl3和氫氣在D中反應(yīng)；②D中發(fā)生反應(yīng)SiHCl3＋H2Si＋3HCl，Si為固態(tài)，所以看到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成；③Si是親氧元素，為防止Si被氧化，需要排盡裝置中的空氣；④向溶液中加入強(qiáng)氧化劑，然后加入KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子，這幾種物質(zhì)中氯水具有強(qiáng)氧化性，故選b、d。 - 18 -