浙江专用高考化学一轮复习专题4非金属及其化合物第二单元含硅矿物与信息材料训练含解析

第二单元 含硅矿物与信息材料

一、选择题

1．下列叙述正确的是(　　)

A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能

B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒

C．在SiO2制备高纯硅的过程中只涉及置换反应

D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3

解析：选A。CO2不能与血红蛋白结合，B项错；粗硅提纯时，Si＋2Cl2SiCl4是化合反应，C项错；SiO2不能和水反应，D项错。

2．下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是(　　)

解析：选A。碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第ⅣA族，A项符合题意；聚氨酯为有机高分子化合物，不属于无机非金属材料，B项不符合题意；碳包覆银纳米材料属于复合材料，不属于无机非金属材料，且Ag不是主族元素，C项不符合题意；钛合金为含有金属钛元素的合金，其属于金属材料，不属于无机非金属材料，D项不符合题意。

3．(2020·浙江9＋1联盟联考)X、Y、Z三种不同物质有如图所示转化关系，则X不可能是(　　)

A．SO2　　　　　　　　　 B．SiO2

C．CO2  D．NH4Cl

解析：选D。将四个选项代入，如果X是NH4Cl，则Y为NH3·H2O，Z为NH4Cl，与题目要求“X、Y、Z三种不同物质”不符，故选择D项。

4．《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·2SiO2

B．性质稳定，不易脱色

C．易溶解于强酸和强碱

D．x等于6

解析：选C。硅酸铜钡能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，A、B、D均正确。

5．(2020·浙江1月选考，T8)下列说法不正确的是(　　)

A．二氧化硅导电能力强，可用于制造光导纤维

B．石灰石在高温下可用于消除燃煤烟气中的SO2

C．钠着火不能用泡沫灭火器灭火

D．利用催化剂可减少汽车尾气中有害气体的排放

答案：A

6．(2020·杭州余杭中学选考模拟)下列关于硅及其化合物的说法中正确的是(　　)

A．石英和水玻璃的主要成分都是硅酸盐

B．用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅，当生成 2.24 L 气体(标准状况)时，得到1.4 g硅

C．单质硅与强酸、强碱都不反应

D．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强

解析：选B。A项石英的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，错误；B项用二氧化硅与焦炭反应制取单质硅，当生成2.24 L CO气体(标准状况)时，可得到1.4 g硅，正确；C项单质硅与强碱溶液反应，生成硅酸盐并放出氢气，错误；D项硅酸的酸性比碳酸弱，错误。

7．(2020·金丽衢十二校选考模拟)对于化学方程式：SiO2＋3CSiC＋2CO↑，有关叙述正确的是(　　)

A．反应中SiO2是氧化剂，C是还原剂

B．硅元素被还原，碳元素被氧化

C．在反应中C既是氧化剂又是还原剂

D．在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

解析：选C。Si元素化合价没有发生变化，SiO2既不是氧化剂又不是还原剂，C元素化合价既升高又降低，既是氧化剂又是还原剂，由方程式可知3 mol C参加反应，有2 mol被氧化，1 mol被还原，则在反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，故A、B、D错误。

8．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的方法是(　　)

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

C．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，投入氢氧化钠溶液中看其是否溶解

解析：选D。A.加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出，只能检验石灰石是否存在，不能检验石英是否存在，故A错误；B.加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解，只能检验石英是否存在，不能检验石灰石是否存在，故B错误；C.加热至高温时，不能观察到是否有气体生成，故C错误；D.CaCO3溶于盐酸有气泡生成，所以可用盐酸检验石灰石是否存在；SiO2不溶于除氢氟酸以外的酸，但SiO2可以溶于NaOH溶液生成盐和水，所以可用氢氧化钠溶液检验石英石是否存在，故D正确。

9．(2018·浙江11月选考，T8)下列说法不正确的是(　　)

A．电解熔融氯化镁可制取金属镁

B．电解饱和食盐水可制取氯气

C．生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和晶体硅

D．接触法制硫酸的硫元素主要来源于硫黄或含硫矿石

解析：选C。A.电解熔融氯化镁的化学方程式是MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，可制取金属镁，故A正确；              B．电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可制取氯气，故B正确；C.生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和石英，不是晶体硅，故C不正确；D.接触法制硫酸首先是SO2的制取，SO2主要来源于硫黄或含硫矿石的燃烧， 故D正确。

10．现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是(　　)

①SiO2→Na2SiO3　②CuSO4→CuCl2　③SiO2→H2SiO3　④CuO→Cu(OH)2　⑤Na2O2→NaOH

A．①②  B．③④

C．②③④  D．②③④⑤

解析：选B。 ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2；⑤2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；SiO2和CuO均不溶于水，因此SiO2、CuO不可能通过一步反应分别生成H2SiO3、Cu(OH)2。　

11．(2020·黄岩选考模拟)SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法错误的是(　　)

A．上图所含反应都不属于氧化还原反应

B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料

C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙

D．高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣

解析：选A。A项，由SiO2制取单晶硅的一系列反应都属于氧化还原反应，错误；B项，SiO2可作光导纤维，单晶硅可作半导体材料，正确；C项，盐酸与SiO2不反应，但与CaCO3反应，正确；D项，高炉炼铁中，存在反应：CaCO3CaO＋CO2↑，SiO2＋CaOCaSiO3，CaSiO3作为炉渣除去，正确。

12．工业生产的生石灰中常混有二氧化硅和石灰石。现将生石灰样品溶于过量的盐酸中，然后在不断搅拌(必要时可以加热)的情况下，向反应混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量，如果纵坐标表示固体难溶物的质量(m)，横坐标表示所加入氢氧化钠溶液的体积(V)，则下列图示正确的是(　　)

解析：选B。生石灰样品溶于过量盐酸后，溶液中的溶质为CaCl2和过量的HCl。滴加NaOH溶液时，NaOH首先与盐酸反应，所以开始时固体难溶物的质量不变，C、D两选项排除；当酸耗完后，SiO2开始溶解，发生反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O，SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓，依据两个化学方程式的化学计量数关系可知溶解1 mol SiO2(60 g)时生成1 mol难溶物CaSiO3(116 g)，难溶物的质量增加。

二、非选择题

13．某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：

①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si；

②Mg在点燃的条件下即可与SiO2反应；

③金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4；

④Si和SiO2均不与稀H2SO4反应；

⑤SiH4在空气中自燃。

他们在研究报告中记载着：“……选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量……在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。”

(1)该小组“实验室制Si”的化学方程式是___________________________________________________________。

(2)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是(用文字和化学方程式解释)__________________________________________________

________________________________________________________________。

解析：(1)由提供的信息可知，该小组“实验室制Si”的原理为Mg在点燃的条件下与SiO2反应生成Si和MgO。

(2)稀H2SO4溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，说明固体产物中含有Mg2Si，Mg2Si与H2SO4反应生成MgSO4和SiH4，SiH4在空气中自燃。

答案：(1)2Mg＋SiO22MgO＋Si

(2)金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃，用化学方程式表示为2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O

14．(2020·浙江选考十校联盟考试)为探究某矿物固体X(仅含4种短周期元素)的组成和性质，现设计并完成如下实验，其中固体乙可制光导纤维。

请回答：

(1)X除了含有H、O元素以外还含有________。

(2)固体丙的用途：__________________________________________。

(3)X的化学式是________。

(4)固体乙与NaOH溶液反应的离子方程式是___________________________________________________________________

____________________________________________________________。

解析：X隔绝空气高温分解生成水，水的质量是37.8 g－36.0 g＝1.8 g，物质的量是0.1 mol，X中含有H、O元素；固体甲与稀硫酸反应生成无色溶液，加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀，则白色沉淀是Mg(OH)2，加热分解生成固体丙，则丙是氧化镁，物质的量是0.3 mol，说明X中含有镁元素；乙可制光导纤维，说明是二氧化硅，根据其质量24.0 g 可求出物质的量是0.4 mol，X中含有硅元素；因此X中氧元素的质量是37.8 g－0.2 g－11.2 g－7.2 g＝19.2 g，其物质的量为1.2 mol，由此可知H、O、Mg、Si的物质的量之比是2∶12∶3∶4，所以X的化学式是Mg3Si4H2O12。

(1)根据以上分析可知X中除了含有H、O元素以外还含有Mg、Si。

(2)氧化镁的用途为制耐高温材料。

(3)X的化学式是Mg3Si4H2O12，也可以表示为Mg3Si4O10(OH)2或3MgO·4SiO2·H2O。

(4)二氧化硅与NaOH溶液反应的离子方程式是SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。

答案：(1)Si、Mg　(2)制耐高温材料　(3)Mg3Si4H2O12[或Mg3Si4O10(OH)2或3MgO·4SiO2·H2O]

(4)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O

15．(2020·温岭选考模拟)白炭黑(SiO2·H2O)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如下：

(1)碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法有①______________；②______________。(任举两种)

(2)过滤1得到的滤液的主要成分是________________________________。

(3)沉淀时加入氯化钠溶液的作用可能是____________________________

________________。

解析：(1)酸浸是将蛇纹石中金属离子溶解除去，碱浸就是将硅元素转变成可溶的硅酸盐，要提高浸取率可以采用延长反应时间、搅拌使浸渣与碱液充分接触、适当提高碱的浓度、适当升高反应温度等措施。(2)过滤1得到的滤液中主要成分为硅酸钠(或硅酸钠和氢氧化钠)。(3)硅酸钠溶液与盐酸反应生成的硅酸容易形成胶体而不产生沉淀，所以加入NaCl溶液可以促使硅酸产生沉淀。

答案：(1)适当升高温度　连续搅拌(或适当延长反应时间或适当提高NaOH溶液的浓度)　(2)硅酸钠(或硅酸钠和氢氧化钠)　(3)防止生成硅酸胶体

16．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法。

请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：

(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有________(填反应代号)。

(2)写出反应③的化学方程式：______________________________________

________________________________________________________。

(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至 1 373～1 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是_______________________________________________________________

________________________________________________________________。

解析：反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑，属于置换反应；反应②是Si＋3HClSiHCl3＋H2，属于置换反应；反应③是SiHCl3＋H2Si＋3HCl，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应：CO＋H2O(g)H2＋CO2，不属于置换反应。

答案：(1)①②③

(2)SiHCl3＋H2Si＋3HCl

(3)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑