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    高中化学高考一轮·知识清单知识清单12碳、硅及无机非金属材料含解析答案

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    高中化学高考一轮·知识清单知识清单12碳、硅及无机非金属材料含解析答案

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    这是一份高中化学高考一轮·知识清单知识清单12碳、硅及无机非金属材料含解析答案,共10页。学案主要包含了填空题,判断题等内容,欢迎下载使用。



    一、填空题
    1.由于晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料。(___________)
    2.化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时,从资料查阅到下列信息:
    I.Mg在高温条件下可与SiO2反应;
    Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4;
    Ⅲ.SiH4在空气中自燃。
    他们根据信息进行实验,当用足量稀H2SO4溶解第I步实验获得的固体产物时,发现有爆鸣声和火花;然后过滤、洗涤、干燥;最后称量、计算,测得其产率只有预期值的63%左右。
    (1)第I步实验发生反应的化学方程式是 。
    (2)用稀H2SO4溶解第I步实验获得的固体产物时,产生爆鸣声和火花的原因是 。
    3.硅单质及其化合物应用范围很广,请回答下列问题:
    制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:

    (1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 ;
    (2)整个制备过程必须严格控制无水无氧,SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3,HCl和另一种物质,写出配平的化学反应方程式 ; H2还原SiHCl3过程中若混入O2,可能引起的后果是 。
    4.写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。
    (1): ;
    (2): ;
    (3): ;
    (4): ;
    (5): ;
    5.碳的重要化合物转化关系如下:
    用化学方程式表示标有序号的各步变化。
    ① ;
    ② ;
    ③ ;
    ④ ;
    ⑤ ;
    ⑥ 。
    二、判断题
    6.火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料。(_____)
    7.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一、(_____)
    8.制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料。(___________)
    9.由Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓可推知碳的非金属性比硅强。(___________)
    10.由SiO2+2CSi+2CO↑可推知硅的非金属性比碳强。(___________)
    11.SiO2是H2SiO3的酸酐,所以SiO2和水反应生成H2SiO3。(___________)
    12.溶液不能用玻璃瓶盛放。(____)
    13.是半导体材料,可用作太阳能电池。(____)
    14.工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和气体。(____)
    15.硅在自然界中只以化合态的形式存在。( )
    16.金刚石和石墨由相同的元素组成,因此它们具有相同的性质。(_____)
    17.飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子。(___________)
    18.由CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强。(___________)
    19.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”。(____)
    20.与溶液反应生成盐和水,也可以和氢氟酸反应,所以是两性氧化物。(____)
    21.激光法蒸发石墨得到C60发生的物理变化。(___________)
    22.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。( )
    23.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,常用于制造光导纤维。(_____)
    24.水玻璃是一种特殊的玻璃,泡花碱属于碱。( )
    25.SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸。( )
    26.Si和SiO2都可用于制造光导纤维。( )
    27.氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体,会析出晶体。( )
    28.向CaCl2溶液中通入CO2气体,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失。( )
    29.向空气中排放二氧化碳会形成酸雨。( )
    参考答案:
    1.错误
    【分析】物质的性质决定物质的用途,物质的用途反映物质的性质。
    【详解】元素周期表中硅元素位于金属元素与非金属元素分界线附近,硅的导电性介于导体与绝缘体之间,所以硅是良好的半导体材料,与其熔点高、硬度大没有关系,该判断错误,答案:错误。
    【点睛】物质的用途与其性质要对应。
    2.(1)2Mg+SiO22MgO+Si、2Mg+SiMg2Si
    (2)硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃,即发生反应Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑,SiH4+2O2=SiO2+2H2O
    【详解】(1)Mg在高温的条件下可与SiO2反应生成单质硅和氧化镁,反应的方程式为:2Mg+SiO22MgO+Si;用稀H2SO4溶解第①步实验获得固体产物时,产生爆鸣声和火花,结合SiH4在空气中自燃可知生成了SiH4,发生反应为Mg2Si+2H2SO4═2MgSO4+SiH4,SiH4+2O2═SiO2+2H2O,则反应①中还生成了Mg2Si,发生反应为:2Mg+SiMg2Si,故答案为:2Mg+SiO22MgO+Si、2Mg+SiMg2Si;
    (2)根据①的分析可知,用稀H2SO4溶解第①步实验获得固体产物时,产生爆鸣声和火花的原因是发生了反应:Mg2Si+2H2SO4═2MgSO4+SiH4↑,SiH4+2O2═SiO2+2H2O,故答案为:硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃,即发生反应Mg2Si+2H2SO4=2MgSO4+SiH4↑,SiH4+2O2=SiO2+2H2O。
    3. SiHCl3+H2Si+3HCl SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑ 氧气与氢气混合,可能引起爆炸、氧气可能会氧化SiHCl3
    【分析】(1)纯SiHCl3与H2在1357K下反应产生Si单质和HCl,据此可书写有关反应方程式;
    (2)SiHCl3遇水反应产生H2SiO3、HCl,然后根据反应前后元素守恒,分析另外一种物质的成分,并书写相应的化学方程式;H2、O2的混合气体遇明火会发生爆炸。
    【详解】(1)纯SiHCl3与H2在1357K下反应产生Si单质和HCl,该反应方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl;
    (2)SiHCl3遇水反应产生H2SiO3、HCl等,然后根据反应前后元素守恒,分析另外一种物质的成分是H2,据此可得相应的化学方程式为SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑;H2还原SiHCl3过程中若混入O2,H2、O2的混合气体可能会发生爆炸,并且氧气可能会氧化SiHCl3。
    【点睛】本题考查了硅的单质的制取、提纯过程的反应原理、操作过程可能引发的问题的处理方法等,掌握元素守恒是本题解答的关键。
    4.(1)通过盛有浓溶液的洗气瓶
    (2)通过盛放灼热的硬质玻璃管
    (3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管
    (4)通过盛有饱和溶液或酸性溶液的洗气瓶
    (5)通过盛有饱和溶液的洗气瓶
    【详解】(1)CO和NaOH溶液不反应,CO2和足量的NaOH溶液反应生成碳酸钠,故除杂方法为通过盛有浓溶液的洗气瓶;
    (2)CO2和CuO不反应,CO和CuO反应生成Cu和CO2,故除杂方法为通过盛放灼热的硬质玻璃管;
    (3)CO2和Cu不反应,O2和Cu反应生成CuO,故除杂方法为通过盛放灼热的硬质玻璃管;
    (4)CO2和NaHCO3、酸性高锰酸钾溶液均不反应,SO2和NaHCO3反应生成CO2气体,和酸性高锰酸钾溶液反应转化为硫酸根离子,故除杂方法为通过盛有饱和溶液或酸性溶液的洗气瓶;
    (5)CO2和NaHCO3溶液不反应,HCl和NaHCO3反应生成NaCl、CO2气体,故除杂方法为通过盛有饱和溶液的洗气瓶。
    5. 2C+O22CO(氧气不足)(或C+CO22CO、2C+SiO22CO↑+Si) 2CO+O22CO2 (或CO+CuOCu+CO2) CO2+C2CO CO2+2Mg2MgO+C CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2↑+H2O[或Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O]
    【详解】①碳和少量氧气反应生成一氧化碳,反应方程式为2C+O22CO(氧气不足);
    ②CO燃烧生成二氧化碳,反应方程式为2CO+O22CO2;
    ③二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳,反应方程式为CO2+C2CO;
    ④镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳,反应方程式为CO2+2Mg2MgO+C;
    ⑤碳酸钙和二氧化碳反应生成碳酸氢钙,反应方程式为CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2;
    ⑥碳酸氢钙加热分解为碳酸钙、二氧化碳、水,反应方程式为Ca(HCO3)2CaCO3+CO2↑+H2O。
    6.错误
    【详解】火炬“飞扬”使用的碳纤维是碳元素的单质,不是混合物,因此不属于有机高分子材料,故这种说法是错误的。
    7.正确
    【详解】制造玻璃的原料有石灰石、纯碱、石英,制水泥的原料有黏土和石灰石,故石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一,这种说法是正确的。
    8.正确
    【详解】5G芯片的氮化铝晶圆是性能优良的无机非金属材料,故正确。
    9.正确
    【详解】碳酸与硅酸钠溶液反应生成硅酸说明H2CO3的酸性比H2SiO3强,由此可知碳的非金属性比硅强,正确。
    10.错误
    【详解】根据反应SiO2+2CSi+2CO↑分析,高温下碳的还原性比硅强,但不能说明C、Si的非金属性强弱,错误。
    11.错误
    【详解】SiO2不能与水反应,错误。
    12.错误
    【详解】二氧化硅能与NaOH溶液反应,可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液,但不能用玻璃塞,防止玻璃塞和玻璃瓶黏在一起,故错误。
    13.正确
    【详解】硅是常温下化学性质稳定的半导体材料,常用于制造芯片与太阳能电池,故正确;
    14.错误
    【详解】焦炭和二氧化硅高温下制取粗硅时生成粗硅和一氧化碳气体,故错误。
    15.正确
    【详解】
    硅的原子结构示意图为 ,最外层电子数为4,常温下化学性质与碳类似,是较稳定的,但是硅是地壳中含量仅次于氧的元素,而在地壳的演变过程中,不管是地球的造山运动,还是火山喷发,都会导致硅处于高温状态下,此时硅的化学性质变得很活泼,容易与氧元素结合,从而以氧化物和硅酸盐的形式存在,所以硅在自然界中只以化合态的形式存在,没有游离态;
    故答案为正确。
    16.错误
    【详解】金刚石和石墨由相同的元素——碳元素组成,但二者的结构不同,因此它们具有不相同的性质,故认为元素组成相同,物质的性质就相同的说法是错误的。
    17.错误
    【详解】玻璃纤维的主要成分是玻璃,不是有机高分子材料,故答案:错误。
    18.错误
    【详解】比较酸性强弱,应在溶液中进行,反应是在非水溶液状态下进行的,是因为在高温条件下CO2离开反应体系使反应向生成CO2方向进行,因此无法判断H2SiO3与H2CO3的酸性强弱。
    19.正确
    【详解】制作光导纤维的主要材料为二氧化硅,其能与碱发生反应生成硅酸钠和水,所以光导纤维遇强碱会“断路”,故正确。
    20.错误
    【详解】二氧化硅只能和酸中的HF反应,且和HF反应后生成的不是盐和水,故二氧化硅不是碱性氧化物,即不是两性氧化物,故答案为:错误;
    21.错误
    【详解】石墨转化为C60,有新物质生成,是化学变化。
    22.错误
    【详解】金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,石墨转变为金刚石的反应中元素的化合价没有发生变化,属于非氧化还原反应,故错误。
    23.错误
    【详解】晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,常用于制造计算机芯片、太阳能电池,故上述说法错误。
    24.错误
    【详解】水玻璃是硅酸钠的水溶液,硅酸钠俗名泡花碱,属于盐,故上述说法错误。
    25.错误
    【详解】SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),二者反应产生Na2SiO3和H2O,也能够溶于氢氟酸,二者发生反应:4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O,因此尽管SiO2是酸性氧化物,但却能够与氢氟酸反应,玻璃的成分中含有二氧化硅,故可以使用氢氟酸雕刻玻璃,因此上述说法是错误的。
    26.错误
    【详解】Si用于制造计算机芯片、太阳能电池, SiO2用于制造光导纤维,故上述说法错误。
    27.正确
    【详解】向饱和食盐水中通入氨气再通入足量的CO2发生反应的化学方程式为:,由于NaHCO3溶解度小,溶液中会析出NaHCO3晶体,正确。
    28.错误
    【详解】盐酸是强酸、碳酸是弱酸,CaCl2溶液和CO2气体不反应,向CaCl2溶液中通入CO2气体,无现象,故上述说法错误。
    29.错误
    【详解】酸雨是pH小于5.6的酸性降水。CO2饱和水溶液的pH=5.6,向空气中排放二氧化碳不会形成酸雨,但会造成温室效应,故上述说法是错误的。

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