2021版高考化学一轮复习课时提升作业十含硅矿物与信息材料含解析苏教版 练习

含硅矿物与信息材料

1.下列在生产和生活中应用的化学知识正确的是 (　　)

A.玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品

B.晶体硅是在通信工程中制作光导纤维的主要原料

C.赏心悦目的雕花玻璃通常是用氢氟酸对玻璃进行刻蚀而制成的

D.工业上,利用二氧化硅热分解法冶炼硅

【解析】选C。水晶的主要成分为二氧化硅,不属于硅酸盐,故A错误;二氧化硅具有良好的光学特性,是制作光导纤维的主要原料,故B错误;常温下氢氟酸能够与玻璃中的二氧化硅反应,所以常用氢氟酸雕刻玻璃,故C正确;工业上用SiO2热还原法冶炼硅而不是热分解法,故D错误。

2.(2020·福州模拟)下列说法正确的是 (　　)

A.二氧化硅是制造太阳能电池的常用材料

B.硅是非金属元素,合金材料中不可能含有硅

C.酸性氧化物只能和碱反应,不能和酸反应

D.水玻璃可用作木材防火剂

【解析】选D。单质硅用于生产太阳能电池,故A错误;合金可以是金属与非金属的熔合物,所以合金材料中可以含有硅,如硅钢中含有硅元素,故B错误;二氧化硅是酸性氧化物,但二氧化硅能与氢氟酸反应,故C错误;水玻璃是硅酸钠的水溶液,可用作木材防火剂,故D正确。

3.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘(通‘黏’)土而为之”“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是              (　　)

A.沙子和黏土主要成分为硅酸盐

B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化

C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦

D.黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料

【解析】选A 。沙子的主要成分为SiO2,不属于硅酸盐,A项错误;“燃薪举火”是使成型的黏土器皿发生复杂的物理化学变化而制成陶器,B项正确;烧制过程中铁的化合物被氧化为氧化铁,得到红瓦,若浇水则发生还原反应得到氧化亚铁而成为青瓦,C项正确;砖瓦、陶瓷的主要原料是黏土,D项正确。

4.(2020·拉萨模拟)已知:碳、硅、锗、锡、铅为第ⅣA族元素,其原子序数依次增大,碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的。根据元素周期律的知识分析,下列关于锗、锡、铅的推断不正确的是              (　　)

A.SnCl2具有较强的还原性,PbO2具有较强的氧化性

B.若锗、锡在空气中不反应,铅有可能与氧气反应

C.若锗与盐酸不反应,锡、铅也不能与盐酸反应

D.三种元素的+4价氢氧化物的碱性由弱到强的顺序:Ge(OH)4<Sn(OH)4<Pb(OH)4

【解析】选C。根据题给信息,锡的+4价化合物是稳定的,铅的+2价化合物是稳定的,可知A项正确;根据元素周期律可知,铅的金属性最强,它有可能与氧气反应,B项正确;锡、铅在金属活动性顺序表中排在氢前,能与盐酸反应,C项错误;根据金属性的强弱关系,三种元素的+4价氢氧化物的碱性由弱到强的顺序为Ge(OH)4<Sn(OH)4<Pb(OH)4,D项正确。

5.(2020·保定模拟)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备:

SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)

下列说法正确的是 (　　)

A.步骤①的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑

B.步骤①②③中每生成或反应1 mol Si,转移4 mol电子

C.二氧化硅能与氢氟酸反应,而硅不能与氢氟酸反应

D.SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃),通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3

【解析】选D。步骤①的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,A项错误;步骤②③中每生成或反应1 mol Si,转移2 mol电子,B项错误;硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气,C项错误;D项正确。

6.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+3HClSiHCl3+H2

③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃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下(热源及夹持装置略去):

①依次连接的合理顺序为________(填写字母序号);装置D中g管的作用是__ 

__________________________________; 

装置B中的试剂是________;装置C中的烧瓶加热的目的是__ ____________。 

②装置A中发生反应的化学方程式为 _________________________________。 

③操作时应先打开装置________(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞,理由是

__ __________________________。 

(4)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质:将产品用稀盐酸溶解,取上层清液后 ________________________________________。 

【解析】(2)SiCl4与SiHCl3的沸点不同,分离沸点不同的液体采用的方法是分馏。

(3)①根据SiHCl3能与H2O强烈反应,故制得的H2要先干燥,再与SiHCl3反应,仪器的连接顺序为DBCAE;装置D中g管的作用是平衡压强,使分液漏斗中液体能顺利滴下;装置B中的试剂为浓硫酸,用于干燥氢气;装置C中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化。②装置A中SiHCl3、H2发生置换反应,制得纯硅。③因为SiHCl3容易在空气中自燃,故操作时应先打开装置D中分液漏斗的旋塞,使生成的H2排尽装置中的空气。(4)用盐酸溶解后,可以检验上层清液中是否含有Fe2+来证明产品硅中是否含微量铁单质。

答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑　(2)分馏

(3)①DBCAE　平衡压强(其他合理答案均可)　浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化

②SiHCl3+H2Si+3HCl

③D　SiHCl3容易在空气中自燃,实验中要注意先通一段时间H2排尽装置中的空气　(4)先滴加氯水,再滴加硫氰化钾溶液,溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液,出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色,合理答案均可)

1.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是 (　　)

A.SiO2属于两性氧化物

B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞

C.硅胶吸水后可重复再生

D.图中所示转化反应都是氧化还原反应

【解析】选C。SiO2是酸性氧化物,它能与氢氟酸反应是其特殊性质,A错;在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应,其余均为非氧化还原反应。

2.科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示:

容器①中进行的反应为①Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g);容器②中进行的反应为②SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl。下列说法正确的是              (　　)

A.该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用

B.最好用分液的方法分离Si和SiHCl3

C.反应①和②中HCl均作氧化剂

D.反应①和②属于可逆反应

【解析】选A。B项,Si为固体,SiHCl3为液体,不能用分液法分离;C项,反应①HCl作氧化剂,反应②HCl为氧化产物;D项,反应①和②的条件不可能相同。

3.硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐占地壳质量的90%以上。

(1)下列物质不属于硅酸盐的是________(填字母)。  

A.陶瓷      B.玻璃

C.水泥      D.生石灰

(2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为__________________________,工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。  

(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。  

A.普通玻璃坩埚    B.石英玻璃坩埚

C.氧化铝坩埚    D.铁坩埚

(4)工业上常利用反应:2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式,下同),氧化剂是__________________。 

【解析】(1)生石灰是CaO,为碱性氧化物且不含硅元素,不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸,因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”,具有阻燃的功能,因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2,故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应,不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C被氧化,SiO2中+4价的硅被还原,因此SiO2作氧化剂。

答案:(1)D

(2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O　氢氟酸

(3)防火剂　D

(4)C　SiO2

4.已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化,反应中部分生成物已略去。其中,A、G为同一主族元素的单质,B、C、H在通常情况下为气体,化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。

请填空:

(1)写出E的两种用途________、________。 

(2)反应②的离子方程式为 _____________________________。 

(3)反应③的化学方程式是 _____________________________。 

(4)反应④的离子方程式是 _____________________________。 

(5)写出另外一个由A生成H的置换反应方程式:______________________。 

【解析】由题中信息及转化关系可知,A、B、C、D、E、F、G、H分别为C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。

答案:(1)制光导纤维　作建筑材料(或其他合理答案)

(2)SiO2+2OH-Si+H2O

(3)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O

(4)Si+CO2+H2OH2SiO3↓+C

(5)C+H2O(g)CO+H2(合理即可)

5.已知SiO2、SO2、CO2都是酸性氧化物,化学性质具有一定的相似性;Mg和Na的化学性质也具有一定的相似性(提示:2Mg+CO22MgO+C)。

Ⅰ.用如图所示的装置进行Mg和SO2反应的实验:

(1)选择制取SO2的合适试剂________(填选项代号)。 

①10%的H2SO4溶液;②80%的H2SO4溶液;

③Na2SO3固体;④CaSO3固体。

(2)写出装置B中发生的主要反应的化学方程式: _______________________。 

(3)你认为该装置是否有不足之处?________,如果有,请一一说明__ __。 

Ⅱ.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,查阅资料后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金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐和SiH4;

④Si和SiO2均不与稀硫酸反应;

⑤SiH4在空气中能自燃。

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”。

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

(5)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

 _______________________________。 

【解析】(1)由于SO2易溶于水故选用试剂②,由于CaSO3与硫酸反应生成的CaSO4微溶于水故应选试剂③,②、③反应来制SO2。

(2)B中发生的主要反应的化学方程式为

3Mg+SO22MgO+MgS(或2Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS)。

(3)该装置有不足之处,由于在高温下水可和Mg反应产生H2,故应在A和B之间连接一个干燥装置;C装置应与大气相通,防止发生事故,由于SO2溶于水易与NaOH溶液反应,故应设计一个防倒吸装置;镁能与玻璃中SiO2反应,故应在Mg下方垫一个不锈钢垫片。

(4)由题给资料可知,制Si的化学方程式为2Mg+SiO22MgO+Si。

(5)Mg与Si反应生成Mg2Si,Mg2Si与H2SO4反应可生成的SiH4,可自燃,用方程式可表示为2Mg+SiMg2Si、Mg2Si+2H2SO42MgSO4+SiH4↑、SiH4+2O2SiO2+2H2O。

答案:(1)②③　(2)3Mg+SO22MgO+MgS(或写成2Mg+SO22MgO+S,Mg+SMgS)

(3)有　在A和B之间未连接一个干燥装置;C装置未与大气相通;在镁下方未垫一个不锈钢垫片,镁能与玻璃管反应;未设计一个防倒吸装置(只要答出两点即可)

(4)2Mg+SiO22MgO+Si

(5)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(或用方程式表示:2Mg+SiMg2Si,Mg2Si+2H2SO42MgSO4+SiH4↑,SiH4+2O2

SiO2+2H2O)