2020高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物第1节检测(含解析)

非金属及其化合物

一、选择题

1．(2017·山东师大附中模拟)化学是一门与社会、生活、科研密切相关的自然科学。下列有关叙述中，不正确的是(　　)

A．大量使用燃煤发电是形成雾霾的主要原因

B．天然气、煤气大量泄漏遇到明火会爆炸

C．利用化学反应可实现12C到14C的转化

D．晶体硅可用于光伏发电、制造芯片

【答案】C

2．(2018·四川成都开发区实验中学测试)现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是(　　)

A．纯水　　　　  B．盐酸

C．硝酸银溶液 　 D．碳酸钠溶液

【答案】B

【解析】在硅酸钠、石灰石、二氧化硅中，后两种物质难溶于水，A项不符合；加入盐酸，三者分别出现白色胶体、气体和无明显现象，B项符合；只有硅酸钠可与硝酸银溶液反应生成白色沉淀，其余无明显现象，C项不符合；加入碳酸钠溶液，三者均无明显现象，D项不符合。

3．下列化学物质在实际生产生活和科技等方面的应用不正确的是(　　)

A．测定NaOH熔点时，可以将NaOH放入石英坩埚中高温加热

B．石英砂可以用于制取高纯度的硅，硅是将太阳能转化为电能的常用材料

C．因为氨易液化，液氨在汽化时会吸收大量的热量，所以液氨可作制冷剂

D．硫酸和硝酸都是重要的工业原料，工业上可用于制化肥、农药和炸药

【答案】A

4．(2018·四川成都模拟)下列说法正确的是(　　)

A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品

B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸

C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强

D．2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO

【答案】B

【解析】A项中水晶、玛瑙不是硅酸盐工业产品；C项中只能得出在高温的条件下硅酸钠比碳酸钠稳定的结论；D项中酸根阴离子应为SiO。

5．(2018·东北哈师大等三校联考)下列说法不正确的是(　　)

A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃

B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶

C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4

D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能

【答案】D

6．(2018·湖北孝感高中月考)锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)与碳、硅两元素同位于第ⅣA族，其原子序数按锗、锡、铅的顺序依次增大，则下列推断一定不正确的是(　　)

A．铅可形成PbO、PbO2两种氧化物

B．锗与盐酸不反应，锡、铅能与盐酸反应

C．锗、锡、铅的＋4价氢氧化物的碱性：Ge(OH)4＜Sn(OH)4＜Pb(OH)4

D．锗、锡、铅的金属性依次减弱

【答案】D

【解析】Pb在元素周期表的第ⅣA族，有＋2、＋4两种化合价，因而可形成PbO、PbO2两种氧化物，A项正确；锡、铅均排在金属活动性顺序中氢的前面，因而可与盐酸反应，B项正确；同一主族从上到下金属性依次增强，因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的碱性依次增强，C项正确、D项错误。

7．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　　)

【答案】D

【解析】由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失，B项正确；CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，正确；CO2不与BaCl2反应生成BaCO3沉淀，D项错误。

8．(2017·安徽黄山模拟)由下列实验事实得出的结论正确的是(　　)

A．SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是酸性氧化物

B．SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知碳的非金属性强于硅

C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3

D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物

【答案】C

9．将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　　)

A．Na2SiO3　 B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2　 D．SiO2

【答案】A

【解析】将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，各反应物存在如下关系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～Na2SiO3，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A。

10．(2017·河南天一第三次联考)水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域。如图是用稻谷壳为基本原料制取水玻璃的工艺流程：

下列说法错误的是(　　)

A．若是在实验室中进行操作B、操作D，则均需要用到玻璃棒

B．反应器中的离子方程式为2OH－＋SiO2===SiO＋H2O

C．操作C可提高原料的利用率

D．操作A为稻壳在空气中充分燃烧

【答案】D

【解析】操作B为过滤、操作D为蒸发浓缩，A项正确；由稻壳灰成分及操作B后得Na2SiO3溶液知B项正确；洗涤液中含有Na2SiO3，循环利用可提高硅的利用率，C项正确；操作A若为充分燃烧，则C会转化为CO2，D项错误。

二、非选择题

11．(2017·四川雅安测试)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________。

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__________________。

(4)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CCl4的实验操作名称为______________，除去粗产品中少量钠的试剂为______________。

③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____________________________。

④碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L，生成氢气的离子方程式为________________________，硅酸盐的物质的量浓度为__________。

【答案】(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂

(4)①第二周期第ⅣA族　氧(或O)　 ··C··

②过滤　水(或乙醇)　③C　SiO2

④Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑　0.17 mol·L－1

【解析】(4)④3C＋SiO2SiC＋2CO↑，反应后主要含杂质Si、SiO2，加入过量的氢氧化钠溶液，Si与氢氧化钠反应生成氢气，反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑，由方程式可知生成0.1 mol H2需要1.4 g硅，生成硅酸钠0.05 mol，由SiO2生成的硅酸钠的物质的量为(20.0 g－11.4 g－1.4 g)/60 g·mol－1＝0.12 mol，溶液中硅酸钠的物质的量浓度为(0.05 mol＋0.12 mol)/1 L＝0.17 mol·L－1。

12．由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑(SiO2·nH2O)、磷及甲醇，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

(1)上述反应中，属于置换反应的是____________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”“Ⅴ”)。

(2)已知SiHCl3的沸点为33.0 ℃，提纯SiHCl3适宜的方法是________________。

(3)高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为__________________________________________；固体废弃物CaSiO3可用于__________________________。

(4)反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是________________________________________________________________________。

【答案】(1)Ⅰ、Ⅲ　(2)分馏(蒸馏)

(3)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO23CaSiO3＋2P＋5CO↑

生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等(合理即可)

(4)SiHCl3会水解，同时产生H2与O2混合会发生爆炸等

【解析】反应Ⅰ为SiO2＋2CSi＋2CO↑，反应Ⅱ从图中看出，反应物为SiO2、C和Ca3(PO4)2，产物为CO、P和CaSiO3；C从0价升至＋2价，而P从＋5价降到0价，所以C前面配5，Ca3(PO4)2前面配1；反应Ⅲ为Si＋3HCl===SiHCl3＋H2；反应Ⅳ反应物有SiHCl3和H2O，产物有HCl、H2和SiO2·nH2O；反应Ⅴ为CO＋2H2CH3OH。

13．(2019·湖北荆州月考)某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。

已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。

(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是_________________________________。

(2)装置B的作用是____________________。

(3)装置C、D中所盛试剂分别为________、______，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_________________________。

(4)该装置的缺点是______________________。

(5)资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为________。

(6)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：____________________________________。

【答案】(1)要用氮气将装置中的空气排尽，避免空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对实验产生干扰

(2)作安全瓶，防止倒吸

(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si

(4)没有尾气处理装置将CO吸收

(5)2∶1

(6)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸

【解析】(3)根据质量守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置是用来检验有没有二氧化碳生成，D装置是用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛放试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，由于检测到两气体产物的物质的量相等，根据质量守恒可写出化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si。

(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中，而该装置没有吸收CO的尾气处理装置。(5)18 g SiO2的物质的量为＝0.3 mol，8.4 g焦炭的物质的量为＝0.7 mol，充分反应后收集到标准状况下13.44 L CO的物质的量为＝0.6 mol，则参与形成SiC的碳的物质的量为0.1 mol，若固体产物只有Si和SiC，则有：

SiO2　　＋　2C　　 2CO↑　＋　Si

0.3 mol　　　0.6 mol　　　0.6 mol　　　0.3 mol

则剩余C的物质的量为 n(C)＝0.7 mol－0.6 mol＝0.1 mol，

Si　　＋　　　　C　　SiC

0.1 mol　　　　　0.1 mol　　0.1 mol

故得到Si和SiC的物质的量之比为(0.3 mol－0.1 mol)∶0.1 mol＝2∶1。(6)验证碳酸、硅酸的酸性强弱可利用强酸制弱酸的原理，证明酸性：H2CO3＞H2SiO3。

14．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有关物质的部分物理常数见下表：

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，请你分别评价后填写下表。

(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)在上述(3)设计合理方案后，在收集装置中收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是________(填写元素符号)。

(5)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)

(3)在装置Ⅰ的i处接干燥管j

(4)Al、P、Cl

(5)SiCl4＋2H2Si＋4HCl

【解析】(1)g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅遇水极易水解，故需除去氯气中的水。B盛放饱和食盐水用来除去氯气中的氯化氢气体，C盛放浓硫酸用来干燥氯气。(2)四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细，易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，还要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。(3)将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案即可。(4)精馏粗产物得到SiCl4，温度控制在57.7 ℃，此时BCl3已汽化，但AlCl3、FeCl3、PCl5均残留在瓶中，残留元素有Al、Fe、P、Cl。