2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料(含解析).doc
《2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料(含解析).doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料(含解析).doc(20頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料(含解析) [考綱要求] 1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3.以新材料、新技術(shù)為背景考查C、Si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。 考點一 碳、硅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì) 1.C、Si單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)及用途 (1)自然界中的碳元素既有游離態(tài),又有化合態(tài),而硅元素因有親氧性,所以僅有化合態(tài)。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨、C60等同素異形體,硅單質(zhì)主要有晶體硅和無定形硅兩大類。 (2)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途比較 碳 硅 結(jié)構(gòu) 金剛石:空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 石墨:層狀結(jié)構(gòu) 晶體硅:與金剛石類似的空間 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 物理性質(zhì) 金剛石熔點高、硬度大 石墨熔點高、質(zhì)軟,有滑膩感 晶體硅為灰黑色固體,有金屬 光澤、硬度大、熔點高 用途 金剛石用作切割刀具,石墨用作電極、鉛筆芯 晶體硅用作半導體材料、硅芯片和硅太陽能電池 2.碳、硅單質(zhì)的化學性質(zhì) 碳、硅在參與化學反應(yīng)時,一般表現(xiàn)還原性。 (1)碳 (2)Si 3.二氧化碳和二氧化硅的比較 物質(zhì) 二氧化硅 二氧化碳 結(jié)構(gòu) 立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在單個分子 存在單個CO2分子 主要物理性質(zhì) 硬度大,熔、沸點高,常溫下為固體,不溶于水 熔、沸點低,常溫下為氣體,微溶于水 化學性質(zhì) ①與水反應(yīng) 不反應(yīng) CO2+H2OH2CO3 ②與酸反應(yīng) 只與氫氟酸反應(yīng): SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O 不反應(yīng) ③與堿反應(yīng) SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞) CO2少量:CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O、CO2過量:CO2+NaOH===NaHCO3 化學 性質(zhì) ④與鹽反應(yīng) 如與Na2CO3反應(yīng):SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ 如與Na2SiO3反應(yīng):Na2SiO3+H2O+CO2(不足)===H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2H2O+2CO2(足量)===H2SiO3↓+2NaHCO3 ⑤與堿性氧化物反應(yīng) 如與CaO反應(yīng):SiO2+CaOCaSiO3 如與Na2O反應(yīng):Na2O+CO2===Na2CO3 用途 光導纖維、光學儀器、電子部件 制飲料、制碳酸鹽 4.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),如與NaOH溶液反應(yīng)的化學方程式為H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。 ③硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強,常用作干燥劑。 (2)硅酸鈉(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末狀固體,其水溶液俗稱水玻璃,有黏性,水溶液顯堿性。 ②它能與酸性比硅酸強的酸反應(yīng),分別寫出以下化學方程式: 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。 深度思考 1.從元素周期表的位置看,碳和硅均為ⅣA族元素,自然界中有碳的多種單質(zhì)存在,自然界中有硅的單質(zhì)嗎?為什么? 答案 沒有,因為硅有很強的親氧性,在地殼形成時硅與氧易結(jié)合,難分離,因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。 2.寫出除去下列氣體中混有的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))可采取的方法: (1)CO(CO2):_______________________________________________。 (2)CO2(CO):_______________________________________________。 (3)CO2(O2):________________________________________________。 (4)CO2(SO2):_______________________________________________。 (5)CO2(HCl):______________________________________________。 答案 (1)通過盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶 (2)通過盛放灼熱CuO的硬質(zhì)玻璃管 (3)通過盛放灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管 (4)通過盛有飽和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗氣瓶 (5)通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶 3.如何用所提供的試劑和方法除去各粉末狀混合物中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))。將所選答案的編號填入下表內(nèi)相應(yīng)的空格內(nèi)(如果不需要外加試劑,則對應(yīng)答案欄可空著)。 可供選擇的試劑:A.鹽酸 B.氫氧化鈉溶液 C.氧氣 D.水 E.二氧化碳 可選用的操作:①水洗 ②加熱?、鄹邷刈茻、苓^濾 ⑤結(jié)晶 粉末狀混合物 選擇的試劑 選用的操作 (1) CaCO3(SiO2) (2) NaCl(SiO2) (3) SiO2(Fe2O3) (4) SiO2(CaCO3) (5) SiO2(NH4Cl) 答案 (1)B?、堋?2)D?、堍荨?3)A ④ (4)A ④ (5)② 解析 可根據(jù)二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物;它可跟強堿反應(yīng),不跟酸(氫氟酸除外)反應(yīng);它受熱不分解等性質(zhì)選擇。而三氧化二鐵、碳酸鈣跟鹽酸反應(yīng);硅酸、氯化銨能受熱分解。通過一定操作,除去雜質(zhì)。除雜過程中所發(fā)生反應(yīng)的化學方程式如下: (1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O (3)Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O (4)CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O (5)NH4ClNH3↑+HCl↑ 題組一 對比掌握CO2、SiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1.下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是( ) A.CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐 B.CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸 C.CO2是酸性氧化物,SiO2是兩性氧化物 D.CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子組成的 答案 A 解析 SiO2不能與水反應(yīng),B項錯;SiO2也是酸性氧化物,C項錯;SiO2中不存在分子,其化學式僅代表Si、O原子個數(shù)比為1∶2。 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①~⑤反應(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學性質(zhì)或作用進行判斷,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 通常用氫氟酸來刻蝕玻璃,與之對應(yīng)的反應(yīng)是③,因此a、c判斷錯誤;反應(yīng)②是一個置換反應(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是一個復分解反應(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中碳的化合價由0價變?yōu)椋?和+2,硅的化合價和氧的化合價都沒有改變,因此二氧化硅沒有參加氧化還原反應(yīng),e判斷也正確。 熟記硅及其化合物的特殊性質(zhì) 1.硅單質(zhì)的特殊性 (1)Si的還原性大于C,但C卻能在高溫下還原出Si:SiO2+2CSi+2CO↑。 (2)非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H2放出,但Si與堿液作用卻放出H2:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。 (3)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用,但Si能與HF作用:Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。 (4)非金屬單質(zhì)大多為非導體,但Si為半導體。 2.含硅化合物的特殊性 (1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接與水作用制備H2SiO3。 (2)酸性氧化物一般不與酸作用,但SiO2能跟HF作用:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。 (3)無機酸一般易溶于水,但H2SiO3難溶于水。 (4)因H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能發(fā)生下列反應(yīng):Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,但在高溫下SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑也能發(fā)生。 題組二 CO2與鹽或堿溶液反應(yīng)的規(guī)律 3.用四種溶液進行實驗,下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應(yīng)關(guān)系錯誤的是( ) 選項 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,Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,因而會析出NaHCO3晶體,A項正確;B項,CO2+Na2SiO3+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓,CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3,H2SiO3與CO2不反應(yīng),渾濁不會消失;C項,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;D項,首先CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,繼續(xù)通CO2,生成可溶于水的Ca(HCO3)2,再加入足量的NaOH,則:2NaOH+Ca(HCO3)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,溶液又變渾濁。 4.標準狀況下,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=。 CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等強堿溶液的反應(yīng)與CO2氣體的通入量有關(guān),當CO2通入少量時生成碳酸鹽,當CO2通入過量時生成碳酸氫鹽;當CO2的通入量介于兩者之間時,既有正鹽又有酸式鹽生成,因此推斷時一定要注意CO2與堿之間量的關(guān)系。 以CO2與NaOH溶液反應(yīng)為例: CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O CO2+NaOH===NaHCO3 當n(OH-)∶n(CO2)的值不同時產(chǎn)物如下: 考點二 硅酸鹽及無機非金屬材料 1.硅酸鹽 (1)概念:由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱,是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。 (2)表示方法:硅酸鹽礦物的成分復雜,多用氧化物的形式表示它們的組成,如硅酸鈉(Na2SiO3)寫成Na2O·SiO2,鉀云母(KH2Al3Si3O12)寫成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。 2.無機非金屬材料 (1)傳統(tǒng)無機非金屬材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。 ①常見硅酸鹽材料比較 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 玻璃熔窯 陶瓷窯 ②玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 (2)新型無機非金屬材料,如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。 題組一 無機非金屬材料成分的辨別 1.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是( ) A.水玻璃是一種礦物膠,既不易燃燒也不受腐蝕 B.水泥、玻璃、沙子都是硅酸鹽制品 C.高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導纖維 D.陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料 答案 AD 解析 水玻璃是Na2SiO3的水溶液,可用作防火劑和防腐劑,A正確;光導纖維的主要成分是SiO2,C不正確。 2.硅是構(gòu)成無機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誤的是( ) A.氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料,其化學式為Si3N4 B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔點高,可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承 C.光導纖維是一種新型無機非金屬材料,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數(shù)之比為1∶2 答案 D 解析 A項,在氮化硅中N元素為-3價,Si元素為+4價,則化學式為Si3N4,正確;D項,在SiO2晶體中,一個硅原子與周圍4個氧原子形成4個硅氧單鍵,錯誤。 題組二 復雜硅酸鹽的成分及表示方法 3.青石棉是一種致癌物質(zhì),是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學品之一,其化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液處理時,還原產(chǎn)物只有NO,下列說法不正確的是( ) A.青石棉是一種硅酸鹽材料 B.青石棉中含有一定量的石英晶體 C.青石棉的化學組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D.1mol青石棉能使1molHNO3被還原 答案 B 解析 硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱,故青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品;青石棉是一種純凈物,不可能含有一定量的石英晶體;1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反應(yīng)時,失去3mol電子,故能使1molHNO3被還原。 1.不要混淆二氧化硅和硅的用途 用于制作光導纖維的是SiO2,用于制作半導體材料、計算機芯片的是晶體硅。 2.熟悉幾種常見飾品的主要成分 水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2;珍珠的主要成分是CaCO3;鉆石是金剛石;寶石的主要成分是Al2O3。 3.了解用氧化物的形式表示復雜硅酸鹽的方法 (1)書寫順序:較活潑的金屬氧化物·較不活潑的金屬氧化物·SiO2·水。 (2)各元素的化合價保持不變,各元素原子個數(shù)比符合原來的組成。 考點三 碳、硅轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用 1.碳及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖 2.硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖 題組一 常見轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷 1.已知甲、乙、丙、X是4種中學化學中常見的物質(zhì),其轉(zhuǎn)化關(guān)系符合下圖。則甲和X(要求甲和X能互換)不可能是( ) 甲乙丙+甲 A.C和O2 B.CO2和NaOH溶液 C.Cl2和Fe D.AlCl3溶液和NaOH溶液 答案 C 解析 A項正確,既可以實現(xiàn)CCOCO2CO的轉(zhuǎn)化,也可以實現(xiàn)O2CO2COCO2的轉(zhuǎn)化;B項正確,既可以實現(xiàn)CO2NaHCO3Na2CO3NaHCO3的轉(zhuǎn)化,也可以實現(xiàn)NaOHNa2CO3NaHCO3Na2CO3的轉(zhuǎn)化;C項錯誤,可以實現(xiàn)Cl2FeCl3FeCl2FeCl3的轉(zhuǎn)化,但不能實現(xiàn)FeFeCl3FeCl2的轉(zhuǎn)化;D項正確,既可以實現(xiàn)AlCl3Al(OH)3NaAlO2Al(OH)3的轉(zhuǎn)化,也可以實現(xiàn)NaOHNaAlO2Al(OH)3NaAlO2的轉(zhuǎn)化。 2.如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程,下列說法正確的是( ) A.SiO2屬于兩性氧化物 B.盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 C.硅膠吸水后可重復再生 D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 答案 BC 解析 SiO2是酸性氧化物,它能與氫氟酸反應(yīng)是其特殊性質(zhì),A錯;在圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系中只有第一行的變化是氧化還原反應(yīng),其余均為非氧化還原反應(yīng)。 題組二 化工生產(chǎn)中的硅及化合物的轉(zhuǎn)化 3.X是一種新型無機非金屬材料,具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關(guān)生產(chǎn)過程如下: 為了確定C的組成,某同學進行了以下的探究過程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀,I可作光導纖維。 按要求回答下列問題: (1)C的化學式為________;X的化學式為________。 (2)寫出下列方程式: 反應(yīng)②的化學方程式__________________________________________________; 反應(yīng)⑦的離子方程式___________________________________________________。 答案 (1)SiCl4 Si3N4 (2)SiCl4+4NH3===Si(NH2)4+4HCl SiO2+2H2O+2CO2===H2SiO3↓+2HCO 解析 由I可作光導纖維知,I為SiO2,根據(jù)題給第二個框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和“F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀”知F為硅酸,H為硅酸鈉;由E→G是加入了硝酸銀和稀硝酸,生成了難溶于水和稀硝酸的白色沉淀,則E中含有氯離子;則化合物C中含硅、氯兩種元素,故C為SiCl4,D為Si(NH2)4,X為Si3N4。 4.硅是帶來人類文明的重要元素之一,從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。 (1)硅在元素周期表中的位置是________。 (2)工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑;SiO2+3CSiC+2CO↑。若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1∶1,則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為________。 (3)工業(yè)上可以通過如圖所示的流程制取純硅: ①若反應(yīng)Ⅰ為Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,則反應(yīng)Ⅱ的化學方程式為________________________。 ②整個制備過程中必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出該反應(yīng)的化學方程式:__________________。 ③假設(shè)每一輪次制備1mol純硅,且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失,反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%,反應(yīng)Ⅱ中H2的 利用率為93.75%,則在第二輪次的生產(chǎn)中,補充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是________。 答案 (1)第三周期第ⅣA族 (2)5∶2 (3)①SiHCl3+H2Si(純)+3HCl ②SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+3HCl+H2↑ ③5∶1 解析 (1)硅在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。 (2)根據(jù)反應(yīng)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,SiO2+3CSiC+2CO↑,生成1molSi需C2mol、SiO21mol,生成1molSiC需C3mol、SiO21mol,產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為1∶1,則參加反應(yīng)的C和SiO2的物質(zhì)的量之比為5∶2。 (3)①反應(yīng)Ⅱ的化學方程式為SiHCl3+H2Si(純)+3HCl。 ②化學方程式為SiHCl3+3H2O===H2SiO3+3HCl+H2↑。 探究高考 明確考向 1.高考選項正誤判斷,正確的打“√”,錯誤的打“×” (1)SiO2、NaOH、HF三者兩兩均能反應(yīng)( ) (xx·江蘇,8C改編) (2)Si和SiO2都用于制造光導纖維( ) (xx·海南,10D) (3)硅膠可作袋裝食品的干燥劑( ) (xx·四川理綜,1B) (4)SiO2既能與KOH溶液反應(yīng)又能與濃鹽酸反應(yīng)( ) (xx·福建理綜,9②改編) (5)甲乙丙,若甲為焦炭,則丁可能是O2( ) (xx·江蘇,6A) (6)合成纖維和光導纖維都是新型無機非金屬材料( ) (xx·新課標全國卷,8D) (7)SiO2可與HF反應(yīng),因而氫氟酸不能保存在玻璃瓶中( ) (xx·廣東理綜,10D) (8)高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅( ) (xx·廣東理綜,11C) (9)硅酸鈉溶液應(yīng)保存在帶玻璃塞的試劑瓶中( ) (xx·海南,4B) (10)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑( ) (xx·江蘇,4B) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)√ 2.(2011·海南,9)“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2,其基本過程如下圖所示(部分條件及物質(zhì)未標出)。 下列有關(guān)該方法的敘述中正確的是( ) A.能耗大是該方法的一大缺點 B.整個過程中,只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用 C.“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、過濾 D.該方法可減少碳排放,捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品 答案 AD 解析 A項,該方法中高溫反應(yīng)爐分離出CO2,需要消耗較多能量;B項,整個過程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用;C項,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,通過過濾的方法即可分離;D項,捕捉到的CO2可與H2反應(yīng)制備甲醇:CO2+3H2CH3OH+H2O。 3.[xx·天津理綜,7(4)]晶體硅(熔點1410℃)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅過程如下: Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純) 寫出SiCl4的電子式:______________;在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中,測得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學方程式:___________________________。 答案 SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.025akJ·mol-1 4.[xx·浙江理綜,28(1)(2)(3)]單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)),粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450~500℃),四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關(guān)信息如下: a.四氯化硅遇水極易水解; b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物; c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表: 物質(zhì) SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸點/℃ 57.7 12.8 - 315 - 熔點/℃ -70.0 -107.2 - - - 升華溫度/℃ - - 180 300 162 請回答下列問題: (1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: ________________________________________________________________________。 (2)裝置A中g(shù)管的作用是____________;裝置C中的試劑是__________;裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅,精餾后的殘留物中,除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是______________________(填寫元素符號)。 答案 (1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2)平衡氣壓 濃H2SO4 SiCl4沸點較低,用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4 (3)Al、B、P 解析 依題中信息可知A為Cl2的發(fā)生裝置,B、C為Cl2的凈化裝置,D中發(fā)生反應(yīng)2Cl2+SiSiCl4,生成SiCl4用E收集,B中為飽和食鹽水將氯化氫氣體除去,C中應(yīng)為濃H2SO4除水,由表中數(shù)據(jù)可知SiCl4沸點較低,用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4;由題中信息粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)),即可輕松完成第(3)問。 練出高分 一、單項選擇題 1.下列關(guān)于C、Si兩種非金屬元素的說法中,正確的是( ) A.兩者結(jié)合形成的化合物是共價化合物 B.在自然界中都能以游離態(tài)存在 C.氫化物的熱穩(wěn)定性比較:CH4<SiH4 D.最高價氧化物都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 答案 A 解析 C、Si都是非金屬元素,結(jié)合形成的化合物是共價化合物,A正確;Si元素為親氧元素,不能以游離態(tài)存在,故B錯;非金屬性C>Si,故氫化物的熱穩(wěn)定性SiH4<CH4,故C錯;SiO2既不溶于水,也不和水反應(yīng),故D錯。 2.下列敘述正確的是( ) A.因為Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸的強 B.碳和硅都是ⅣA族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質(zhì)相似 C.二氧化硅既能溶于氫氧化鈉溶液又能溶于氫氟酸,所以二氧化硅是兩性氧化物 D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反應(yīng)生成硅酸 答案 D 解析 A項,高溫下,二氧化硅能和碳酸鈉反應(yīng),不能說明碳酸酸性小于硅酸,要根據(jù)常溫下強酸制取弱酸判斷,故A錯誤;B項,二氧化碳與二氧化硅屬于不同的晶體類型,所以二氧化碳與二氧化硅物理性質(zhì)相差很大,故B錯誤;C項,二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水,四氟化硅不屬于鹽,二氧化硅不屬于兩性氧化物,故C錯誤;D項,二氧化硅和二氧化碳都能夠與堿反應(yīng)生成鹽和水,屬于酸性氧化物,但是二氧化硅難溶于水,不能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸,故D正確。 3.下列敘述正確的是( ) A.利用高純硅可以制成光電池,將光能直接轉(zhuǎn)化為電能 B.CO、CO2均易與血紅蛋白結(jié)合而中毒 C.在SiO2制備高純硅的過程中只涉及置換反應(yīng) D.SiO2和H2O反應(yīng)可直接制備H2SiO3 答案 A 解析 CO2不能與血紅蛋白結(jié)合,B錯;C項,粗硅提純時,Si+2Cl2SiCl4是化合反應(yīng),錯;SiO2不能和水反應(yīng),D項錯。 4.制水泥和陶瓷時都需要用的原料是( ) A.粘土 B.石英 C.石灰石 D.純堿 答案 A 解析 生產(chǎn)水泥以粘土和石灰石為主要原料,經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒,再加入適量石膏,并研成細粉就得到普通水泥;陶瓷的原料是粘土,經(jīng)過混合、成型、干燥、燒結(jié)而成,所以制水泥和陶瓷時都需要用的原料是粘土,故選A。 5.下列離子方程式不正確的是( ) A.石英與燒堿反應(yīng):SiO2+2OH-===SiO+H2O B.硅與燒堿反應(yīng):Si+2OH-===SiO+H2↑ C.硅酸鈉溶液中通入少量CO2:SiO+CO2+H2O===CO+H2SiO3↓ D.往水玻璃中加入鹽酸:2H++SiO===H2SiO3↓ 答案 B 解析 硅與燒堿溶液反應(yīng)時,H2O參與反應(yīng),Si+2OH-+H2O===SiO+2H2↑。 6.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,發(fā)生反應(yīng):2CO2+Na2SiO3+2H2O===H2SiO3↓+2NaHCO3;加熱蒸干,高溫灼燒時發(fā)生反應(yīng):H2SiO3H2O+SiO2;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,所以最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3,故選A項。 7.用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物,把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0g,則此鉛氧化物的化學式是( ) A.PbO B.Pb2O3 C.Pb3O4 D.PbO2 答案 C 解析 設(shè)此鉛氧化物的化學式為PbxOy, PbxOy~y[O]~yCO~yCO2~yCaCO3 16y100y m(O)=1.28g8.0g 所以m(Pb)=13.7g-1.28g=12.42g x∶y=∶=3∶4。 二、不定項選擇題 8.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,說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強 B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C.石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理不同 D.玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳 答案 CD 解析 二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,但不能說明硅酸的酸性比碳酸強,上述反應(yīng)之所以能進行,是因為CO2不斷逸出,反應(yīng)向右進行;玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2,會與氫氟酸反應(yīng);石灰抹墻發(fā)生反應(yīng)CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生一系列變化而凝固變硬。 9.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都會反應(yīng),但存在著競爭,如果先與KOH反應(yīng),則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會與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又會與KOH反應(yīng),因此是先與KOH反應(yīng),此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變,當KOH反應(yīng)完全,再與CaCO3反應(yīng),直至沉淀完全溶解,故選D。 10.甲氣體可發(fā)生如下變化:甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為( ) A.CO2、CO、O2、CaO B.O2、CO、CO2、CaCO3 C.O2、CO2、CO、CaCO3 D.CO、CO2、O2、Ca(OH)2 答案 C 解析 以丙氣體為突破口,丙通過灼熱的CuO后,生成的乙氣體可與澄清石灰水反應(yīng)生成固體,說明乙是CO2,則反推丙是CO,則甲是O2,丁是CaCO3。 三、非選擇題 11.如圖所示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中,A是一種固體單質(zhì),E是一種白色沉淀。 請回答下列問題: (1)B的化學式是________,目前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和過量的鹽酸反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________。 審題分析 本題應(yīng)抓住框圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系,以題設(shè)條件C+過量鹽酸―→E(白色沉淀)為突破口進行推斷,并結(jié)合已有知識進行設(shè)定與推測。 答案 (1)SiO2 光導纖維 (2)SiO2+2OH-===SiO+H2O (3)Si+2OH-+H2O===SiO+2H2↑ (4)SiO+2H+===H2SiO3↓ 解析 C與過量的鹽酸反應(yīng)生成白色沉淀E,則E可能是硅酸或氯化銀,若E是氯化銀,則C是硝酸銀,A為銀,則根據(jù)已有知識,銀可以與硝酸反應(yīng)生成硝酸銀,而銀與硝酸反應(yīng)生成三種產(chǎn)物,不符合框圖中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。則E只能為硅酸,則C為硅酸鹽,A為硅,a溶液為強堿的水溶液,進一步推出B為二氧化硅。 12.含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導體材料,含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導纖維,C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。 (1)在元素周期表中,A位于________族,與A同族但相對原子質(zhì)量比A小的元素B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為______,A與B在原子的電子層結(jié)構(gòu)上的相同點是________________________ ________________________________________________________________________。 (2)易與C發(fā)生化學反應(yīng)的酸是________(寫名稱),反應(yīng)的化學方程式是________________________________________________________________________。 (3)將C與純堿混合高溫熔融時也發(fā)生化學反應(yīng)生成D,同時還生成B的最高價氧化物E;將全部的E與全部的D在足量的水中混合后,又發(fā)生化學反應(yīng)生成含A的化合物F。 ①寫出生成D和F的化學反應(yīng)方程式:____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②要將純堿高溫熔化,下列坩堝中可選用的是________。 A.普通玻璃坩堝 B.石英玻璃坩堝 C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝 (4)100gC與石灰石的混合物充分反應(yīng)后,生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質(zhì)量分數(shù)是____________________。 答案 (1)ⅣA 最外層均有4個電子,最內(nèi)層均有2個電子 (2)氫氟酸 SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O (3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓?、贒 (4)50% 解析 (1)A元素單質(zhì)可作半導體材料,含A元素的某化合物是制造光導纖維的原料,可知A為硅元素,C為SiO2,D為Na2SiO3。比硅相對原子質(zhì)量小的同族元素B為碳。(2)C為SiO2,能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸。(3)SiO2與Na2CO3高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2,含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng),故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融Na2CO3。(4)若SiO2恰好完全反應(yīng)或過量,與CaCO3反應(yīng)的化學方程式只有一個,即CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。若CaCO3過量,除發(fā)生上述反應(yīng)外,還會發(fā)生反應(yīng):CaCO3CaO+CO2↑??傊?,CaCO3的多少決定了CO2的產(chǎn)量,可通過以下關(guān)系列式求解: CaCO3 ~ CO2 100g22.4L m(CaCO3) 11.2L m(CaCO3)=50g 混合物中CaCO3的質(zhì)量分數(shù):×100%=50%。 13.晶體硅是信息科學和能源科學中的一種重要材料,可用于制芯片和太陽能電池等。以下是工業(yè)上制取純硅的一種方法。 請回答下列問題(各元素用相應(yīng)的元素符號表示): (1)在上述生產(chǎn)過程中,屬于置換反應(yīng)的有________(填反應(yīng)代號)。 (2)寫出反應(yīng)③的化學方程式_____________________________________________________。 (3)化合物W的用途很廣,通??捎米鹘ㄖI(yè)和造紙工業(yè)的黏合劑,可作肥皂的填充劑,是天然水的軟化劑。將石英砂和純堿按一定比例混合加熱至1373~1623K反應(yīng),生成化合物W,其化學方程式是_______________________________________________________。 (4)A、B、C三種氣體在“節(jié)能減排”中作為減排目標的一種氣體是__________(填化學式);分別通入W溶液中能得到白色沉淀的氣體是______________(填化學式)。 (5)工業(yè)上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣,再提純水煤氣得到純凈的H2,提純水煤氣得到純凈的H2的化學方程式為________________________。 答案 (1)①②③ (2)SiHCl3+H2Si+3HCl (3)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ (4)CO2 CO2和HCl (5)CO2+H2OCO2+H2、 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O 解析 反應(yīng)①為石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反應(yīng):SiO2+2CSi+2CO↑,屬于置換反應(yīng);反應(yīng)②是Si+3HClSiHCl3+H2,屬于置換反應(yīng);反應(yīng)③是SiHCl3+H2Si+3HCl,屬于置換反應(yīng);反應(yīng)④為特定條件下的反應(yīng):CO+H2OH2+CO2,不屬于置換反應(yīng)。A、B、C分別為CO、CO2、HCl,其中CO2是溫室氣體,是節(jié)能減排的目標氣體,CO2和HCl通入W(硅酸鈉)溶液中能夠生成白色沉淀(硅酸)。 14.硅及其化合物在自然界廣泛存在并被人類應(yīng)用。 (1)氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點,故氮化硅膜可用于半導體工業(yè)??梢杂肗H3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應(yīng),并在600T的加熱基板上生成氮化硅膜: 3SiH4+4NH3Si3N4+12H2 以硅化鎂為原料制備硅烷的反應(yīng)和工業(yè)流程如下: 反應(yīng)原理:4NH4Cl+Mg2Si4NH3↑+SiH4↑+2MgCl2 ΔH<0 ①NH4Cl中的化學鍵類型有______________________,SiH4的電子式為______________。 ②上述生產(chǎn)硅烷的過程中液氨的作用是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 ③氨氣是重要的工業(yè)原料,寫出氨氣發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成NO的化學方程式________________________________________________________________________, 實驗室可利用如右圖所示裝置完成該反應(yīng)。在實驗過程中,除觀察到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外,還可觀察到有白煙生成,白煙的主要成分是______________。 (2)三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)難溶于水,在醫(yī)藥上可做抗酸劑。它除了可以中和胃液中多余的酸之外,生成的H2SiO3還可覆蓋在有潰瘍的胃表面,保護其不再受刺激。三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)的化學方程式為__________________________________________。將0.184g三硅酸鎂加入 到50mL0.1mol·L-1鹽酸中,充分反應(yīng)后,濾去沉淀,用0.1mol·L-1NaOH溶液滴定剩余的鹽酸,消耗NaOH溶液30mL,則Mg2Si3O8·nH2O中n的值為__________。(注:Mg2Si3O8的摩爾質(zhì)量為260g·mol-1)。 答案 (1)①極性鍵(或共價鍵)、配位鍵、離子鍵 ②吸收熱量,保證反應(yīng)在常溫下進行(答“制冷”或“降溫”均可)?、?NH3+5O24NO+6H2O NH4NO3(或硝酸銨) (2)Mg2Si3O8·nH2O+4HCl===3H2SiO3+2MgCl2+(n-1)H2O 6 解析 (1)②液氨的作用是制冷、吸收熱量,保證反應(yīng)在常溫下進行,液氨并不參與反應(yīng)。 (2)書寫Mg2Si3O8·nH2O與HCl反應(yīng)的化學方程式時,Mg2Si3O8·nH2O要以整體形式出現(xiàn)。 Mg2Si3O8·nH2O+4HCl===3H2SiO3+2MgCl2+(n-1)H2O 1mol4mol 0.050L×0.1mol·L-1-0.1mol·L-1×0.030L xmol=0.002mol x=0.0005 0.0005×(260+18n)=0.184,n=6。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第4章 第1講 碳、硅及無機非金屬材料含解析 2019 2020 年高 化學 一輪 復習 知識 梳理 訓練 無機 非金屬材料 解析
鏈接地址:http://www.3dchina-expo.com/p-1982224.html