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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第5單元 第1節(jié)《無機非金屬材料的主角 硅》課時檢測 一、單項選擇題(本大題共24分，每小題4分，每小題只有一個正確選項) 1．下列表述正確的是(　　)。 ①人造剛玉熔點很高，可用作高級耐火材料，主要成分是二氧化硅；②化學(xué)家采用瑪瑙研缽研磨固體反應(yīng)物進行無熔劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽；③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料；④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛；⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能。 A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤ 2．二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料。下列說法正確的是(　　)。 A．SiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物 B．SiO2和Si都是光導(dǎo)纖維材料 C．利用SiO2與NaOH溶液反應(yīng)可制取水玻璃 D．制取Si的過程中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng) 3．下列關(guān)于碳和硅的敘述中，正確的是(　　)。 A．其氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng) B．其單質(zhì)在加熱時都能跟O2反應(yīng) C．其氧化物都能溶于水生成相應(yīng)的酸 D．碳和硅兩種元素共有兩種單質(zhì) 4．假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列說法中，你認(rèn)為不正確的是(　　)。 A．硅便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料 B．自然界中存在大量單質(zhì)硅 C．硅燃燒放出的熱量大，且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染程度低，容易有效控制 D．自然界中硅的貯量豐富 5．某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素(　　)。 A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在 B．單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維 C．最高價氧化物不與酸反應(yīng) D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定 6．四氯化硅還原法是當(dāng)前制備較高純度硅的一種方法，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)。下列說法合理的是(　　)。 A．光導(dǎo)纖維的主要成分是硅單質(zhì) B．減小壓強有利于加快化學(xué)反應(yīng)速率 C．高溫下，氫氣的還原性強于硅 D．混入少量空氣對上述反應(yīng)無影響 二、雙項選擇題(本大題共12分，每小題6分，每小題有二個正確選項。選對一個給3分，選錯一個不給分) 7．下列關(guān)于硅的說法中，不正確的是(　　)。 A．二氧化硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料 B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料 C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng) D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng) 8．Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料，其原因是(　　)。 A．Al2O3、MgO和SiO2都不溶于水 B．Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體 C．Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物 D．Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點 三、非選擇題(本大題共64分) 9．(16分)(xx年廣東佛山模擬)多晶硅(硅單質(zhì)的一種)被稱為“微電子大廈的基石”制備中副產(chǎn)物以SiCl4為主，它對環(huán)境污染很大，能遇水強烈水解，放出大量的熱。研究人員利用SiCl4水解生成的鹽酸和鋇礦粉(主要成分為BaCO3，且含有鈣、鐵、鎂等離子)制備BaCl22H2O，工藝流程如下。已知常溫下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4。 (1)SiCl4水解控制在40 ℃以下的原因是____________________________________。已知：SiCl4(s)＋H2(g)===SiHCl3(s)＋HCl(g)　ΔH1＝47 kJmol－1SiHCl3(s)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)　ΔH2＝189 kJmol－1則由SiCl4制備硅的熱化學(xué)方程式為：_____________________________。 (2)加鋇礦粉時生成BaCl2的離子反應(yīng)方程式是：________________________________。 (3)加20%NaOH調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到濾渣A的主要成分是__________________，控制溫度70 ℃的目的是____________________________。 (4)BaCl2濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl22H2O。實驗室中蒸發(fā)濃縮用到的含硅酸鹽的儀器有________種。 (5)為體現(xiàn)該工藝的綠色化學(xué)思想，該工藝中能循環(huán)利用的物質(zhì)是______________。 10．(16分)碳酸鈉與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活緊密相關(guān)。工業(yè)碳酸鈉大多采用侯氏制堿法制取，所得碳酸鈉樣品中往往含有少量NaCl，現(xiàn)欲測定樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某探究性學(xué)習(xí)小組分別設(shè)計了如下實驗方案。請回答下列有關(guān)問題： 方案一：沉淀分析法。 (1)把一定質(zhì)量的樣品溶解后加入過量的CaCl2溶液，將所得沉淀________(填操作)、洗滌、烘干、稱量，洗滌沉淀的操作是___________________________________________ _______________________________________________________________________________。 方案二：氣體分析法。 (2)把一定量的樣品與足量鹽酸反應(yīng)后，用下圖所示裝置測定產(chǎn)生CO2的體積，為了確保測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，B中的溶液最好采用______________，但選用該溶液后實驗結(jié)果仍然不夠準(zhǔn)確，其原因是__________________________________________。 方案三：質(zhì)量差分析法。 把一定質(zhì)量的樣品和足量的稀硫酸反應(yīng)，采用如下圖所示裝置，通過稱量反應(yīng)前后盛有堿石灰的干燥管的質(zhì)量，利用其質(zhì)量差求算樣品的純度。 該實驗的操作步驟有：①在干燥管內(nèi)填滿堿石灰，質(zhì)量為m g；②取n g樣品裝入廣口瓶中；③檢驗裝置的氣密性；④緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘，再稱量干燥管質(zhì)量為w g；⑤關(guān)閉止水夾；⑥打開止水夾；⑦緩慢加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體為止；⑧緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘。 (3)正確的操作順序是(填序號)： ③→________→⑥→________→⑤→________→⑦→________→④。 (4)若去掉裝置A，測定結(jié)果________；若去掉裝置B，測定結(jié)果________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 11．(16分)(xx年海南高考)硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}： (1)1810年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是________。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有________。 (3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下： 反應(yīng)儀器 發(fā)生的主要反應(yīng) 電弧爐 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 流化床反應(yīng)器 Si＋3HClSiHCl3＋H2 還原爐 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：__________________________；碳化硅又稱________，其晶體結(jié)構(gòu)與________相似。 ②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________。 物質(zhì) Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸點/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 ③SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為________________。 (4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是________。 12．(16分)某化學(xué)興趣小組的成員撿到一塊礦石，觀察外觀發(fā)現(xiàn)該礦石堅硬且呈紅褐色，投入水中沒有任何變化，再向水中加濃鹽酸至過量，礦石部分溶解，并有大量無色氣體生成。學(xué)生猜測該礦石可能由CaCO3、SiO2、Fe2O3三種成分組成，試設(shè)計實驗證明CaCO3以外的兩種成分。僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、滴管、藥匙、漏斗、漏斗架；2 molL－1鹽酸、2 molL－1NaOH溶液、2%KSCN溶液。 (1)將實驗方案用以下流程示意圖表示，試寫出每步所用試劑名稱或化學(xué)式。 試劑Ⅰ________；試劑Ⅱ________；試劑Ⅲ________。 (2)如果猜測是成立的，試根據(jù)上述實驗方案，敘述實驗操作，預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 編號 實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 ① 取適量礦石研細(xì)，加足量2 molL－1鹽酸 有大量無色氣體生成，得棕黃色溶液，且仍有少量固體殘留 ② ③ ④ 第五單元　非金屬及其化合物 第1節(jié)　無機非金屬材料的主角——硅 1．D　解析：人造剛玉的成分為氧化鋁，①錯；瑪瑙的主要成分是二氧化硅，②錯；水泥的主要成分是硅酸鈣，③正確；變色眼鏡是在玻璃中添加了溴化銀，而不是氧化亞銅，④錯；因為硅是半導(dǎo)體，常用于電池中，既環(huán)保又節(jié)能，⑤正確。 2．C　解析：兩性氧化物的定義為與酸和堿反應(yīng)均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應(yīng)得到的SiF4不屬于鹽類，A錯誤；SiO2是光導(dǎo)纖維材料，Si為半導(dǎo)體材料，B錯誤；水玻璃是NaSiO3的水溶液，C正確；制取Si的過程中涉及了氧化還原反應(yīng)，D錯誤。 3．B　解析：CO不溶于水，也不能與NaOH溶液反應(yīng)，A錯；SiO2不能溶于水，也不生成相應(yīng)的酸，C錯；碳有金剛石、石墨等同素異形體，硅有晶體硅和無定形硅，所以有多種單質(zhì)，D錯。 4．B　解析：由于Si的親氧性，自然界的硅大都以SiO2和硅酸鹽的形式存在，無單質(zhì)硅存在。 5．A　解析：短周期非金屬元素中，原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)一半的元素只有Si。Si在自然界中只以化合態(tài)存在，A項正確；光導(dǎo)纖維的成分是SiO2，B項錯誤；SiO2可與氫氟酸反應(yīng)，C項錯誤；碳的非金屬性強于硅，故CH4比SiH4穩(wěn)定，D項錯誤。 6．C　解析：光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，A錯誤；減小壓強，化學(xué)反應(yīng)速率減小，B錯誤，高溫下H2能夠還原四氯化硅制備高純硅，因此H2的還原性強于Si，C正確；混入少量空氣，制得的高純硅能夠被空氣中的氧氣氧化，D錯誤。 7．AC　解析：硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料，A錯誤；硅在常溫下能與F2、氫氟酸等發(fā)生反應(yīng)，C錯誤。 8．AD　解析：分析三種氧化物，可知三者都不溶于水且都具有很高的熔點。 9．(1)防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl4的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈　SiCl4(s)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝236 kJmol－1 (2)BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O (3)Fe(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2　確保鈣離子完全除去[或溫度越高，Ca(OH)2溶解度越小] (4)3　(5)BaCl2溶液 解析：(1)由SiCl4制備硅的熱化學(xué)方程式可由題給兩個熱化學(xué)方程式相加得到，為SiCl4(s)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝47 kJmol－1＋189 kJmol－1＝236 kJmol－1；(2)加鋇礦粉生成BaCl2的化學(xué)方程式為：BaCO3＋2HCl===BaCl2＋CO2↑＋H2O；(3)根據(jù)濾液的成分可知，向濾液中加入20%NaOH調(diào)節(jié)pH＝12.5的目的是將其中的Ca2＋、Fe3＋、Mg2＋等雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，控制溫度70 ℃的目的是控制Ca(OH)2的溶解度，以確保Ca2＋全部轉(zhuǎn)化為Ca(OH)2沉淀除去。(4)在蒸發(fā)濃縮時用到的含硅酸鹽的儀器有三種，分別是蒸發(fā)皿、玻璃棒和酒精燈。 10．(1)過濾　沿玻璃棒緩慢地向過濾器中加蒸餾水至浸沒沉淀物，使水自然流下，重復(fù)2～3次 (2)飽和NaHCO3溶液　CO2中混有的HCl與NaHCO3溶液反應(yīng)生成CO2 (3)②?、唷、佟、? (4)偏大　偏大 解析：測定碳酸鈉樣品(樣品中混有氯化鈉)中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即要得到一定質(zhì)量的樣品中含有Na2CO3的質(zhì)量，方法有：設(shè)法將Na2CO3、NaCl轉(zhuǎn)化為沉淀或?qū)a2CO3轉(zhuǎn)化為氣體，然后測定沉淀的質(zhì)量或氣體的體積來進一步轉(zhuǎn)換求算。(1)中沉淀應(yīng)過濾出來，然后洗滌、干燥、稱量。(2)中為保證CO2氣體不溶于B瓶液體，瓶中液體應(yīng)使用飽和NaHCO3溶液，以降低CO2的溶解度；但A中所用鹽酸具有揮發(fā)性，因此CO2中會混有HCl，HCl會與NaHCO3溶液反應(yīng)生成CO2，從而導(dǎo)致測得的CO2的體積要比實際的大。 11．(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵) (2)石英砂、純堿和石灰石 (3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑　金剛砂　金剛石(或單晶硅) ②精餾(或蒸餾)?、跦4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (4)H2、HCl 解析：(3)比較SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸點，可得常溫下SiHCl3、SiCl4為液體，SiH2Cl2、SiH3Cl為氣體，沉降除去產(chǎn)物中的固體后，冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液體，蒸餾可分離二者。 12．(1)2%KSCN溶液　2 molL－1NaOH溶液　2 molL－1鹽酸 (2)②向溶液中滴入幾滴KSCN溶液　溶液變成紅色，說明礦石中有Fe2O3　③向殘渣中加入2 molL－1NaOH溶液　殘渣溶解，得無色溶液?、芟蛉芤褐屑尤肷倭? molL－1鹽酸　產(chǎn)生白色沉淀，說明礦石中含有SiO2 解析：由于礦石的成分為CaCO3、Fe2O3、SiO2，依據(jù)三者的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計的實驗流程為：