2022届高考化学一轮复习-课时练13-硅-无机非金属材料鲁科版.docx

2022届高考化学一轮复习 课时练13 硅 无机非金属材料鲁科版

2022届高考化学一轮复习 课时练13 硅 无机非金属材料鲁科版

年级：
姓名：

- 10 -

硅　无机非金属材料
基础巩固
1.(2020天津学业水平等级考适应性测试)下列“中国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是(　　)

A.宇航服所用聚酯纤维
B.“天眼”反射面板所用铝合金

C.港珠澳大桥所用水泥
D.“蛟龙号”所用钛合金

2.(2020华中师大一附中质量测评)碳元素是自然界中与人类关系最密切的元素,金刚石、石墨和石墨烯是碳元素常见的同素异形体。下列与碳元素相关的说法错误的是(　　)
A.金刚石是自然界中硬度最大的天然材料
B.石墨在一定条件下转化成金刚石是化学变化
C.石墨烯属于烯烃,能够发生加成反应
D.碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料
3.(2020湖南长沙七校联考)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是(　　)
A.全球首段光伏高速公路亮相济南,光伏发电所用电池板主要材料是二氧化硅
B.《物理小识》记载“青矾(绿矾)厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂”,青矾厂气是CO和CO2
C.平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作发热服饰,说明石墨烯是能导热的金属材料
D.《本草纲目》描述“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”,其中的碱是K2CO3
4.(2020黑龙江牡丹江第一高级中学期末)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)

A.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示
B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂
C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐
D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
5.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”,“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.粘土是制砖瓦和水泥的主要原料
B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化
C.沙子的主要成分为硅酸盐
D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦
6.(2020广东清远第一中学实验学校月考)将过量CO2分别通入①CaCl2溶液,②Na2SiO3溶液,③Ca(OH)2溶液,④饱和Na2CO3溶液,⑤Na[Al(OH)4]溶液,最终溶液变浑浊的是(　　)
A.①②⑤ B.②④⑤
C.②③⑤ D.②③④
7.(2020福建泉州第十六中学期中)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。

回答下列问题:
Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。SiHCl3的电子式为　　　　　　　　　。 
Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:
①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)　ΔH1>0
②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)　ΔH2<0
③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)　ΔH3
(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备,写出产生H2的电极名称　　　　(填“阳极”或“阴极”),该电极的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 
(2)反应③的ΔH3=　　　　　　　　(用ΔH1和ΔH2表示)。 
(3)由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有　　　　　　　(填分子式)。 
能力提升
8.(2020安徽肥东县高级中学高三调研)化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH-反应生成SiO44-,然后SiO44-迅速水解生成H4SiO4。下列有关说法正确的是(　　)
A.硅酸钠(Na2SiO3)俗名是水玻璃,能迅速水解,且水解后呈碱性
B.石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品
C.2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl说明氯的非金属性大于硅
D.半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅
9.(2020浙江7月选考,24)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是(　　)
A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O
B.具有吸水性,需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2
10.(2020湖南长郡中学高三模拟)往含0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中持续稳定地通入CO2气体6.72 L(标准状况下),在这一过程中,下列有关溶液中离子总物质的量(n)随通入CO2气体体积(V)的变化曲线中正确的是(离子水解忽略不计)(　　)

11.二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。该物质易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。

(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的　　　　性。 
(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接顺序为a→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(填仪器接口的字母,其中装置C用到2次)。
(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为　　　　　　,后面装置C的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和　　　　　、　　　　　等。 
(6)新的制取SiH2Cl2的方法:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。如果通入气体顺序相反,结果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 
拓展深化
12.(2020江西上饶月考)光纤通信是光导纤维传送信号的一种通信手段,合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下:

回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的化学方程式为2C+ SiO2Si+2CO↑,其中还原剂为　　　　　(填化学式),该反应涉及的副反应可能有(碳不足)C+ SiO2Si+CO2↑和(碳足量)　　　　　　　　　　　　　。 
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下:
组分名称
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
HCl
BCl3
PCl3
质量分数
0.545
0.405
0.046 2
0.000 3
0.001 93
0.001 57
沸点/℃
57.6
31.8
8.2
-85
12.5
75.5

　图中“操作X”的名称为　　　　　　;PCl3的电子式为　　　　　　　　　。 
(3)已知反应Ⅳ的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl,则反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为　　　　　　　　　。若向一个2 L恒容密闭容器中投入1 mol SiCl4和1 mol NH3,6 min后反应完全,则0~6 min内,HCl的平均反应速率为　　　　　　 mol·L·min-1。 

课时规范练13　硅　无机非金属材料
1.C　宇航服所用聚酯纤维为有机合成高分子材料,故A错误;“天眼”反射面板所用铝合金属于金属材料,故B错误;港珠澳大桥所用水泥为硅酸盐材料,属于无机非金属材料,故C正确;“蛟龙号”所用钛合金属于金属材料,故D错误。
2.C　金刚石是自然界中硬度最大的天然材料,故A正确;石墨在一定条件下转化成金刚石存在旧键断裂和新键生成,该转化过程是化学变化,故B正确;石墨烯为碳单质,不属于烯烃,故C错误;碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料,故D正确。
3.D　光伏发电所用电池板的主要材料是晶体硅,A错误;题中所说的“青矾厂气”,指的是煅烧硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)后产生的三氧化硫和二氧化硫;这类气体遇水或湿空气会生成硫酸、亚硫酸或具有腐蚀性的酸雾,B错误;石墨烯是非金属材料,C错误;草木灰的主要成分是碳酸钾,用水溶解时碳酸钾水解导致溶液呈碱性,D正确。
4.A　硅酸盐KAlSi3O8可用氧化物的形式表示成K2O·Al2O3·6SiO2,选项A正确;水玻璃为硅酸钠的水溶液,属于混合物,选项B错误;水晶的主要成分是二氧化硅,二氧化硅是氧化物,不是硅酸盐,选项C错误;二氧化硅可用于制造光导纤维,高纯硅可用于制造太阳能电池,选项D错误。
5.C　A项,由“择取无砂粘土而为之”,说明粘土是制砖瓦和水泥的主要原料,正确;B项,“燃薪举火”是提供高温的环境,使粘土发生复杂的物理化学变化,正确;C项,沙子的主要成分为二氧化硅,错误;D项,粘土中有一定量的铁元素,泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁),浇水冷却时碳与水反应得到CO和H2,可将三价铁还原为二价亚铁,形成青瓦,正确。
6.B　①碳酸酸性比盐酸弱,CO2与CaCl2溶液不会反应,不变浑浊;②碳酸酸性比硅酸强,过量的CO2与Na2SiO3溶液反应:2CO2+Na2SiO3+2H2O2NaHCO3+H2SiO3↓,变浑浊;③酸性氧化物能与碱反应,过量的CO2与Ca(OH)2反应:Ca(OH)2+2CO2Ca(HCO3)2,不变浑浊;④过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中发生反应:Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3↓,因为碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小,变浑浊;⑤过量的CO2通入NaAlO2溶液中发生反应:CO2+2NaAlO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3,变浑浊。
7.答案Ⅰ.Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)　ΔH=-225 kJ·mol -1　··Cl······Si··H·· ··Cl···· ··Cl······
Ⅱ.(1)阴极　2H2O+2e-H2↑+2OH-　(2)ΔH2-ΔH1
(3)HCl、H2
解析:Ⅰ.根据题意,硅粉与HCl在300℃反应的热化学方程式为Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)　ΔH=-225kJ·mol-1;SiHCl3中所有原子达稳定状态,其电子式为 ··Cl······Si··H·· ··Cl···· ··Cl······。
Ⅱ.(1)根据电解原理,阴极上产生H2,阴极电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。
(2)根据盖斯定律,由②-①得到反应③,即ΔH3=ΔH2-ΔH1。
(3)根据流程可知,循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有HCl、H2。
8.D　硅酸钠(Na2SiO3)的水溶液俗名是水玻璃,是强碱弱酸盐,水解后呈碱性,A错误;石英的主要成分是SiO2,不是硅酸盐,所以石英玻璃不属于硅酸盐产品,B错误;2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl说明酸性HCl大于H2SiO3,由于盐酸为无氧酸,因此不能证明氯的非金属性大于硅,C错误;沙子的主要成分是SiO2,以沙子为原料经过还原得到晶体Si,制成各种半导体电器,被人们使用,所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅,D正确。
9.D　Ca3SiO5可写作3CaO·SiO2,则其与NH4Cl加热时可发生反应,得到CaSiO3、CaCl2、NH3和H2O,A项正确;Ca3SiO5有吸水性,易板结,应密封保存,B项正确;SO2对应的酸为H2SO3,为中强酸,SO2能与Ca3SiO5反应生成新盐CaSO3,C项正确;Ca3SiO5与盐酸反应会生成H2SiO3沉淀,而不是SiO2,D项错误。
10.B　根据电离方程式NaOHNa++OH-,Ba(OH)2Ba2++2OH-,可知在含0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的混合溶液中离子的总物质的量为0.2mol×2+0.1mol×3=0.7mol。标准状况下6.72LCO2的物质的量n(CO2)=6.72L22.4L·mol-1=0.3mol,把CO2气体通入混合溶液中,首先发生反应的离子方程式为Ba2++2OH-+CO2BaCO3↓+H2O,当0.1molBa(OH)2恰好反应完全时消耗0.1molCO2(体积为2.24L),此时离子的物质的量减少0.3mol,溶液中剩余离子的物质的量为0.4mol,排除D选项;然后发生反应的离子方程式为CO2+2OH-CO32-+H2O,当0.2molNaOH完全反应时又消耗0.1molCO2(体积为2.24L),离子的物质的量又减少0.1mol,此时溶液中离子的物质的量为0.7mol-0.3mol-0.1mol=0.3mol,排除A选项;继续通入0.1molCO2气体,发生反应的离子方程式为CO32-+H2O+CO22HCO3-,根据方程式可知剩余0.1molCO2完全反应,溶液中离子的物质的量增加0.1mol,此时溶液中离子的物质的量为0.3mol+0.1mol=0.4mol,排除C选项,故合理选项是B。
11.答案(1)吸水　(2)Si+2HClSiH2Cl2
(3)d　e　f　g　b　c　d
(4)P2O5或无水CaCl2　尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中　(5)SiCl4　SiHCl3　(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)
解析:(1)浓硫酸有吸水性,且吸水后放热,使浓盐酸更易挥发出HCl。
(2)根据题意并利用原子守恒法可配平反应的化学方程式。
(3)利用A装置制取HCl,连接C装置干燥,再从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处挥发,在B装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水蒸气进入B中,则应在B装置后连接干燥管。
(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的,干燥剂可选用P2O5或无水CaCl2,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中,应选碱石灰。
(6)如果通入气体顺序相反,生成的SiH2Cl2会与Cl2继续反应,从而生成SiCl4、SiHCl3。
12.答案(1)C　3C+SiO2SiC+2CO↑　(2)精馏(或蒸馏或分馏)　 ··Cl···· ··P···· ··Cl······Cl······　(3)制取盐酸(或其他合理答案)　0.25
解析:(1)反应Ⅰ的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑,其中碳元素化合价升高,则还原剂为C。碳足量时,生成的CO2与碳反应生成CO,同时还会生成SiC,该反应的化学方程式为3C+SiO2SiC+2CO↑。
(2)根据表中数据可知物质的沸点相差较大,因此图中“操作X”的名称为精馏(或蒸馏或分馏);PCl3是共价化合物,其电子式为 ··Cl···· ··P···· ··Cl······Cl······。
(3)根据方程式可知反应Ⅲ和Ⅳ中尾气是氯化氢,HCl可用于制取盐酸。根据化学方程式可知反应中四氯化硅过量,生成氯化氢是3 mol,HCl的浓度是3mol2L=1.5 mol·L-1,则0~6 min内,HCl的平均反应速率为1.5 mol·L-1÷6 min=0.25 mol·L-1·min-1。