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2022版高考化学一轮复习 限时集训10 含硅物质与信息材料

2022版高考化学一轮复习 限时集训10 含硅物质与信息材料

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含硅物质与信息材料
(建议用时：25分钟)

1．化学与生产、生活、社会密切相关。下列说法不正确的是(　　)
A．碳纳米管是一种比表面积大的有机合成纤维，可用作新型储氢材料
B．空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能
C．在家可用食醋代替CO2来增强漂白粉的漂白性
D．“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙烯
A　[碳纳米管的主要成分为单质碳，不属于有机合成纤维，A项错误；空间实验室的硅电池板中单质硅为半导体材料，可将光能直接转换为电能，B项正确；酸性：醋酸>碳酸>次氯酸，故在家可用食醋代替CO2将Ca(ClO)2转化为次氯酸，提高次氯酸的浓度，从而增强漂白性，C项正确；乙烯是植物生长调节剂，可以催熟水果，D项正确。]
[教师用书备选]
石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，具有广泛的应用前景，如图为单层石墨烯的结构示意图，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)

A．石墨烯中C的杂化类型为sp2
B．加热SiC晶体脱除Si可制得石墨烯，该过程属于分解反应
C．石墨烯是一种新型有机材料
D．24.0 g石墨烯中由C原子连接成的六元环的个数约为NA个
C　[由图可知石墨烯中每个碳原子与相邻3个碳原子间形成3个σ键，碳原子采取sp2杂化，A正确；加热SiC晶体脱除Si的方法制得石墨烯，属于氧化还原反应，也是分解反应，B正确；石墨烯是碳的单质，C错误；石墨烯结构中，每个碳原子被3个六元环共用，即每个六元环分摊个碳原子，故一个六元环含有6×＝2个碳原子，则24.0 g石墨烯含有2 mol碳原子，其连接成的六元环的个数约为NA个，D正确。]
2．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
A　[将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2O＋SiO2,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A。]
3．高纯度晶体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”。可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
下列说法不正确的是(　　)
A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑
B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子
C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
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
A　[步骤①中反应产物应为CO和Si，A项不正确。]
4．有一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是碳化硅、陶瓷和碳纤维。下列有关该新型材料的叙述正确的是(　　)
A．耐高温但不耐腐蚀
B．比钢铁轻，但质地较脆
C．有固定的熔点
D．是一种新型无机非金属材料
[答案]　D
5．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：
。
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：

①净化N2和H2时，铜屑的作用是 ，
硅胶的作用是 。
②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)　ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是 ；体系中要通入适量的氢气是为了 。
③X可能是 (填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
[解析]　(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而生产过程中生成氧气和水蒸气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。
[答案]　(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气
②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)
③硝酸

6．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是(　　)

A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水
B．实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K
C．为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液
D．该实验中制备氢气的装置也可用于Na2O2与H2O制O2
C　[A项，Ⅲ中应装热水，使SiHCl3挥发，错误；B项，应该先打开活塞K让H2先排空，再加热管式炉，错误；D项，Na2O2溶于水，无法控制，错误。]
7．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。

回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是 ，由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置B的主要作用是
。
(2)乙组同学认为，草酸晶体分解产物还有H2O和CO。
①要证明H2O生成，可选用试剂 。
②要证明CO生成，除上述装置涉及的试剂和干燥剂外还需要的试剂有 。
(3)设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强
。
②草酸为二元酸
。
[解析]　(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。 因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。
(2)②检验CO生成需注意CO2的干扰，应用NaOH溶液先除去CO2，干燥后还原CuO生成CO2，用澄清石灰水检验。
(3)①利用强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3中加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法，用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。
[答案]　(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊　CO2　冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①无水CuSO4　②NaOH溶液、CuO
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生　②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍