2022高考化学大一轮复习(江苏专用)专题训练-4-3含硅矿物与信息材料-2-.docx

基础课时3　含硅矿物与信息材料

(时间：45分钟)
一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)
1．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素
(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．在自然界中只以化合态的形式存在
B．单质常用作半导体材料和光导纤维
C．最高价氧化物不与酸反应
D．气态氢化物比甲烷稳定
解析　硅在自然界中只有化合态，主要是以硅酸盐存在，A正确；硅常用作半导体材料，SiO2是光导纤维的主要成分；SiO2虽然是酸性氧化物，但可以与氢氟酸反应；硅的非金属性比碳弱，其气态氢化物不如甲烷稳定。
答案　A
2．关于硅及其化合物的叙述中，错误的是
(　　)。
A．硅是良好的半导体材料
B．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑
C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑
D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
解析　水泥的主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3；玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。
答案　D
3．下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是
(　　)。

A．SiO2属于两性氧化物
B．非金属性：Si>C
C．硅胶吸水后可重复再生
D．图中所示转化反应都是氧化还原反应
解析　SiO2是酸性氧化物；非金属性：C>Si；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应。
答案　C
4．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是
(　　)。
A．青石棉是一种硅酸盐材料
B．青石棉中含有确定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
D．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原
解析　硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯洁物，不行能含有确定量的石英晶体；1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3 mol电子，故能使1 mol HNO3被还原。
答案　B
5．下列Ⅰ、Ⅱ因果描述正确且二者有必定联系的是
(　　)。

Ⅰ(缘由)
Ⅱ(结果)
A
木炭呈黑色
木炭常用作能源
B
一氧化碳具有还原性
工业上用一氧化碳冶炼金属
C
碳酸钠属于碱类
用热的纯碱溶液清洗油污器具
D
二氧化碳是酸性氧化物
二氧化碳能与水反应
解析　A项，二者之间没有联系；C项，Ⅰ描述错误，碳酸钠属于盐类；D项，二者没有联系。
答案　B
6．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是
(　　)。

解析　CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，假如先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3马上会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后马上有CaCO3生成。其次步还要推断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以接受假设法推断，即假如先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此应是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
答案　D
二、不定项选择题(每小题有1～2个选项符合题意)
7．下列离子方程式不正确的是
(　　)。
A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
B．硅与烧碱反应：Si＋2OH－===SiO＋H2↑
C．硅酸钠溶液中通入过量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓
解析　B项，正确的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑；C项，CO2过量，应生成HCO。
答案　BC
8．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，最终得到的固体物质是
(　　)。
A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3
C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2
解析　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；Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最终所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。
答案　A
9．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是
(　　)。
A．都是共价化合物
B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸
D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
解析　二氧化硅不溶于水，硅酸是利用可溶性硅酸盐与酸反应制得的。
答案　C
10．(2022·南京一模)通过资源化利用的方式将CO2转化为具有工业应用价值的产品(如图所示)，是一种较为抱负的减排方式，下列说法正确的是
(　　)。

A．CO2高温催化分解为C、CO、O2的反应为放热反应
B．除去碳酸钠固体中的少量NaHCO3可用热分解的方法
C．过氧化尿素和SO2都能使品红溶液褪色，但原理不相同
D．CO2合成甲醇及碳酸二甲酯，原子利用率均为100%
解析　A项中应为吸热反应，故A错误；C项，过氧化尿素使品红溶液褪色是利用它的强氧化性，而二氧化硫使品红溶液褪色是利用它与品红试剂化合生成不稳定的无色物质，原理不相同，故C正确；D项，由图示可知，二氧化碳与氢气合成甲醇以及甲醇与二氧化碳合成碳酸二甲酯的原子利用率都不是100%，故D错误。
答案　BC
三、填空题
11．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的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________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________。
A．一般玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
(4)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上升的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。
解析　(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3 水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(一般玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。
答案　(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2
12．多晶硅生产工艺流程如下：

→多晶硅
(1)粗硅粉碎的目的是___________________。
分别SiHCl3(l)和SiCl4(l)的方法为__________________。
(2)900 ℃以上，H2与SiHCl3发生如下反应：SiHCl3(g)＋H2(g) Si(s)＋3HCl(g)　ΔH>0，其平衡常数表达式为K＝________。为提高还原时SiHCl3的转化率，可实行的措施有_____________。
(3)该流程中可以循环使用的物质是____________。
(4)SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应，可以制得SiHCl3其化学方程式为____________________。
解析　(1)粗硅粉碎后，固体的接触面积越大，反应速率越快。SiHCl3(l)和SiCl4(l)的沸点不同，可用蒸馏方法分别。(2)硅是固体，不能写在平衡常数表达式中。为提高SiHCl3的转化率，需使平衡正向移动，可用升温、减压、增大氢气的浓度等方法。(3)从流程图看，合成SiHCl3生成的H2，可用于后面的还原反应，还原时发生的反应为SiHCl3＋H2===Si＋3HCl，生成的HCl，用于前面的合成SiHCl3反应，所以循环使用的物质为HCl和H2。(4)上述流程中的单质是Si和H2，故反应物有三种：SiCl4、Si和H2，生成物为SiHCl3，从而可写出方程式。
答案　(1)增大接触面积，加快反应速率，充分反应　蒸馏
(2)　上升温度或增大氢气与SiHCl3的物质的量之比或增大氢气的浓度　(3)HCl、H2
(4)3SiCl4＋Si＋2H2===4SiHCl3
13．硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。
(1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。可以用NH3和SiH4(硅烷)在确定条件下反应，并在600 T的加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2
以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下：
反应原理：4NH4Cl＋Mg2Si4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2　(ΔH＜0)

①NH4Cl中的化学键类型有______________________，SiH4的电子式为______________。
②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是_______________。

③氨气是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式____________________，
试验室可利用如右图所示装置完成该反应。在试验过程中，除观看到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观看到有白烟生成，白烟的主要成分是______________。
(2)三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)难溶于水，在医药上可做抗酸剂。它除了可以中和胃液中多余的酸之外，生成的H2SiO3还可掩盖在有溃疡的胃表面，疼惜其不再受刺激。三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为______________________。将0.184 g三硅酸镁加入到50 mL 0.1 mol·L－1盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，用0.1 mol·L－1 NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30 mL，则Mg2Si3O8·nH2O中的n值为__________。(注：Mg2Si3O8的摩尔质量为
260 g·mol－1)。
解析　(1)②液氨的作用是制冷、吸取热量，保证反应在常温下进行，并不参与反应。
(2)书写Mg2Si3O8·nH2O与HCl反应的化学方程式时，Mg2Si3O8·nH2O要以整体形式毁灭。
Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O
1 mol 4 mol

x mol ＝0.002 mol
x＝0.000 5
0．000 5×(260＋18n)＝0.184，n＝6。
答案　(1)①极性键(或共价键)、离子键　
②吸取热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可)　③4NH3＋5O24NO＋6H2O　NH4NO3(或硝酸铵)
(2)Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===3H2SiO3＋2MgCl2＋(n－1)H2O　6