碳、硅及無機(jī)非金屬材料單獨(dú)成冊(cè)1下列物質(zhì)：氫氟酸；濃H2SO4；燒堿溶液；Na2CO3固體；氧化鈣；濃HNO3。其中在一定條件下能與SiO2反應(yīng)的有()ABC D全部解析：選C。SiO2不溶于除HF之外的任何酸，因此SiO2與濃H2SO4、濃HNO3不反應(yīng)。2硅是構(gòu)成無機(jī)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(cuò)誤的是()A氮化硅陶瓷是一種新型無機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C光導(dǎo)纖維是一種新型無機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D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的個(gè)數(shù)之比為12解析：選D。二氧化硅晶體中，一個(gè)硅原子可形成4個(gè)硅氧單鍵，故硅原子和硅氧單鍵的個(gè)數(shù)之比為14，故D錯(cuò)誤。3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(qiáng)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相同D玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳解析：選D。二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng)：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，但不能說明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)，上述反應(yīng)之所以能進(jìn)行，是因?yàn)镃O2不斷逸出，而促使了反應(yīng)向右進(jìn)行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，會(huì)與氫氟酸反應(yīng)；石灰抺墻的硬化過程是因?yàn)榘l(fā)生了反應(yīng)CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，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。4下列有關(guān)硅及硅酸鹽材料的說法正確的是()A硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中B反應(yīng)Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3，反應(yīng)Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都能發(fā)生C普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料D祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示為3BeOAl2O36SiO2解析：選D。A項(xiàng)，硅酸鈉溶液本身是一種黏合劑，易造成磨口玻璃塞與瓶口粘結(jié)；B項(xiàng)，兩反應(yīng)條件不同，反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行，強(qiáng)酸可以制弱酸，而高溫條件下，CO2是氣體，逸出反應(yīng)體系，能促使反應(yīng)發(fā)生；C項(xiàng)，石英玻璃的成分為SiO2，SiO2是氧化物不是鹽；D項(xiàng)正確。5硅烷(SiH4)在空氣中易自燃或爆炸，可作橡膠等產(chǎn)品的偶聯(lián)劑，硅烷的制備方法為Mg2Si4HCl=2MgCl2SiH4。下列說法不正確的是()A制備硅烷的反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)B硅烷自燃反應(yīng)中的氧化劑是SiH4C硅烷自燃產(chǎn)生SiO2和H2OD制備硅烷時(shí)應(yīng)隔絕氧氣解析：選B。硅烷自燃反應(yīng)中的氧化劑是O2，B錯(cuò)誤。6青石棉(crocidolite)是世界衛(wèi)生組織確認(rèn)的一種致癌物質(zhì)，是鹿特丹公約中受限制的46種化學(xué)品之一，青石棉的化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2，青石棉用稀硝酸處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法中正確的是()A青石棉是一種易燃品，且易溶于水B青石棉的化學(xué)組成用氧化物的形式可表示為：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OC1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2與足量的硝酸作用，至少需消耗8.5 L 2 molL1 HNO3溶液D1 mol Na2Fe5Si8O22(OH)2與足量氫氟酸作用，至少需消耗7 L 2 molL1 HF溶液解析：選B。青石棉既不能燃燒，也不溶于水；將Na2Fe5Si8O22(OH)2改寫成氧化物的形式，即為Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，其中的Na2O、FeO、Fe2O3、SiO2均能與氫氟酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，而Na2O、Fe2O3可與硝酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，F(xiàn)eO與硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)：3FeO10HNO3=3Fe(NO3)3NO5H2O，SiO2與硝酸不反應(yīng)，根據(jù)1 mol青石棉中各氧化物與HF、HNO3反應(yīng)的情況及反應(yīng)時(shí)的物質(zhì)的量之比可判斷C、D錯(cuò)誤。7壽山石主要成分為葉蠟石，葉蠟石組成為Al2O34SiO2H2O，下列觀點(diǎn)不正確的是()A壽山石雕刻作品要避免與酸、堿接觸B壽山石顏色豐富多彩是因?yàn)楹胁煌螒B(tài)的金屬氧化物C潮濕的空氣可能導(dǎo)致壽山石作品表面溶解變質(zhì)D置于干燥空氣中可能會(huì)導(dǎo)致壽山石作品脫水變質(zhì)解析：選C。根據(jù)壽山石的主要成分，可知其能與酸或堿發(fā)生反應(yīng)，A對(duì)；壽山石中含有不同形態(tài)的Al2O3，造成其色彩豐富，B對(duì)；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反應(yīng)，不會(huì)溶解變質(zhì)，C錯(cuò)；久置于干燥空氣中，會(huì)造成其中的結(jié)晶水失去而變質(zhì)，D對(duì)。8二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(見下圖)，下列說法正確的是()ASiO2既能與HF反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)，屬于兩性氧化物BSiO2和Si都是光導(dǎo)纖維材料C在硅膠中加入CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效D圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)解析：選C。兩性氧化物的定義為與酸和堿反應(yīng)均只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項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2是光導(dǎo)纖維材料，Si為半導(dǎo)體材料，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示不同的顏色，C項(xiàng)正確；制取Si的過程中涉及了氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；9在含2 mol NaOH、1 mol Na2SiO3的溶液中滴加稀鹽酸至過量，下列關(guān)于沉淀質(zhì)量(m)與鹽酸體積(V)之間關(guān)系的圖像正確的是()解析：選C。在氫氧化鈉、硅酸鈉的混合溶液中滴加稀鹽酸，氫氧化鈉優(yōu)先反應(yīng)，因?yàn)楣杷崮芎蜌溲趸c反應(yīng)。NaOHHCl=NaClH2O，Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。硅酸不溶于鹽酸，2 mol NaOH與2 mol HCl完全反應(yīng)，1 mol Na2SiO3與2 mol HCl完全反應(yīng)，本題選C。10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()ANa2SiO3 BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2 DSiO2解析：選A。將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；加熱蒸干，高溫灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)：H2SiO3H2OSiO2；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，所以最后所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項(xiàng)。11用足量的CO還原13.7 g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8.0 g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是()APbO BPb2O3CPb3O4 DPbO2解析：選C。設(shè)此鉛氧化物的化學(xué)式為PbxOy，PbxOyyOyCOyCO2yCaCO3 16y 100y m(O)1.28 g 8.0 g所以m(Pb)13.7 g1.28 g12.42 gxy34。12將含有0.1 mol SiO2的鋁、硅混合物分別與足量NaOH溶液、鹽酸混合，充分反應(yīng)后前者可得到11.2 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，后者可得到6.72 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則參加反應(yīng)的n(HCl)與n(NaOH)之比為()A11B12C21 D31解析：選A。混合物與足量NaOH溶液反應(yīng)生成的n(H2)1 0.5 mol，混合物與足量鹽酸反應(yīng)生成的n(H2)20.3 mol，混合物中只有鋁能與鹽酸反應(yīng)，由此可求出n(Al)n(H2)0.2 mol，硅、鋁均能與NaOH溶液反應(yīng)且鋁與NaOH溶液反應(yīng)放出的氫氣也是0.3 mol，故硅與NaOH溶液反應(yīng)放出的氫氣是0.2 mol，由此可求出n(Si)0.1 mol。鋁完全反應(yīng)消耗0.6 mol HCl，三種物質(zhì)與NaOH溶液反應(yīng)，消耗0.6 mol NaOH，故n(HCl)n(NaOH)11。13含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)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(dǎo)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(duì)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(diǎn)是 。(2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是 (寫名稱)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。(3)將C與純堿混合高溫熔融時(shí)也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時(shí)還生成B的最高價(jià)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(xué)反應(yīng)生成含A的化合物F。寫出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式： 。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)100 g C與石灰石的混合物充分反應(yīng)后，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L,100 g混合物中石灰石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 。解析：(1)A元素單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含A元素的某化合物是制造光導(dǎo)纖維的原料，可知A為硅元素，C為SiO2，D為Na2SiO3。比硅相對(duì)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(xué)方程式只有一個(gè)，即CaCO3SiO2CaSiO3CO2。若CaCO3過量，除發(fā)生上述反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生反應(yīng)：CaCO3CaOCO2。總之，CaCO3的多少?zèng)Q定了CO2的產(chǎn)量，可通過以下關(guān)系列式求解：CaCO3 CO2100 g 22.4 Lm(CaCO3) 11.2 Lm(CaCO3)50 g混合物中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：100%50%。答案：(1)A 最外層均有4個(gè)電子，最內(nèi)層均有2個(gè)電子(2)氫氟酸SiO24HF=SiF42H2O(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3D(4)50%14晶體硅是信息科學(xué)和能源科學(xué)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(qǐng)回答下列問題(各元素用相應(yīng)的元素符號(hào)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(hào))。(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 。(3)化合物W的用途很廣，通?？捎米鹘ㄖI(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1 3731 623 K反應(yīng)，生成化合物W，其化學(xué)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(biāo)的一種氣體是 (填化學(xué)式)；分別通入W溶液中能得到白色沉淀的氣體是 (填化學(xué)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(xué)方程式為 。解析：反應(yīng)為石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反應(yīng)：SiO22CSi2CO，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)是Si3HClSiHCl3H2，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)是SiHCl3H2Si3HCl，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)為特定條件下的反應(yīng)：COH2O(g)H2CO2，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(biāo)氣體，CO2和HCl通入W(硅酸鈉)溶液中能夠生成白色沉淀(硅酸)。答案：(1)(2)SiHCl3H2Si3HCl(3)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(4)CO2CO2和HCl(5)COH2O(g)CO2H2、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O15硅是帶來人類文明的重要元素之一，在傳統(tǒng)材料發(fā)展到信息材料的過程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的作用下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(2)一種用工業(yè)硅(含少量鐵、銅的單質(zhì)及化合物)和氮?dú)?含少量氧氣)合成氮化硅的工藝主要流程如下：已知硅的熔點(diǎn)是1 420 ，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。N2凈化時(shí)，銅屑的作用是： ；硅膠的作用是 。在氮化爐中反應(yīng)為3Si(s)2N2(g)=Si3N4(s)H727.5 kJ/mol，開始時(shí)須嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟鹊脑蚴?。X可能是 (選填“鹽酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氫氟酸”)。(3)工業(yè)上可以通過如下圖所示的流程制取純硅：整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。假設(shè)每一輪次制備1 mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)中HCl的利用率為90%，反應(yīng)中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是 。解析：(1)工業(yè)上采用化學(xué)氣相沉淀法制備Si3N4的反應(yīng)中，反應(yīng)物是H2、SiCl4和N2，根據(jù)質(zhì)量守恒，除了Si3N4外，還有HCl氣體生成，從而寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)氮?dú)庵泻猩倭垦鯕饧八魵猓邷叵卵鯕饧八魵饽苊黠@腐蝕產(chǎn)品Si3N4，因此需將氮?dú)鈨艋肅u除去氧氣，硅膠除去水蒸氣。氮化爐溫度為1 2001 400 ，硅的熔點(diǎn)為1 420 ，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，嚴(yán)格控制氮?dú)饬魉?，以控制溫度? 2001 400 ，防止硅熔化成團(tuán)，阻礙硅與氮?dú)獬浞纸佑|。Si3N4與氫氟酸反應(yīng)，而硝酸不反應(yīng)，且稀硝酸可將硅塊中的Fe、Cu雜質(zhì)溶解而除去。(3)SiHCl3與H2O反應(yīng)生成H2SiO3、鹽酸和H2。制取1 mol純硅第一輪次：反應(yīng)Si3HClSiHCl3H2， 1 mol 3 mol/90% 1 mol 1 mol反應(yīng)SiHCl3H2Si3HCl， 1 mol 1 mol/93.75% 1 mol 3 mol第二輪次生成中，需補(bǔ)充HCl物質(zhì)的量為3 mol/90%3 mol，需補(bǔ)充H2物質(zhì)的量為1 mol/93.75%1 mol，則n(HCl)n(H2)(3 mol/90%3 mol)(1 mol/93.75%1 mol)51。答案：(1)3SiCl42N26H2=Si3N412HCl(2)除去原料氣中的氧氣除去水蒸氣這是放熱反應(yīng)，防止局部過熱，導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán)，阻礙與N2的充分接觸硝酸(3)SiHCl33H2O=H2SiO33HClH251