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跟蹤檢測（十）碳、硅及無機非金屬材料 1．下列液體試劑與存放儀器的對應關系正確的是(　　) 選項 試劑 存放儀器 A 氫氟酸 B Na2SiO3溶液 C 氯水 D 稀硫酸 解析：選D　A項，氫氟酸會與玻璃中的SiO2發(fā)生反應，故氫氟酸通常保存在塑料瓶中，錯誤；B項，Na2SiO3溶液屬于礦物膠，易把玻璃塞與瓶頸粘在一起而難打開，故一般用橡膠塞，錯誤；C項，氯水中的HClO見光分解為HCl與O2，一般用棕色瓶存放，錯誤；D項，稀硫酸不揮發(fā)，不吸水，不易變質，可長期存放于細口瓶中，正確。 2．宋代五大名窯分別為鈞窯、汝窯、官窯、定窯、哥窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。下列關于陶瓷的說法不正確的是(　　) A．窯變是高溫下釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致的顏色變化 B．氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料 C．高品質的瓷器晶瑩剔透，屬于純凈物 D．陶瓷屬于硅酸鹽材料，耐酸腐蝕，但是不能用來盛裝氫氟酸 解析：選C　不同的金屬氧化物顏色可能不同，在高溫下，釉料中的金屬化合物發(fā)生氧化還原反應導致顏色變化，故A正確；新型無機非金屬材料主要有先進陶瓷、非晶體材料、人工晶體、無機涂層、無機纖維等，氧化鋁陶瓷屬于新型無機非金屬材料，故B正確；瓷器主要是由黏土燒結而成，瓷器中含有多種硅酸鹽和二氧化硅，是混合物，故C錯誤；HF能與二氧化硅反應，陶瓷的成分是硅酸鹽和二氧化硅，所以陶瓷不能用來盛裝氫氟酸，故D正確。 3．(2019南陽模擬)《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂粘土而為之”，“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”，“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是(　　) A．粘土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料 B．“燃薪舉火”使粘土發(fā)生復雜的物理化學變化 C．沙子和粘土的主要成分均為硅酸鹽 D．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦 解析：選C　沙子的主要成分是二氧化硅，粘土的主要成分均為硅酸鹽，故C錯誤。 4．“碳捕捉技術”是指通過一定的方法將工業(yè)生產中產生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，其基本過程如圖所示(部分條件及物質未標出)。 下列有關該方法的敘述中正確的是(　　) ①能耗大是該方法的一大缺點 ②整個過程中，只有一種物質可以循環(huán)利用 ③“反應分離”環(huán)節(jié)中，分離物質的基本操作是蒸發(fā)結晶、過濾 ④該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產品 A．①②　　　 B．②③　　　　 C．③④　　　　 D．①④ 解析：選D　該方法中高溫反應爐分離出CO2，需要消耗較多能量，①正確；整個過程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用，②錯誤；從捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通過過濾的方法即可分離，③錯誤；捕捉到的CO2可與H2反應制備甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O，④正確。 5．用四種溶液進行實驗，如表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應關系錯誤的是(　　) 選項 操作及現(xiàn)象 溶液 A 通入CO2，溶液變渾濁 飽和Na2CO3溶液 B 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失 Na2SiO3溶液 C 通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁 澄清石灰水 解析：選B　A項，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，向飽和Na2CO3溶液中通入CO2會析出NaHCO3晶體，正確；B項，CO2通入Na2SiO3溶液中產生H2SiO3沉淀，CO2過量后沉淀不消失，錯誤；C項，CO2與Ca(ClO)2溶液反應生成CaCO3沉淀和HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色，正確；D項，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，又發(fā)生2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁，正確。 6．下列變化中，不能一步實現(xiàn)的是(　　) A．Na2SiO3―→H2SiO3 B．H2SiO3―→SiO2 C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3 解析：選C　Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不與H2O反應，故不能一步轉化為H2SiO3。 7．(2019鄭州模擬)下列敘述正確的是(　　) A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸 C．用NaOH溶液可以除去硅粉中的少量鋁粉 D．華為麒麟980芯片是由硅單質制作的 解析：選D　高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，該反應條件是高溫而不是常溫，所以不能據此判斷酸性強弱，應根據溶液中進行的反應來判斷，A錯誤；物質中都含有SiO2，能與氫氟酸反應，B錯誤；硅粉和鋁粉都能與NaOH溶液反應，C錯誤；硅為半導體，可以制作芯片，D正確。 8．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是(　　) A．SiO2屬于兩性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞 C．硅膠吸水后可重復再生 D．圖中所示的轉化都是氧化還原反應 解析：選C　SiO2是酸性氧化物，A錯誤；Na2CO3溶液呈堿性，試劑瓶不能用玻璃塞，B錯誤；題圖中有的轉化不是氧化還原反應，例如SiO2與NaOH溶液的反應，D錯誤。 9．下列關于硅酸的說法正確的是(　　) A．硅酸可以由SiO2和水通過化合反應直接制得 B．由反應Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質 C．因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應 D．干燥劑“硅膠”的主要化學成分是硅酸 解析：選B　SiO2與水不反應，所以硅酸不能由SiO2和水通過化合反應直接制得，故A錯誤；硅酸難溶于水，硅酸鹽能和酸性強于硅酸的其他酸反應生成硅酸，所以由題給反應制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質，故B正確；硅酸能與NaOH溶液反應生成硅酸鈉，故C錯誤；硅膠的主要成分是二氧化硅，故D錯誤。 10．月球的礦產資源極為豐富，僅月球表層5 cm厚的沙土就含鐵單質有上億噸，月球上的主要礦物有輝石(CaMgSi2O6)、斜長石(KAlSi3O8)和橄欖石[(Mg或Fe)2SiO4]等，下列說法或分析不正確的是(　　) A．輝石、斜長石及橄欖石均屬于硅酸鹽礦 B．斜長石的氧化物形式可表示為K2OAl2O33SiO2 C．月球表層沙土中有游離態(tài)鐵是因為月球的表面幾乎沒有氧氣 D．橄欖石中鐵為＋2價 解析：選B　斜長石的氧化物形式應為K2OAl2O36SiO2。 11．下列關于二氧化硅的說法正確的是(　　) A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應生成硅酸 B．二氧化硅制成的光導纖維，由于導電能力強而被用于制造光纜 C．二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應，但能與碳酸鈉固體在高溫時發(fā)生反應 D．用二氧化硅制取單質硅時，當生成2.24 L氣體(標準狀況)時，得到2.8 g硅 解析：選C　二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，與水不反應，故A錯誤；二氧化硅制成的光導纖維，由于其良好的光學特性而被用于制造光纜，故B錯誤；碳酸的酸性強于硅酸，二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應，高溫時，能夠與碳酸鈉固體反應生成硅酸鈉和二氧化碳，故C正確；由方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可得，當生成2.24 L即0.1 mol 氣體時，得到0.05 mol即1.4 g硅，故D錯誤。 12．(2019西安檢測)高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。這種材料可以按下列方法制備： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(純) 下列說法正確的是(　　) A．步驟①的化學方程式為SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步驟①、②、③中每生成或反應1 mol Si，轉移2 mol電子 C．二氧化硅能與氫氟酸反應，而硅不能與氫氟酸反應 D．SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸點67.6 ℃)，通過蒸餾可提純SiHCl3 解析：選D　步驟①的化學方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A錯誤；SiO2Si(粗)，硅元素化合價由＋4變?yōu)?，生成1 mol Si，轉移4 mol電子，故B錯誤；硅能與氫氟酸反應生成SiF4和氫氣，故C錯誤；SiHCl3(沸點33.0 ℃)與SiCl4(沸點67.6 ℃)沸點相差較大，可以通過蒸餾提純SiHCl3，故D正確。 13．下列除雜方法正確的是(　　) A．SiO2中含Al2O3雜質，可以加入足量NaOH溶液，然后過濾除去 B．CO2中含有CO雜質，可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱 C．CO2中含有HCl雜質，可以通過盛有飽和Na2CO3溶液的洗氣瓶 D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3雜質，可以通入足量的CO2，然后過濾 解析：選B　A項，SiO2、Al2O3均能與NaOH溶液反應，錯誤；C項，應通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，錯誤；D項，引入NaHCO3 雜質，錯誤。 14．硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關硅的化合物的敘述錯誤的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點高，可用于制作高溫結構陶瓷和軸承 C．光導纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分為SiO2 D．二氧化硅為立體網狀結構，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個數之比為1∶2 解析：選D　氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，氮化硅中N元素的化合價為－3價，Si元素的化合價為＋4價，故氮化硅的化學式為Si3N4，A項正確；碳化硅是原子晶體，硬度大，熔點高，可用于制作高溫結構陶瓷和軸承，B項正確；光導纖維的主要成分為SiO2，C項正確；1 mol SiO2中含有1 mol Si原子和4 mol Si—O鍵，故SiO2晶體中硅原子和硅氧單鍵個數之比為1∶4，D項錯誤。 15．(2019陸川模擬)為測定某草酸晶體(H2C2O42H2O)樣品的純度，現(xiàn)稱取一定質量的該樣品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL該溶液于錐形瓶中，加適量稀硫酸，用0.100 molL－1的KMnO4溶液滴定(雜質不參與反應)。為省去計算過程，當稱取的樣品的質量為某數值時，滴定所用KMnO4溶液的毫升數恰好等于樣品中草酸晶體的質量分數的100倍。則應稱取樣品的質量為(　　) A．2.25 g B．3.15 g C．9.00 g D．12.6 g 解析：選D　設樣品的質量為x，草酸晶體的質量分數為w，滴定所用KMnO4溶液的毫升數為y。 2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 2 5 y10－30.1　 則5y10－4＝2，滴定所用KMnO4溶液的毫升數恰好等于樣品中草酸晶體的質量分數的100倍，y＝100w，可知x＝12.6 g，故選D。 16．(2019南京模擬)為測定某三價鐵配合物{化學式表示為Ka[Feb(C2O4)c]xH2O}的組成，做了如下實驗： 步驟1：稱取1.964 0 g Ka[Feb(C2O4)c]xH2O晶體，配制成250.00 mL溶液。 步驟2：取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，加入1 molL－1 H2SO4 5.0 mL，加熱到70～85 ℃，用0.010 00 molL－1 KMnO4溶液滴定至終點(5C2O＋2MnO＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O)，消耗KMnO4溶液48.00 mL。 步驟3：向反應后的溶液中加入一定量鋅粉。加熱至黃色恰好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時溶液仍呈酸性。 步驟4：繼續(xù)用0.010 00 molL－1 KMnO4溶液滴定步驟3所得溶液至終點，消耗KMnO4溶液8.00 mL。 (1)步驟2中滴定終點的現(xiàn)象是________________________________________________。 (2)步驟3中加入鋅粉的目的是_______________________________________________。 (3)步聚4中發(fā)生反應的離子方程式為_________________________________________。 (4)通過計算確定該三價鐵配合物的化學式(寫出計算過程)。 解析：(1)用酸性KMnO4溶液滴定C2O，酸性KMnO4溶液為紅色，當滴定完成，則紅色不會褪去了，且要保持半分鐘。(2)溶液中加入鋅粉后，黃色恰好消失，說明溶液中的Fe3＋消失了，并且步驟4中又用KMnO4溶液來滴定，可知加入鋅的目的是Fe3＋轉化為Fe2＋。(3)由(2)中分析可得，KMnO4溶液用來滴定Fe2＋，根據氧化還原反應，得失電子總數相等，離子方程式為5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 答案：(1)溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色 (2)將Fe3＋還原為Fe2＋ (3)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O (4)由步驟2,5C2O＋2MnO＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O得出，n(C2O)∶n(MnO)＝5∶2，所以n(C2O)＝n(MnO)＝0.010 00 molL－148.0010－3 L＝0.001 2 mol，因為只取了25 mL，故n(C2O)總＝0.001 2 mol10＝0.012 mol；同理，由步驟4得出Fe3＋的總量為n(Fe3＋)＝5n(MnO)＝50.010 00 molL－18.0010－3L10＝0.004 mol，再根據電荷守恒，得知 n(K＋)＝20.012 mol－30.004 mol＝0.012 mol，總質量為1.964 0 g，m總＝m(K＋)＋m(C2O)＋m(Fe3＋)＋m(H2O)，因此，m(H2O)＝1.964 g－0.012 mol39 gmol－1－0.004 mol56 gmol－1－0.012 mol88 gmol－1＝0.216 g，故n(H2O)＝＝0.012 mol，所以n(K＋)∶n(Fe3＋)∶n(C2O)∶n(H2O)＝0.012 mol∶0.004 mol∶0.012 mol∶0.012 mol＝3∶1∶3∶3，化學式為K3[Fe(C2O4)3]3H2O。 17．某礦石含碳酸鎂和石英，制備高純硅和硅膠的工藝流程如圖： (1)“硅膠”常用作________，也可以用作________的載體。A的結構式為________。 (2)制備粗硅的方程式為________________________________________________。 (3)操作Ⅰ為________，操作Ⅱ為____________________________________________。 (4)操作Ⅲ，需要在氯化氫氣流中加熱脫水的原因是____________________________。 (5)溶液G用E酸化的方程式為_____________________________________________。 解析：(1)“硅膠”多孔，常用作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。二氧化碳的結構式為O===C===O。(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiO2粗硅SiCl4純硅，用焦炭還原SiO2，產物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ為過濾，操作Ⅱ為蒸發(fā)結晶。(4)MgCl26H2O 加熱脫水制得MgCl2，為了防止Mg2＋水解，要在氯化氫氣流中進行。(5)Na2SiO3與鹽酸反應生成NaCl和H2SiO3。 答案：(1)干燥劑　催化劑　O===C===O (2)SiO2＋2CSi＋2CO (3)過濾　蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 (4)防止Mg2＋水解 (5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓