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跟蹤檢測（十） 碳、硅及其化合物 1．硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質(zhì)。下列說法正確的是(　　) A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品 B．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑 C．某硅酸鹽的化學式為KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2表示 D．高純硅可用于制造光導纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池 解析：選C　水晶的主要成分為SiO2，不屬于硅酸鹽產(chǎn)品，A錯誤；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，屬于混合物，B錯誤；用于制造光導纖維的是二氧化硅，用于制造太陽能電池的是高純硅，D錯誤。 2．大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來的。下列物質(zhì)的俗名與化學式或用途不相符的一項是(　　) 選項 俗名 主要成分(化學式) 用途 A 石英 SiO2 集成電路 B 純堿 Na2CO3 制備玻璃 C 水玻璃 Na2SiO3 制備硅膠 D 鐵紅 Fe2O3 用作油漆和涂料 解析：選A　石英主要用于生產(chǎn)玻璃和光導纖維等，晶體硅才用于制作集成電路。 3．我國科學家制得了SiO2超分子納米管。下列敘述正確的是(　　) A．SiO2與干冰的物理性質(zhì)相似 B．SiO2耐腐蝕，不與任何酸反應 C．工業(yè)上用SiO2制備粗硅 D．光導纖維主要成分是SiO2，具有導電性 解析：選C　A項，SiO2熔、沸點高，干冰的熔、沸點低，兩者物理性質(zhì)不相似；B項，SiO2能與氫氟酸反應；C項，工業(yè)上用SiO2制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑；D項，光導纖維主要成分是SiO2，能傳導光，但是不導電。 4．工業(yè)制粗硅的反應為2C＋SiO2Si＋2CO↑。下列說法正確的是(　　) A．SiO2為分子晶體，Si為原子晶體 B．Si是光導纖維的主要成分 C．在該反應條件下，C的氧化性強于Si的氧化性 D．每生成1 mol Si理論上轉移的電子數(shù)目約為46.021023 解析：選D　A項，SiO2、Si晶體類型均為原子晶體，錯誤；B項，SiO2是光導纖維的主要成分，錯誤；C項，在該反應條件下，C的還原性強于Si的還原性，錯誤；D項，在反應中每有1 mol Si生成，理論上轉移的電子為4 mol，即約為46.021023，正確。 5．下列除雜方法正確的是(　　) A．SiO2中含Al2O3雜質(zhì)，可以加入足量NaOH溶液，然后過濾除去 B．CO2中含有CO雜質(zhì)，可以通入盛有CuO的玻璃管且加熱 C．CO2中含有HCl雜質(zhì)，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(zhì)，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(zhì)，錯誤。 6．水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程： 下列說法正確的是(　　) A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值 B．操作A與操作B完全相同 C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生改變 D．反應器中發(fā)生的復分解反應為SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析：選A　A項，稻殼灰來源廣泛、價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，正確；B項，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯誤；C項，SiO2中硅元素的化合價是＋4價，Na2SiO3中硅元素的化合價是＋4價，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生改變，錯誤；D項，由復分解反應的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O不屬于復分解反應，錯誤。 7．甲氣體可發(fā)生如下變化： 甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為(　　) A．CO2、CO、O2、CaO　　　　 B．O2、CO、CO2、CaCO3 C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2 解析：選C　以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應生成固體，說明乙是CO2，則丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。 8．蛇紋石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成?，F(xiàn)取一份蛇紋石試樣進行實驗，首先將其溶于過量的鹽酸，過濾后，在所得的沉淀X和溶液Y中分別加入NaOH溶液至過量。下列敘述不正確的是(　　) A．沉淀X的成分是SiO2 B．將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液后過濾，可得到紅色顏料Fe2O3 C．在溶液Y中加入過量的NaOH溶液，過濾得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2 D．溶液Y中的陽離子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋ 解析：選B　向蛇紋石試樣中加入過量的鹽酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和H＋的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入過量NaOH溶液，將得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正確；將蛇紋石試樣直接溶于過量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B錯誤。 9．下列說法中正確的是(　　) A．單質(zhì)氧化物酸或堿鹽，硅單質(zhì)可以按上述關系進行轉化 B．若a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過一步反應實現(xiàn)如圖所示的轉化關系 C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中 D．青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示為Al2O3SiO2H2O 解析：選C　A項，Si與O2反應生成SiO2，SiO2不與H2O反應，“氧化物酸或堿”不能實現(xiàn)，錯誤；B項， b→c，c→a均不能通過一步反應實現(xiàn)，錯誤；C項，二氧化碳和二氧化硅都屬于酸性氧化物，都能與NaOH溶液反應生成鹽和水，正確；D項，硅酸鹽可以用鹽的形式或氧化物的形式表示，[Al2Si2O5(OH)4]可表示為Al2O32SiO22H2O，錯誤。 10．硅及其化合物已被廣泛用于生產(chǎn)生活中，下列說法不正確的是(　　) A．圖1是常見于汽車中的小擺件“蘋果花”，它的動力源于以Si為原料的太陽能電池 B．互聯(lián)網(wǎng)通過光纖交換信息，光纖的主要原料是SiO2 C．硅酸鈉溶液的俗名是水玻璃，常用作木材的阻燃劑 D．圖2中這幅玻璃上的精美刻花，是工藝師用鹽酸刻蝕玻璃形成的 解析：選D　工藝師用氫氟酸刻蝕玻璃，D錯誤。 11．(2019南京模擬)單質(zhì)Z是一種常見的半導體材料，可由X通過如圖所示的路線制備。其中X為Z的氧化物；Y為氫化物，分子結構與甲烷相似。回答下列問題： (1)能與X發(fā)生化學反應的酸是__________；由X制備Mg2Z的化學方程式為________________________________________________________________________。 (2)由Mg2Z生成Y的化學方程式為__________________________________________，Y分子的電子式為___________________________________。 解析：常見的半導體材料為Si，X為Z的氧化物，那么X為二氧化硅；Y為氫化物，且分子結構與甲烷相似，那么Y為硅烷，結構簡式為SiH4。(1)二氧化硅為酸性氧化物，不溶于一般的酸，但是能溶于氫氟酸，此性質(zhì)常用于腐蝕玻璃，由流程可知，二氧化硅與金屬鎂反應生成硅化鎂，化學反應方程式為SiO2＋2MgO2↑＋Mg2Si。(2)硅化鎂與鹽酸反應生成硅烷，化學反應方程式為Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4，硅烷類似于甲烷的正四面體結構，電子式為 答案：(1)氫氟酸　SiO2＋2MgO2↑＋Mg2Si (2)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4　 12．某礦石含碳酸鎂和石英，制備高純硅和硅膠的工藝流程如下： (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(chǎn)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，要在氯化氫氣流中進行，氯化氫氛圍是防止鎂離子水解。(5)Na2SiO3與HCl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)結晶或蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 (4)防止鎂離子水解 (5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ 13．未來的交通工具將采用新一代無機非金屬材料制成的無水冷發(fā)動機。這類材料中研究較多的是化合物G。 (1)化合物G的相對分子質(zhì)量為140，G中硅元素的質(zhì)量分數(shù)為60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含兩種元素)與NH3反應而生成，同時產(chǎn)生HCl氣體。請推斷： ①化合物G的化學式為____________。 ②1 mol NH3和0.75 mol E恰好完全反應生成G和HCl，則化合物E的分子式為____________。 (2)粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水作用，所得產(chǎn)物中都有一種酸性氧化物，它是工業(yè)上生產(chǎn)玻璃的主要原料。與氧氣反應所得的產(chǎn)物還有一種單質(zhì)，與水反應生成的另一種產(chǎn)物是該種單質(zhì)元素的氫化物。請寫出化合物G與水反應的化學方程式________________________________________________________________________。 (3)為了使化合物G能成為新一代汽車發(fā)動機材料，現(xiàn)采用常壓下在G中添加氧化鋁，經(jīng)高溫燒結制成一種高強度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，它的商品名叫“賽倫”，化學通式可表示為Si6－xAlxOxY8－x。在接近于1 700 ℃時x的極限值約為4.0，在1 400 ℃時x為2.0，以保持整個化合物呈電中性。試問：賽倫中Y元素的化合價為________。 解析：(1)1個G分子中Si的原子數(shù)為＝3，另一種元素不可能是氫，而是氮，氮的原子數(shù)為＝4，故G的化學式為Si3N4。E分子中只有一個硅原子，故其分子式為SiCl4。(2)由題意知Si3N4與H2O反應生成SiO2和NH3。(3)Si為＋4價，Al為＋3價，O為－2價，當x＝4時代入得Y的化合價a：24＋43＋(－2)4＋a4＝0，a＝－3。 答案：(1)①Si3N4?、赟iCl4 (2)Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑ (3)－3