5.3无机非金属材料同步练习（含解析）高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章 硫化工生产中的重要非金属元素
第三节 无机非金属材料
考点一 硅及其化合物
1．下列说法正确的是(　　)
A．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应
B．酸性氧化物都只能与碱反应，不能与任何酸发生反应
C．工业上用焦炭和石英制取粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
D．不能用SiO2与水反应来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化
2．下列关于硅的说法不正确的是(　　)
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
3．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl，关于上述反应的叙述不正确的是(　　)
A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子
D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅
4．下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)
A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅
5．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是(　　)
A．①②③均属于氧化还原反应 B．氢气和氯化氢均可循环利用
C．二氧化硅是一种坚硬难熔的固体 D．三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g
6．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高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饱和食盐水与电石反应制备乙炔
7．近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是 (　　)
A．Si24是一种新型化合物 B．Si24是硅的一种同素异形体
C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气 D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同
8．常温下，下列各组物质不发生反应的是(　　)
①硅与NaOH溶液　 ②硅与盐酸　 ③硅与氢氟酸　
④二氧化硅与碳酸钠　 ⑤二氧化硅与NaOH溶液　 ⑥二氧化硅与浓硝酸
①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥
1．D。解析：硅在常温下可与氢氟酸、氢氧化钠溶液反应，A项错误；SiO2能与氢氟酸反应，B项错误；工业上用焦炭和石英制取粗硅的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，C项错误；二氧化硅不溶于水，也不与水反应，故不能用SiO2与水反应来制取硅酸，在加热条件下，二氧化硅与氢氧化钠、碳酸钠固体反应，故不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化，D项正确。
2．C。解析：用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原。
3．D。解析：在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g(1 mol)硅，均转移4 mol电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生的，D错误。
4．C。解析：二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；在高温时，二氧化硅能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由化学方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑，可知当生成2.24 L(标准状况)即0.1 mol气体时，得到0.05 mol 即1.4 g硅，故D错误。
5．D。解析：①②③反应前后元素化合价发生改变，故①②③发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g·mol－1，D错误。
6．C。解析：制备高纯硅的反应为H2＋SiHCl3Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行。装置Ⅰ的目的是制取氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的目的是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸；装置Ⅲ的目的是使SiHCl3汽化，与氢气充分混合，因此应在热水浴中加热，A项错误；实验时应先打开活塞K，通入氢气，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，B项不正确；硅不能与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，遇KSCN溶液变红，可以鉴定制得的硅中是否含有铁单质，C项正确；饱和食盐水与电石反应制备乙炔，反应迅速放出大量热且生成微溶的氢氧化钙，因此不能用启普发生器进行实验，D项错误。
7．B。解析：Si24是一种单质，A项错误；Si24是硅的一种同素异形体，B项正确；硅不与稀硫酸反应，C项错误；硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，D项错误。
8．D。解析：常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
考点二 无机非金属材料
1．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　)
A．这是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
2．下列关于材料的叙述中正确的是(　　)
A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料
C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以硅酸盐都不溶于水
D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
3．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(　　)
A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同
4．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程，下列说法正确的是(　　)
A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B．操作A与操作B完全相同
C．该流程中硅元素的化合价发生改变 D．反应器中发生的反应为氧化还原反应
5．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HNO3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．青石棉溶于足量的硝酸得到澄清溶液
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
6．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径约6～9 nm，在低于－183 ℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述错误的是(　　)
A．“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体 B．把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中能产生丁达尔效应
C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳单质 D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同
1．D。解析：水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
2．A。解析：钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料，所以B错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C错误；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，所以D错误。
3．B。解析：无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。
4．A。解析：A项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。
5．B。解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，青石棉是一种硅酸盐材料，A正确；青石棉中硅元素以硅酸根离子的形式存在，与硝酸反应时生成硅酸，不溶于水，B错误；硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正确；青石棉中含有二价铁，根据氧化还原反应中得失电子守恒，有关系式：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 mol青石棉能使1 mol硝酸被还原，故D正确。
6．D。解析：“碳纳米泡沫”的粒子直径为6～9 nm，分散到适当的溶剂中形成胶体，能产生丁达尔效应，B正确；“碳纳米泡沫”和金刚石互为同素异形体，化学性质相似，物理性质不同，D错误。
【课时达标训练】
1．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生
C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
2．由下列实验事实得出的结论正确的是(　　)
A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3可知，SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．由SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，碳的非金属性强于硅
C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3
D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物
3．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是(　　)
①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ ⑤SiO2＋3CSiC＋2CO↑
a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b．反应②中SiO2表现出氧化性
c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性酸酐的道理
e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A．ace B．bde C．cde D．ab
4．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是(　　)
选项 俗名 主要成分(化学式) 用途
A 石英 SiO2 集成电路板
B 纯碱 Na2CO3 制备玻璃
C 水玻璃 Na2SiO3 制备硅胶
D 铁红 Fe2O3 用作油漆和涂料
5．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)
容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)
容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl
A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．最好用过滤的方法分离Si和SiHCl3
C．反应①和②中HCl均作氧化剂 D．反应①和②不属于可逆反应
6．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　)
A．黏土是制砖瓦和水泥的主要原料 B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化
C．沙子的主要成分为硅酸盐 D．泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
7．科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　)
A．CO2是自然界碳循环中的重要物质 B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料 D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
8．平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20 ℃能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是(　　)
A．石墨烯是能导热的金属材料 B．铝合金是密度较低的金属材料
C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料 D．新型材料种类多、用途广
9．碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是(　　)
A．碳是构成有机化合物的主要元素
B．光合作用是将太阳能转化为化学能的过程
C．化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一
D．石油的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志
10．某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO，已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．实验开始时，先点燃酒精灯，后打开活塞K
B．b、c、f中试剂依次为氢氧化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液
C．装置e的作用是收集一氧化碳气体
D．用上述装置(另择试剂)可以制备氢气并探究其还原性
11．下列叙述正确的是(　　)
A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似
B．因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强
C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂
D．SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物
12．《青花瓷》中所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是(　　)
A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．易溶解于强酸和强碱
C．性质稳定，不易脱色 D．x＝6
13．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是(　　)
A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维
B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰
C．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料
D．硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2
14．工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是(　　)
(注：铝土矿中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3)
A．在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、CO2气体
B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应
C．在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2均只是还原产物
15．中华优秀传统文化涉及很多的化学知识。下列有关说法不正确的是(　　)
A．“自古书契多编以竹简，其用缣帛者(丝质品)谓之为纸”，这里的纸主要成分为纤维素
B．中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi4O10，可改写成BaO·CuO·4SiO2
C．东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞的描述：“……得火则飞，不见埃尘，将欲制之，黄芽为根。”这里的黄芽是指硫
D．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”。这里的瓦属于传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐
16．“直接空气捕获”技术能从空气中捕集CO2，原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．“直接空气捕获”技术涉及到复分解反应、化合反应、分解反应
B．工业上用氯气与澄清石灰水反应制备漂白粉
C．反应Ⅱ中碱性KOH＞Ca(OH)2，其原因是金属性K＞Ca
D．纳米Fe3O4能催化CO2与H2合成汽油，向氨水中加入FeCl2、FeCl3的混合溶液，加热可制得纳米Fe3O4，离子方程式为Fe2＋＋2Fe3＋＋8NH3·H2O===Fe3O4＋8NH＋4H2O
17．下列说法不正确的是(　　)
A．SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃
B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4
D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
18．化学与科技、生活密切相关。下列叙述正确的是(　　)
A．泰国银饰和土耳其彩瓷是“一带一路”沿线国家的特色产品，其主要成分均为金属材料
B．从石墨中剥离出的石墨烯薄片能导电，因此石墨烯是电解质
C．中国天眼FAST用到的高性能碳化硅是一种新型的有机高分子材料
D．国产客机大规模使用先进的材料铝锂合金，该合金密度小，强度高
19．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　　)
选项 操作及现象 溶液
A 通入CO2，溶液变浑浊 饱和Na2CO3溶液
B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液
C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液
D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 澄清石灰水
20．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．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiO＋CO2＋H2O===CO＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓
20．如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。
可供选择的试剂：A.盐酸　B．氢氧化钠溶液　C．氧气 D．水　E．二氧化碳
可选用的操作：①水洗　②加热　③高温灼烧　④过滤 ⑤结晶
粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作
(1) CaCO3(SiO2)
(2) NaCl(SiO2)
(3) SiO2(Fe2O3)
(4) SiO2(CaCO3)
(5) SiO2(NH4Cl)
21．写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：
(1)CO(CO2)：_______________________________ (2)CO2(CO)：______________________________
(3)CO2(O2)：_______________________________ (4)CO2(SO2)：_______________________________
(5)CO2(HCl)：______________________________
22．某实验小组设计了如图装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。
已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。
(1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是______________________________________________________
(2)装置B的作用是_____________________________________________________________
(3)装置C、D中所盛试剂分别为________、________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_________________________
(4)该装置的缺点是___________________________________________________________
(5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_______________________________________________________
23．高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图，回答下列问题：
已知：①流化床反应器的主反应：Si＋3HClSiHCl3＋H2；
②还原炉的主反应：SiHCl3＋H2Si＋3HCl；
③SiHCl3极易水解：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑。
(1)石英砂的主要成分为SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是________
A．Al B．Al2O3 C．CuO D．NaHCO3
SiO2还能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为____________
(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为____________。若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________
(3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是_______________________________________________________(答出两条即可)
(4)流化床反应器中除SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是__________________________________________
(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是_____________________________________
24．某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下：
(1)“硅胶”常用作________，也可以用作________的载体
(2)制备粗硅的方程式为____________________________________________________
(3)操作Ⅰ为______________，操作Ⅱ为__________
(4)操作Ⅲ，需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是______________________________________________
(5)溶液G用E酸化的方程式为__________________________________________________________
25．为了证明一氧化碳具有还原性，有人设计了下列实验：
(1)装置B中最适宜的试剂是________
(2)装置D中发生反应的化学方程式是___________________________
(3)必须用装置C吸收除去气体中水蒸气的理由是_______________________________________________
(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性，应在上图中装置________与________之间连接下列装置中的________
1．D。解析：反应②是在高温下进行的，CO2为气体，逸出可使平衡正向移动，促使反应继续进行，B项错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C项错误。
2．C。解析：SiO2是H2SiO3的酸酐，A错误；SiO2＋2CSi＋2CO↑，说明还原性C>Si，但不能比较非金属性，B错误；CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，说明酸性H2CO3> H2SiO3，C正确；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是其特殊性质，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物，D项错误。
3．B。解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a、c判断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断也正确。
4．A。解析：石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。
5．C。解析：该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用，A项正确；分离Si与SiHCl3可用过滤的方法，B项正确；反应②中HCl是生成物，是氧化产物，C项错误；反应①、②不在同一条件下进行，不是可逆反应，D项正确。
6．C。解析：由题目的“择取无沙黏土而为之”，说明黏土是制砖瓦和水泥的主要原料，选项A正确；“燃薪举火”是提供高温的环境，使黏土发生复杂的物理化学变化，选项B正确；沙子的主要成分为二氧化硅，选项 C错误；黏土中有一定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价铁，形成青瓦，选项D正确。
7．C。解析：含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界碳循环中的重要物质，故A正确；CO2加氢转化为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得电子，被还原，故B正确；CO2中C元素的化合价为＋4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误；CO2与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确。
8．A。解析：石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故A项错误；铝合金的密度较小，属于金属材料，故B项正确；碳纤维是由有机纤维经炭化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故C项正确；人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料、新的合金材料等，故D项正确。
9．D。解析：有机化合物一定含有碳元素，所以碳是构成有机化合物的主要元素，A正确；光合作用是绿色植物将二氧化碳和水合成葡萄糖和氧气的过程，是将太阳能转化为化学能的过程，B正确；化石燃料中含碳元素，化石燃料的大量燃烧产生大量二氧化碳气体，故化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一，C正确；乙烯的年产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志，D错误。
10．D。解析：实验开始时，需先打开活塞K，利用a中反应产生的CO2排尽装置内空气，避免点燃酒精灯时装置中的空气与锌粉反应，A项错误；a中制得的CO2中含有HCl和水蒸气，用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，B项错误；装置e作安全瓶，作用是防止装置f中的液体倒吸到硬质玻璃管中，C项错误；a装置适用于块状固体与液体反应，可以用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制备氢气，可将d装置中锌粒换成氧化铜来探究H2的还原性，D项正确。
11．C。解析：CO2的熔、沸点低，可溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者都是酸性氧化物，和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体，脱离反应体系，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3弱，B错；SiO2和HF反应是SiO2的特殊性质，不能说明SiO2是两性氧化物，D错。
12．B。解析：硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示BaO·CuO·2SiO2，故A正确；硅酸铜钡能稳定存在，说明不易溶解于强酸和强碱，故B错误；青花瓷能长期不褪色，说明硅酸铜钡性质稳定不易脱色，故C正确；硅酸铜钡中Ba为＋2价、Cu为＋2价、Si为＋4价、O为－2价，根据化合价代数和等于0，可知x＝6，故D正确。
13．D。解析：A项，晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，不正确；B项，玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，因为玻璃表面是光滑的，不正确；C项，陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不正确；D项，硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O · 2FeO · 3SiO2，正确。
14．C。解析：由铝土矿制备较高纯度Al，可用氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，过滤后通入CO2气体生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝可生成铝，电解时为降低熔点，可加入冰晶石，A错误；石英主要成分为二氧化硅，不是盐，与盐酸不反应，且玻璃也与盐酸不反应，B错误；粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑，反应中SiO2为氧化剂，C为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，C正确；黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2、FeO中CuO元素化合价降低，则Cu2S、FeO均是还原产物，SO2既是还原产物又是氧化产物，D错误。
15．A。解析：“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸”，缣帛是丝织品，蚕丝的主要成分是蛋白质，故A错误；硅酸盐改写成氧化物形式时：活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含氢元素的H2O写在最后，所以BaCuSi4O10用氧化物形式表示：BaO·CuO·4SiO2，故B正确；液态的金属汞，受热易变成汞蒸气，汞属于重金属，能使蛋白质变性，属于有毒物质，但常温下，能和硫反应生成硫化汞，从而防止其变成汞蒸气，黄芽指呈淡黄色的硫黄，故C正确；择取无沙黏土而为之得到“瓦”，是传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故D正确。
16．B。解析：反应Ⅰ、Ⅱ为复分解反应，反应Ⅲ为分解反应，反应Ⅳ为化合反应，A正确；Ca(OH)2溶解度较小，工业上用氯气与石灰乳反应制备漂白粉，B错误；金属性K＞Ca，则其最高价氧化物对应的水化物的碱性KOH＞Ca(OH)2，C正确；利用元素守恒、电荷守恒判断，该离子方程式正确，D正确。
17．D。解析：A项，SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃，正确；B项，向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，正确；C项，氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，正确；D项，硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英，错误。
18．D。解析：泰国银饰中的银为金属单质，属于金属材料，土耳其彩瓷的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，故A项错误；电解质是指在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，而从石墨中剥离出的石墨烯薄片属于单质，故B项错误；中国天眼FAST用到的碳化硅是一种新型的无机非金属材料，故C项错误；铝锂合金的密度较小，且其强度较高，可以大规模使用在国产客机上，故D项正确。
19．B。解析：由于相同温度下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失，B项错误；CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色，C项正确。
20．B。解析：硅与烧碱溶液反应时，H2O参与反应，Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。
20．(1)B　④　(2)D　④⑤　(3)A　④　(4)A　④　(5)②
解析：可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应；它受热不分解等性质选择。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵能受热分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
(4)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O(5)NH4ClNH3↑＋HCl↑
21．(1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶　
(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管　
(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管　
(4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶　
(5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
22．(1)要用N2将装置中的空气排尽，避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰
(2)作安全瓶，防止倒吸
(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si
(4)没有尾气吸收装置来吸收CO
(5)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性强于硅酸
解析：(1)碳与二氧化硅反应需在高温下进行，高温下，碳与空气中的氧气也能反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，则需要通入足够长时间的N2。(2)根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸。(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳，也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验是否有二氧化碳，D装置用来检验是否有一氧化碳，装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，且经检测两气体产物的物质的量相等，根据原子守恒可知，化学方程式为3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置来吸收CO。(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO2气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性：H2CO3＞H2SiO3。
23．(1)BD　　
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑　1∶2　
(3)防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸　
(4)各组分沸点相差较大　
(5)H2、HCl
解析：(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，故B符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故C不符合题意；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故D符合题意；SiO2还能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF，HF属于共价化合物，其电子式为。(2)二氧化硅与碳在高温下反应生成粗硅和CO，对应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，C元素化合价由0价降低为－4价，由0价升高为＋2价，C既是氧化剂又是还原剂，根据氧化还原规则，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)根据上述流程以及相关信息可知SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气，而空气中含有氧气和水蒸气，因此整个操作流程都需隔绝空气，原因是防止SiHCl3发生水解，防止硅被氧化，防止氢气与氧气反应而发生爆炸。(4)分馏或蒸馏主要是通过互溶液体混合物沸点不同进行物质分离的方法，因此分馏操作的理论依据是各组分沸点相差较大。(5)根据流程转化示意图分析可知上述操作流程中可以循环利用的物质是H2、HCl。
24．(1)干燥剂　催化剂
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑
(3)过滤　蒸发浓缩、冷却结晶
(4)防止镁离子水解
(5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
解析：(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。(2)工业制取粗硅的方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。(3)操作Ⅰ为过滤，操作Ⅱ为蒸发浓缩、冷却结晶。(4)MgCl2·6H2O加热脱水制得MgCl2，要在氯化氢气流中进行，氯化氢氛围是防止镁离子水解。(5)Na2SiO3与HCl反应，生成NaCl和H2SiO3。
25．(1)饱和NaHCO3溶液　
(2)CO2＋C2CO
(3)水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2，H2也能使CuO还原，不能证明CO具有还原性
(4)D　E　④
解析：该实验的原理为：先制取纯净、干燥的CO2，再用C将CO2还原为CO，利用CuO被还原且澄清石灰水变浑浊来检验CO的还原性。(1)装置B用来除去HCl，最适宜的试剂是饱和NaHCO3溶液。(2)装置D中发生反应的化学方程式是CO2＋C2CO。(3)水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2，H2也能使CuO还原，故不能证明CO具有还原性，所以必须用装置C除去气体中的水蒸气。(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性，应在上图中装置D与E之间连接装置④，以除去其中的CO2。