通用版高考化学一轮复习课时突破练18 硅 无机非金属材料
文档属性
| 名称 | 通用版高考化学一轮复习课时突破练18 硅 无机非金属材料 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 501.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-10-13 08:58:17 | ||
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文档简介
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通用版高考化学一轮复习
课时突破练18 硅 无机非金属材料
必备知识基础练
1.(2024·广东广州一模)馆藏文物记载着中华文明的灿烂成就。下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
四羊方尊青铜礼器 陶熏炉
金漆木雕如意 船纹铜提筒
2.(2024·广西南宁二中、柳铁一中联考)“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句,描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品,下列有关说法中正确的是( )
A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
3.(2024·重庆江津期初联考)下列有关硅及其化合物的说法中不正确的是( )
A.在粗硅的提取中发生反应:2C+SiO22CO↑+Si,硅元素被还原
B.Si和SiO2均能与NaOH溶液反应生成硅酸钠
C.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,再通入CO2
D.由Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性强于碳酸
4.(2024·辽宁抚顺六校联考)碳纳米管可看做多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10~20 nm的中空管状结构,下列说法错误的是( )
(石墨烯)
(碳纳米管)
A.石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
B.石墨烯中只存在非极性键
C.碳纳米管是一种胶体
D.石墨烯可用于制造超级电容、电池等
5.(2024·重庆渝北中学模拟)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由石英砂(SiO2)制纯硅过程如下:SiO2Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)。下列叙述错误的是( )
A.生成粗硅的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑
B.上述流程中的化学反应均为氧化还原反应
C.气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏
D.H2还原SiCl4时,生成的两种产物分别为固态和气态,容易分离
关键能力提升练
6.(2024·山西怀仁模拟)某小组模拟工业上用SiHCl3与H2在1 357 K的条件下制备高纯硅,实验装置如下图所示(加热及夹持装置略去)。
已知:①SiHCl3的沸点为33.0 ℃,易溶于有机溶剂,能与H2O剧烈反应,在空气中易被氧化;②CaCl2+xCH3CH2OHCaCl2·xCH3CH2OH。下列说法错误的是( )
A.装置B中的试剂是碱石灰
B.实验过程中应先打开活塞K1,再加热石英管
C.装置D中反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl
D.装置E中CCl4的作用是防倒吸和吸收多余的SiHCl3
7.(2024·吉林省名校联盟联考)SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质。下列说法正确的是 ( )
A.图中所有反应都不属于氧化还原反应
B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导纤维
C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D.普通玻璃是由纯碱、黏土和石英制成,没有固定的熔点
8.(2024·湖南衡阳三校联考)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+H2OCO2+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: 。
9.(2024·浙江湖州二模)氮化硅(Si3N4)具有高强度、低密度、耐高温的特性,有“结构陶瓷之王”的美称。科研人员采用氨解法制备氮化硅。
Ⅰ.制备流程:SiCl4(l)Si(NH)2(s)Si3N4(s)
已知:①SiCl4在潮湿的空气中极易水解;Si(NH)2遇水生成二氧化硅和氨,不稳定易被氧化;
②NH3沸点-33.5 ℃,熔点-77.75 ℃,800 ℃以上会分解;正己烷(作反应溶剂)沸点69 ℃,熔点-95 ℃。
Ⅱ.实验装置如图:
氮化硅前驱体的制备:
氮化硅的制备:
(1)仪器X的名称是 。
(2)完善虚线框内的装置顺序: D。
(3)写出流程(Ⅱ)中生成Si3N4的化学方程式: 。
(4)下列说法正确的是 。
A.仪器X的主要作用为冷凝回流
B.已知NH4Cl可溶于液氨,采用液氨多次洗涤Si(NH)2的方法可去除杂质NH4Cl
C.装置D可选用冰水混合物做冷却剂
D.F中所装的液体为浓硫酸,D装置中有一处需要改进
(5)经测定,氨解法制备所得的Si3N4晶体中含有碳杂质,请分析原因: 。
(6)电位滴定法测定Cl-含量:称取1.000 g试样,加入40 mL水,在恒温加热磁力搅拌器上溶解,过滤、洗涤;再向其中加入22 mL乙醇、4滴硝酸,用0.001 0 mol·L-1硝酸银标准溶液滴定,恰好完全反应时消耗硝酸银溶液的体积为a mL。另取40 mL水重复上述实验,消耗硝酸银溶液体积为b mL,请列出样品中杂质Cl-含量的表达式: mg·g-1。
参考答案
1.B 解析 四羊方尊青铜礼器是由金属材料青铜制成,A错误;陶熏炉是由无机非金属材料硅酸盐制成,B正确;金漆木雕如意是由主要成分为纤维素的木质材料制成,C错误;船纹铜提筒由金属材料铜合金制成,D错误。
2.C 解析 陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品,A错误;纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B错误;硅酸盐制品性质稳定、熔点高,C正确;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,D错误。
3.D 解析 该反应中,SiO2中Si得电子被还原,A正确;Si与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气,SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,B正确;二氧化硅无法直接与水反应生成硅酸,因此先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,硅酸钠溶液再与二氧化碳反应生成硅酸,C正确;该反应的条件为高温,且向硅酸钠溶液中通入二氧化碳生成硅酸,可知碳酸酸性强于硅酸,D错误。
4.C 解析 同素异形体是同种元素组成的单质,石墨烯和碳纳米管互为同素异形体,A正确;石墨烯中只存在碳碳键,属于非极性键,B正确;碳纳米管是碳单质,为纯净物,不是胶体,C错误;石墨烯的电阻率低,热导率高,具有很高的强度,可用于制造超级电容、电池等,D正确。
5.A 解析 SiO2和焦炭在高温下反应生成Si和CO,化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,A错误;SiO2转化为Si(粗),硅元素的化合价从+4价降低到0价,Si(粗)转化为SiCl4,硅元素的化合价从0价升高到+4价,SiCl4(纯)转化为Si(纯),硅元素的化合价从+4价降低到0价,上述流程中化合价均有变化,化学反应均为氧化还原反应,B正确;四氯化硅沸点低,通过冰水装置冷却能使四氯化硅冷却为液体,气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏,C正确;H2还原SiCl4时,生成的两种产物分别为硅和氯化氢,硅为固态,氯化氢为气态,容易分离,D正确。
6.A 解析 装置B中盛有无水氯化钙,用于吸收挥发的乙醇,防止干扰反应,A错误;为防止氢气与氧气在加热条件下混合发生危险,应先打开活塞K1,排尽装置中的空气,再加热石英管,B正确;装置D中发生的反应为氢气与三氯硅烷在加热条件下反应生成硅和氯化氢,化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl,C正确;装置E中四氯化碳和水用于吸收未反应的三氯硅烷和反应生成的氯化氢,同时防止极易溶于水的氯化氢与水接触产生倒吸,D正确。
7.C 解析 SiO2和C、Si和Cl2、SiCl4和H2的反应都是氧化还原反应,A错误;制造光导纤维的材料是SiO2,不属于硅酸盐,B错误;CaCO3与盐酸反应生成易溶于水的CaCl2,SiO2不与盐酸反应,C正确;普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为主要原料制成,不使用黏土,其主要成分是CaSiO3、Na2SiO3和SiO2,属于混合物,没有固定的熔点,D错误。
8.答案 (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,故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。
9.答案 (1)球形冷凝管
(2)C B A
(3)3Si(NH)2Si3N4+2NH3↑
(4)ABD
(5)少部分吸附在Si(NH)2表面的正己烷在Si(NH)2热解缩聚过程中夹杂在其中,最后随着高温加热转变为C杂质
(6)3.55(a-b)×10-2
解析 装置C制取氨气,B中为碱石灰,干燥氨气,通过A液体石蜡,作用是通过观察气泡,判断NH3的通入速率,通入D制取Si(NH)2,再加热Si(NH)2得到Si3N4。
(4)仪器X的主要作用为冷凝回流,A正确;NH4Cl可溶于液氨,采用液氨多次洗涤Si(NH)2的方法可去除杂质NH4Cl,B正确;冰水混合物温度无法达到-40 ℃,C错误;F中所装的液体为浓硫酸,吸收氨气,防止空气污染,D装置球形冷凝管上方需要连接干燥管,防止空气中水蒸气进入三颈烧瓶,使SiCl4水解,使Si(NH)2与水反应,D正确。
(5)少部分吸附在Si(NH)2表面的正己烷在Si(NH)2热解缩聚过程中夹杂在其中,最后随着高温加热转变为C杂质。
(6)根据关系式Cl-~AgNO3~AgCl可知,n(Cl-)=n(AgNO3)=0.001 0 mol·L-1×(a-b)×10-3 L=(a-b)×10-6 mol,m(Cl-)=(a-b)×10-6 mol×35.5 g·mol-1=3.55×10-5(a-b) g=3.55×10-2(a-b) mg,故样品中杂质Cl-含量的表达式为=3.55(a-b)×10-2 mg·g-1。
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课时突破练18 硅 无机非金属材料
必备知识基础练
1.(2024·广东广州一模)馆藏文物记载着中华文明的灿烂成就。下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
四羊方尊青铜礼器 陶熏炉
金漆木雕如意 船纹铜提筒
2.(2024·广西南宁二中、柳铁一中联考)“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句,描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品,下列有关说法中正确的是( )
A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品
B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英
C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
3.(2024·重庆江津期初联考)下列有关硅及其化合物的说法中不正确的是( )
A.在粗硅的提取中发生反应:2C+SiO22CO↑+Si,硅元素被还原
B.Si和SiO2均能与NaOH溶液反应生成硅酸钠
C.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,再通入CO2
D.由Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性强于碳酸
4.(2024·辽宁抚顺六校联考)碳纳米管可看做多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10~20 nm的中空管状结构,下列说法错误的是( )
(石墨烯)
(碳纳米管)
A.石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
B.石墨烯中只存在非极性键
C.碳纳米管是一种胶体
D.石墨烯可用于制造超级电容、电池等
5.(2024·重庆渝北中学模拟)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由石英砂(SiO2)制纯硅过程如下:SiO2Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)。下列叙述错误的是( )
A.生成粗硅的化学方程式为SiO2+CSi+CO2↑
B.上述流程中的化学反应均为氧化还原反应
C.气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏
D.H2还原SiCl4时,生成的两种产物分别为固态和气态,容易分离
关键能力提升练
6.(2024·山西怀仁模拟)某小组模拟工业上用SiHCl3与H2在1 357 K的条件下制备高纯硅,实验装置如下图所示(加热及夹持装置略去)。
已知:①SiHCl3的沸点为33.0 ℃,易溶于有机溶剂,能与H2O剧烈反应,在空气中易被氧化;②CaCl2+xCH3CH2OHCaCl2·xCH3CH2OH。下列说法错误的是( )
A.装置B中的试剂是碱石灰
B.实验过程中应先打开活塞K1,再加热石英管
C.装置D中反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl
D.装置E中CCl4的作用是防倒吸和吸收多余的SiHCl3
7.(2024·吉林省名校联盟联考)SiO2是一种化工原料,可以制备一系列物质。下列说法正确的是 ( )
A.图中所有反应都不属于氧化还原反应
B.硅酸盐的化学性质稳定,常用于制造光导纤维
C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D.普通玻璃是由纯碱、黏土和石英制成,没有固定的熔点
8.(2024·湖南衡阳三校联考)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+H2OCO2+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: 。
9.(2024·浙江湖州二模)氮化硅(Si3N4)具有高强度、低密度、耐高温的特性,有“结构陶瓷之王”的美称。科研人员采用氨解法制备氮化硅。
Ⅰ.制备流程:SiCl4(l)Si(NH)2(s)Si3N4(s)
已知:①SiCl4在潮湿的空气中极易水解;Si(NH)2遇水生成二氧化硅和氨,不稳定易被氧化;
②NH3沸点-33.5 ℃,熔点-77.75 ℃,800 ℃以上会分解;正己烷(作反应溶剂)沸点69 ℃,熔点-95 ℃。
Ⅱ.实验装置如图:
氮化硅前驱体的制备:
氮化硅的制备:
(1)仪器X的名称是 。
(2)完善虚线框内的装置顺序: D。
(3)写出流程(Ⅱ)中生成Si3N4的化学方程式: 。
(4)下列说法正确的是 。
A.仪器X的主要作用为冷凝回流
B.已知NH4Cl可溶于液氨,采用液氨多次洗涤Si(NH)2的方法可去除杂质NH4Cl
C.装置D可选用冰水混合物做冷却剂
D.F中所装的液体为浓硫酸,D装置中有一处需要改进
(5)经测定,氨解法制备所得的Si3N4晶体中含有碳杂质,请分析原因: 。
(6)电位滴定法测定Cl-含量:称取1.000 g试样,加入40 mL水,在恒温加热磁力搅拌器上溶解,过滤、洗涤;再向其中加入22 mL乙醇、4滴硝酸,用0.001 0 mol·L-1硝酸银标准溶液滴定,恰好完全反应时消耗硝酸银溶液的体积为a mL。另取40 mL水重复上述实验,消耗硝酸银溶液体积为b mL,请列出样品中杂质Cl-含量的表达式: mg·g-1。
参考答案
1.B 解析 四羊方尊青铜礼器是由金属材料青铜制成,A错误;陶熏炉是由无机非金属材料硅酸盐制成,B正确;金漆木雕如意是由主要成分为纤维素的木质材料制成,C错误;船纹铜提筒由金属材料铜合金制成,D错误。
2.C 解析 陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品,A错误;纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B错误;硅酸盐制品性质稳定、熔点高,C正确;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,D错误。
3.D 解析 该反应中,SiO2中Si得电子被还原,A正确;Si与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气,SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,B正确;二氧化硅无法直接与水反应生成硅酸,因此先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,硅酸钠溶液再与二氧化碳反应生成硅酸,C正确;该反应的条件为高温,且向硅酸钠溶液中通入二氧化碳生成硅酸,可知碳酸酸性强于硅酸,D错误。
4.C 解析 同素异形体是同种元素组成的单质,石墨烯和碳纳米管互为同素异形体,A正确;石墨烯中只存在碳碳键,属于非极性键,B正确;碳纳米管是碳单质,为纯净物,不是胶体,C错误;石墨烯的电阻率低,热导率高,具有很高的强度,可用于制造超级电容、电池等,D正确。
5.A 解析 SiO2和焦炭在高温下反应生成Si和CO,化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,A错误;SiO2转化为Si(粗),硅元素的化合价从+4价降低到0价,Si(粗)转化为SiCl4,硅元素的化合价从0价升高到+4价,SiCl4(纯)转化为Si(纯),硅元素的化合价从+4价降低到0价,上述流程中化合价均有变化,化学反应均为氧化还原反应,B正确;四氯化硅沸点低,通过冰水装置冷却能使四氯化硅冷却为液体,气态SiCl4中混有杂质元素的氯化物,提纯的方法是冷凝成液态后蒸馏,C正确;H2还原SiCl4时,生成的两种产物分别为硅和氯化氢,硅为固态,氯化氢为气态,容易分离,D正确。
6.A 解析 装置B中盛有无水氯化钙,用于吸收挥发的乙醇,防止干扰反应,A错误;为防止氢气与氧气在加热条件下混合发生危险,应先打开活塞K1,排尽装置中的空气,再加热石英管,B正确;装置D中发生的反应为氢气与三氯硅烷在加热条件下反应生成硅和氯化氢,化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl,C正确;装置E中四氯化碳和水用于吸收未反应的三氯硅烷和反应生成的氯化氢,同时防止极易溶于水的氯化氢与水接触产生倒吸,D正确。
7.C 解析 SiO2和C、Si和Cl2、SiCl4和H2的反应都是氧化还原反应,A错误;制造光导纤维的材料是SiO2,不属于硅酸盐,B错误;CaCO3与盐酸反应生成易溶于水的CaCl2,SiO2不与盐酸反应,C正确;普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为主要原料制成,不使用黏土,其主要成分是CaSiO3、Na2SiO3和SiO2,属于混合物,没有固定的熔点,D错误。
8.答案 (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,故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。
9.答案 (1)球形冷凝管
(2)C B A
(3)3Si(NH)2Si3N4+2NH3↑
(4)ABD
(5)少部分吸附在Si(NH)2表面的正己烷在Si(NH)2热解缩聚过程中夹杂在其中,最后随着高温加热转变为C杂质
(6)3.55(a-b)×10-2
解析 装置C制取氨气,B中为碱石灰,干燥氨气,通过A液体石蜡,作用是通过观察气泡,判断NH3的通入速率,通入D制取Si(NH)2,再加热Si(NH)2得到Si3N4。
(4)仪器X的主要作用为冷凝回流,A正确;NH4Cl可溶于液氨,采用液氨多次洗涤Si(NH)2的方法可去除杂质NH4Cl,B正确;冰水混合物温度无法达到-40 ℃,C错误;F中所装的液体为浓硫酸,吸收氨气,防止空气污染,D装置球形冷凝管上方需要连接干燥管,防止空气中水蒸气进入三颈烧瓶,使SiCl4水解,使Si(NH)2与水反应,D正确。
(5)少部分吸附在Si(NH)2表面的正己烷在Si(NH)2热解缩聚过程中夹杂在其中,最后随着高温加热转变为C杂质。
(6)根据关系式Cl-~AgNO3~AgCl可知,n(Cl-)=n(AgNO3)=0.001 0 mol·L-1×(a-b)×10-3 L=(a-b)×10-6 mol,m(Cl-)=(a-b)×10-6 mol×35.5 g·mol-1=3.55×10-5(a-b) g=3.55×10-2(a-b) mg,故样品中杂质Cl-含量的表达式为=3.55(a-b)×10-2 mg·g-1。
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