硅是一种化学元素,它的化学符号是Si,以下是化学届高考复习无机非金属硅专题训练,请练习。
一、选择题1.我国载人飞船再次升空,显示出我国航天技术已进入世界一流。飞船应用了许多尖端的合成材料。据报道我国科学家近年来研制出一种新型连续纤维增韧航空材料,其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是()。
A.它耐高温抗氧化
B.它比钢铁轻、硬,但质地较脆
C.它没有固定熔点
D.它是一种新型无机非金属材料
解析 航空材料的特点是质轻、高强度、耐高温抗氧化等高可靠性,故B错,A正确;复合材料属于混合物,没有固定的熔点,碳化硅、高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料,C、D正确。
答案 B
2.硅作为一种新型能源被广泛开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不正确的是()。
A.硅燃烧产物对环境产生的污染,容易得到有效控制
B.从Si(s)+O2(g)SiO2(s) H=-858.6 kJmol-1可知,硅燃烧放出的热量多
C.自然界中硅的储量丰富,可以从自然界直接获得单质硅
D.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料之一
解析 硅燃烧生成二氧化硅,二氧化硅不是气体,其污染容易得到有效控制;硅为固体燃料,化学性质不活泼,运输、贮存比较容易且又安全;硅在自然界中无单质形式,只有化合物,所以C是错误的。
答案 C.下列说法正确的是()
A.光导纤维的主要成分是硅
B.常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃
C.制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英
D.实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液
解析A项,光导纤维的主要成分是二氧化硅,不正确;C项,制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英,不正确;D项,保存氢氧化钠溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶,因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶,时间长了会打不开瓶塞,不正确。
答案B
4.绿泥石的组成可表示为Al4Si4Ox(OH)y,其中x、y分别为()
A.10 8 B.7 10
C.8 10 D.9 7
解析据化学式中各元素化合价的代数和为0可知:(+3)4+(+4)4+(-2)x+(-2+1)y=0,则有2x+y=28。将各选项中x、y的值代入验证,只有A项符合。
答案A
5.硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是()。
A.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料
B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
C.反应:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2中,Si为还原剂,NaOH和H2O为氧化剂
D.硅能与氢氟酸反应,则硅可以与盐酸反应
解析 粗硅提纯涉及的反应:Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl都是氧化还原反应,B错误;硅与氢氧化钠溶液反应中NaOH既不是氧化剂,也不是还原剂,只是反应物,起氧化作用的是水,C错误;硅能与氢氟酸反应,但不能与盐酸反应,D错误。
答案 A
.下列说法正确的是()
A.CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在
B.检验红砖中的氧化铁成分,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴即可
C.在粗硅的制取中,2C+SiO2Si+2CO硅被还原,所以硅的非金属性比碳强
D.用SiO2制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后通CO2
解析A选项中NO易被空气氧化,A错误;B选项中KSCN溶液变红色只能说明红砖中含有+3价的铁,并不能说明铁以氧化铁形式存在,B错误;C选项通过该反应可判断还原性CSi,但实际上非金属性:CSi,C错误;D选项正确。
答案D
7.有一粗硅,含杂质铁,取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的H2,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2)()。
A.物质的量之比为:1∶1 B.物质的量之比为1∶2
C.质量之比为4∶1 D.质量之比为2∶1
解析 粗硅与盐酸反应是其中的Fe与盐酸反应:Fe+2HCl===FeCl2+H2,粗硅与碱反应是其中的硅与碱液反应:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2。因放出等量H2,则Fe与Si的物质的量之比为2∶1,质量之比为4∶1。
答案 C
二、非选择题
.氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得:________SiO2+________C+________N2________Si3N4+________CO。
根据题意完成下列各题:
(1)配平上述化学反应方程式。
(2)为了保证石英和焦炭尽可能多的转化,氮气要适当过量。某次反应用了20 mol氮气,反应生成了5 mol一氧化碳,则反应中转移电子数为________NA,此时混合气体的平均相对分子质量是________。
(3)分析反应可推测碳、氮气的氧化性:C________N2(填=)。
(4)氮化硅陶瓷的机械强度高,硬度接近于刚玉(Al2O3),热稳定性好,化学性质稳定。以下用途正确的是________。
A.可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等热工设备
B.在电子工业上制成耐高温的电的良导体
C.研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机
D.氮化硅陶瓷的开发,将受到资源的限制,发展前途暗淡
解析(2) 1 mol转移2 mol e-,故生成5 mol CO共转移10 mol e-,此时体系中的气体是CO和剩余的N2,其相对分子质量都是28,故平均相对分子质量是28。
(3)在该反应中,碳为还原剂,N2为氧化剂,故氧化性N2C。
答案(1)3 6 2 1 6 (2)10 28
(3) (4)AC
9.如图所示物质的转化关系中,A是一种固体单质,E是一种白色沉淀。
请回答下列问题:
(1)B的化学式是________,目前B已被用作________的主要原料。
(2)B和a溶液反应的离子方程式是_________________________________。
(3)A和a溶液反应的离子方程式是__________________________________。
(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E,则E可能是硅酸或氯化银,若E是氯化银,则C是硝酸银,A为银,则根据已有知识,银可以与硝酸反应生成硝酸银,而银与硝酸反应能生成三种产物,不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸,则C为硅酸盐,A为硅,a溶液为强碱的水溶液,进一步推出B为二氧化硅。
答案 ()(1)SiO2 光导纤维 (2)SiO2+2OH-===SiO+H2O (3)Si+2OH-+H2O===SiO+2H2
(4)SiO+2H+===H2SiO3
10.含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)在元素周期表中,A位于________族,与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________,A与B在原子的电子层结构上的相同点是_______________________________________________________。
(2)易与C发生化学反应的酸是________,反应的化学方程式是________________。
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。
①分别写出生成D和F的化学反应方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中不可选用的是()
A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________。
解析 (1)A的单质可作半导体材料,可知A为Si,位于ⅣA族,与之同族且相对原子质量较小的是碳元素,两者共同点是最外层均有4个电子。(2)C为SiO2,易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。(3)SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3(D)和CO2(E),Al2O3高温下也与碱性物质反应。(4)不论CaCO3过量与否,生成的CO2由CaCO3决定,由关系式CaCO3~CO2得:=,解得m(CaCO3)=50 g。混合物中石灰石的质量分数为:100%=50%。
答案 (1)ⅣA最外层均有4个电子
(2)氢氟酸 SiO2+4HF===SiF4+2H2O
(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2
Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3
②ABC (4)50%
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