高考化学大一轮复习 4.1 无机非金属材料的主角 硅实效
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- 1 - 无机非金属材料的主角——硅
一、选择题：本大题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．[2013·合肥模拟]月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石 [CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]等，下列说法或分析不正确的是( )
A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿
B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2
C．橄榄石中铁为＋2价
D．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气
解析：根据辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]的化学式可知三者均属于硅酸盐矿，A正确。根据元素化合价不变的原则，将斜长石的化学式改写为氧化物的形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2，B不正确；根据化合价代数和为零，橄榄石中铁为＋2价，C正确。铁单质与氧气接触易被氧化，所以月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气的缘故，D正确。
答案：B
2．节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是( )
A．利用太阳能制氢
B．关停小火电企业
C．举行“地球一小时”熄灯活动
D．推广使用煤液化技术
解析：本题考查的知识点是化学与生产、二氧化碳与环境，旨在考查学生对社会、环境的关注程度。煤液化后燃烧仍然会产生二氧化碳，所以选D。
答案：D
3．下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是( )
A．＋4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应
B．单质在加热时都能与氧气反应
C．氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅两种元素都有能导电的单质
解析：A项，碳和硅的＋4价氧化物都是酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应；B项，碳和硅的单质在加热时都能与O2反应，生成氧化物；C项，SiO2不溶于水，不能生成硅酸；D项，石墨是导体，晶体硅是半导体，都能导电。
答案：C - 2 - 4．《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“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，近年代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)，下列关于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．性质稳定，不易脱色
C．易溶解于强酸和强碱
D．x等于6
解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定。不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2。A、B、D均正确。
答案：C
5．[2013·泰州模拟]将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是( )
A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3
C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2
解析：将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3=====△H2O＋SiO2,2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑，各反应物存在如下关系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述关系可知，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。
答案：A
6．月球上有丰富的绿柱石(绿宝石)矿藏，其主要化学成分为BenAl2(Si6O18)，用氧化物形式表示为nBeO·Al2O3·6SiO2，其n的值为( )
A．1 B．2
C．3 D．4
解析：方法一：利用BenAl2(Si6O18)化学式化合价代数和为零可求得n＝3。方法二：BenAl2(Si6O18)与nBeO·Al2O3·6SiO2为同种物质，根据氧原子守恒，也可求得n＝3。故答案为C。
答案：C
7．某氧化物X难溶于水，能与烧碱反应，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中能生成一种白色的胶状沉淀，则X是( )
A．SiO2 B．Al2O3
C．MgO D．P2O5 - 3 - 解析：MgO不能溶于烧碱，C项错误；Al(OH)3是两性氢氧化物，故少量NaAlO2溶液滴入盐酸中不能生成沉淀，B项错误；磷酸钠与盐酸反应得不到胶状沉淀，D项错误。
答案：A
8．[2014·河南南阳模拟]下列物质：①氢氟酸；②浓硫酸；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓硝酸，其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A．①②⑥ B．①②③④⑤⑥
C．①③④⑤ D．②③⑥
解析：SiO2与除氢氟酸以外的酸都不反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，①符合、②和⑥不符合；SiO2是酸性氧化物，能够与碱和碱性氧化物反应，③和⑤符合；高温下SiO2和Na2CO3能够反应，④符合。
答案：C
9．下列说法正确的是( )
A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO2=====高温2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性
B．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
C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2
D．由Na2CO3＋SiO2=====高温CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸
解析：依据元素周期律硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，A项错误；硅酸钠是一种黏合剂，B项错误；D项反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D项错误。
答案：C
10．[2014·浙江师大附中模拟]下列说法正确的是( )
A．工业制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石
B．刚玉、红宝石、蓝宝石主要成分是氧化铝
C．石英、硅石、水晶、珍珠、玛瑙主要成分都是SiO2
D．二氧化硅是酸性氧化物，能抗浓硫酸、浓硝酸的腐蚀，故能抗氢卤酸(HX)的腐蚀
解析：A项，工业制水泥的原料为石灰石和黏土，制玻璃的原料为纯碱、石灰石和石英，制陶瓷是以黏土为原料，不用石灰石；B项，刚玉的主要成分是氧化铝，红宝石、蓝宝石是含少量不同金属氧化物的优质刚玉；C项，石英、硅石、水晶、玛瑙主要成分都是SiO2，珍珠的主要成分是碳酸钙；D项，二氧化硅是酸性氧化物，能抗盐酸、浓硫酸、浓硝酸的腐蚀，但不能抗氢氟酸的腐蚀。
答案：B
二、非选择题：本大题共4小题，将答案填在题中横线上。 - 4 - 11．2010年5月15日，CCTV对“南澳一号”沉船的考古进行了两个小时的现场直播，从沉船中发现了大量宋代精美瓷器，体现了灿烂的中华文明。青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]，可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1 300℃左右一次烧成的釉可形成精美的青花瓷。
(1)下列说法正确的是________(填序号)。
A．高岭土分子中x＝2
B．钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液
C．烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化
D．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品
(2)在“南澳一号”考古直播过程中，需用高纯度SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。
①洗涤石英砂的目的是____________________________________。
②二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是________________。
③在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是__________
______________________________。
④工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制造粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1。下列说法正确的是________(填序号)。
A．SiC性质稳定，能用于制造抗高温水泥
B．制造粗硅时的反应为：
2SiO2＋5C=====高温 Si＋SiC＋4CO↑
C．在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的
D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维
解析：(1)选项A，根据化合价代数和等于零的原则，可得：6＋8－10－x＝0，解得x＝4。选项B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液。选项C，根据水泥制造过程可推测出 - 5 - 烧制青花瓷过程中发生了复杂的物理变化和化学变化。选项D，青花瓷、玻璃、水泥符合硅酸盐产品的特点，是硅酸盐产品。
(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分离。②SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子方程式。③将纯净的石英砂研磨后能增大物质的表面积，从而增大反应物与盐酸的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。
④选项A，根据SiC中元素的价态可知，SiC具有还原性，在高温下仍能在O2中燃烧生成SiO2和CO2，因此不能用于制造抗高温水泥。选项B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1∶1，根据原子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5C===Si＋SiC＋4CO↑。选项C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分离。选项D，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等。
答案：(1)CD
(2)①除去石英砂中的NaCl杂质
②SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O
③增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率 ④B
12．氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。
石英砂――→焦炭/高温①粗硅――→Cl2/723～773 K②
SiCl4粗――→精馏③SiCl4精――→NH3④SiNH24――→高温⑤氮化硅
其中—NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是
_______________________________________________________________。
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_______________________________。
(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________________________________。
