1、第四章 非金属及其化合物课时1 碳、硅及其化合物(时间：45分钟分值：100分)一、选择题(本题共10个小题，每题6分，共60分，每个小题只有一个选项符合题意。)12013年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具有质轻、高强度、耐高温、抗氧化等性能，又由题中信息可知，该材料具有一定的韧性，故B错，A正确；复合材料
2、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B2(2013广东四校联考)材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是 ()。材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅解析A项中金刚石是碳的一种单质。答案A3下列叙述正确的是 ()。A高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比 碳酸强B陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳解析二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO
3、3SiO2Na2SiO3CO2，但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为CO2不断逸出，而促使了反应向右进行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应；石灰抺墙的硬化过程是因为发生了反应CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬。答案D4硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是 ()。A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D二氧化硅为立体网状结构，其晶体中
4、硅原子和硅氧单键的个数之比为12解析二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键的个数之比为14，故D错误。答案D5在浓硝酸水浓硫酸氢氟酸氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是 ()。A BC D解析硅能与F2、HF、强碱在常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。答案C6(2013石家庄部分学校联考)下列说法正确的是 ()。A高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应BCO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是34C现代海战通过喷放液体SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是N
5、H4ClD从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，没有发生氧化还原反应解析玻璃的主要成分是SiO2，高温下与C(碳)反应，A错误；反应中CO2作氧化剂，Na作还原剂，根据化合价升降值相等的原则，作为氧化剂的CO2与作为还原剂的Na的物质的量之比为14，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与液氨反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，一定发生氧化还原反应，D错误。答案C7(2013陕西质检)下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是 ()。A都是共价化合物BSiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C都能溶于水且与水反应生成相应的酸D都是酸性氧化物，都能与强碱
6、溶液反应解析SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不能与水反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。答案C8(2013福州质检)寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O34SiO2H2O，下列观点不正确的是 ()。A寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触B寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质解析根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A对；寿山石中含有不同形态的A
7、l2O3，造成其色彩丰富，B对；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C错；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D对。答案C9将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是 ()。解析CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判
8、断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此应是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。答案D10用如图装置来分离CO2和CO混合气体并干燥，图中a、c、d为止水夹，b为分液漏斗活塞，通过Y形管和止水夹分别接两个球胆，现装置内空气已排尽，为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的试剂为 ()。甲乙丙A饱和NaHCO3溶液12 molL1盐酸18.4 molL1 H2SO4B饱和Na2CO3溶液2 molL1 H2SO4饱和NaOH溶液C饱和NaOH溶液2 molL1 H2SO418.4 molL1
9、H2SO4D18.4 molL1 H2SO4饱和NaOH溶液18.4 molL1 H2SO4解析分离CO2和CO应该先把CO2吸收，干燥后用一个球胆收集CO，然后再用酸制出CO2，干燥后用另一个球胆收集，故丙装置中盛的一定是浓硫酸(18.4 molL1 H2SO4)，其中乙中的酸应选用2 molL1的硫酸，而不能选用盐酸，因为盐酸易挥发HCl气体而混进CO2中。另外，饱和NaHCO3溶液不能吸收CO2，用饱和Na2CO3溶液吸收CO2，再用酸制CO2时会改变CO2的量，且吸收效果不如饱和NaOH溶液，故选C。答案C二、非选择题(本题共4个小题，共40分)11(8分)如何除去下列各粉末状混合物中
10、的杂质(括号内为杂质)，请选用下面提供的试剂和操作，将标号填在表内。供选试剂：A.盐酸B烧碱溶液C氧气D水ECO2F不用其他试剂供选操作：加热加热熔融过滤结晶含杂质的物质所加试剂主要操作(1)SiO2(NaHCO3)(2)SiO2(CaCO3)(3)SiO2(Si)(4)NaCl(SiO2)解析(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法；(2)除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解，然后再过滤。(3)除去SiO2中的Si可用加热法：SiO2SiO2。(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水，所以除去NaCl中的SiO2可用过滤、结晶法。答案(1)D(2)A(3)C(4)D12(10分)(2
11、013厦门模拟)已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如下图所示的转化，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常情况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。请填空：(1)写出E的两种用途_、_。(2)反应的离子方程式为_。(3)反应的化学方程式是_。(4)反应的离子方程式是_。(5)写出一个由A生成H的置换反应方程式：_ _。解析由题中信息及转化关系可知A、B、C、D、E、F、G、H分别为：C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。答案(1)制光导纤维作建筑材料(或其他合理答案)(2)SiO22OH=SiO32H2O(3
12、)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O(4)SiO32CO2H2O=H2SiO3CO32(5)CH2O(g)COH2(合理即可)13(12分)纯碱、烧碱等是重要的化工原料。(1)利用上图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是_，若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是_ _。(2)向NaOH溶液中通入一定量CO2，结晶后得到白色固体，该白色固体的组成可能是ANaOH和Na2CO3；B._；C_；D._。(3)设计实验确定(2)中白色固体中存在A项中的阴离子：实验操作实验现象结论(1)取少量白色固体于试管
13、中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液(2)答案(1)水沿长导管由广口瓶进入烧瓶广口瓶中的长导管口有气泡产生(2)Na2CO3Na2CO3和NaHCO3NaHCO3(3)实验操作实验现象结论产生白色沉淀有CO32(2)过滤，取少量滤液于试管中，滴加酚酞滤液变红有OH14.(10分)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si3HClSiHCl3H2)；SiHCl3与过量的H2在1 1001 200 的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水剧烈反应，在空气中易自燃。请回答
14、：(1)第一步制取粗硅的化学反应方程式为_。(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 )中含有少量SiCl4(沸点57.6 )和HCl(沸点84.7 )，提纯SiHCl3采用的方法为_。(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：装置B中的试剂是_，装置C中的烧杯需要加热，目的是_。反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_ _，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_，装置D中发生反应的化学方程式是_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_。解析(3)因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，因此B中的试剂为浓H2SO4，且C烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快其与H2的反应速率。石英管中产生的物质应为硅，故D中有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 1001 200 ，此温度下普通的玻璃容易软化。因高温下H2与O2反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空气。答案(1)SiO22CSi2CO(2)分馏(或蒸馏)(3)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化有固体物质生成在题给反应温度下(1 1001 200 )，普通的玻璃会软化SiHCl3H2Si3HCl排尽装置中的空气