1、第2讲碳、硅及其化合物无机非金属材料一、单项选择题1.化学与人类社会的生产、生活有着密切联系。下列叙述中不正确的是()氧化铁钙钛矿太阳能电池SiO2超分子纳米管石墨烯发热服A.用作涂料B.化学能转化为电能C.无机非金属材料D.有电热转化性能答案BA项,氧化铁为红色,俗称铁红,难溶于水,常用作红色油漆和涂料;B项,钙钛矿太阳能电池可把太阳能转化为电能;C项,SiO2超分子纳米管属于无机非金属材料;D项,石墨烯发热服有电热转化性能。2.(2018扬州中学高三四模)化学与生活、人类生产、社会可持续发展密切相关,下列有关化学知识的说法错误的是()A.高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱
2、会“断路”B.我国发射“嫦娥三号”卫星所使用的碳纤维,是一种非金属材料C.氢氧化铁溶胶、水玻璃、淀粉溶液均具有丁达尔效应D.碳纳米管表面积大,可用作新型储氢材料答案CA项,光导纤维的主要原料是二氧化硅,可溶于强碱溶液,所以会“断路”,正确;B项,碳纤维属无机非金属材料,正确;C项,建筑上常用的水玻璃为硅酸钠的水溶液,不具有丁达尔效应,错误;D项,碳纳米管表面积大,可吸附氢气作新型储氢材料,正确。3.下列说法中正确的是()A.制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英 B.晶体硅可用于制作半导体材料 C.实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液 D.光导纤维的主要成分是硅答案BA项,制普通玻璃的主
3、要原料是纯碱、石灰石、石英,错误;B项正确;C项,玻璃中的二氧化硅与氢氧化钠反应生成有黏性的硅酸钠,会将瓶塞与试剂瓶黏在一起,所以实验室用带橡胶塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液,错误;D项,光导纤维的主要成分是二氧化硅,错误。4.下列说法中正确的是()A.石英玻璃和普通玻璃成分相同B.工艺师可用盐酸刻蚀玻璃制作工艺品C.由石英砂制备单晶硅不涉及氧化还原反应D.Si可用于信息存储,SiO2可用于光纤通信答案DA项,普通玻璃的主要成分是:二氧化硅、硅酸钠和硅酸钙,石英玻璃的成分主要为二氧化硅,二者成分不同,错误;B项,工艺师可用氢氟酸刻蚀玻璃制作工艺品,不能用盐酸,错误;C项,由石英砂制备单晶硅过程中,
4、硅元素的化合价发生变化,所以一定涉及氧化还原反应,错误;D项,硅是半导体材料,可用于信息存储,二氧化硅能用于制造光导纤维,正确。5.(2018南通如东期末)下列物质属于硅酸盐产品的是() A.金刚石B.保鲜膜C.青花瓷D.硬币答案CA项,金刚石是由碳元素组成的单质,不属于硅酸盐,错误;B项,保鲜膜的化学成分主要是聚乙烯,属于有机高分子材料中的塑料,不属于硅酸盐,错误;C项,青花瓷是用黏土烧制而来,青花瓷的主要成分为硅酸盐,正确;D项,硬币是由金属合金制成的而不是硅酸盐,错误。6.下列关于硅的说法不正确的是()A.硅元素是非金属元素,它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.晶体硅的导电性介于导体与绝
5、缘体之间,是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应D.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属单质发生反应答案CA项,晶体硅的结构与金刚石类似,它是灰黑色有金属光泽的非金属固体,正确; B项,硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置,所以晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,正确;C项,硅的化学性质不活泼,但常温下硅能和氢氟酸、氢氧化钠溶液等发生反应,错误;D项,加热到一定温度时,硅能与一些非金属单质、氧化物等发生反应,如硅能与氯气、氧气等非金属单质发生反应,正确。7.(2018无锡期末)石英砂(主要成分为SiO2)是一种常用的工业原料,其中常混有
6、少量碳酸钙。要除去石英砂中的少量碳酸钙,应采用的方法是()A.用水溶解后过滤分离B.用酒精灯加热C.用稀硫酸溶解后过滤分离D.用稀盐酸溶解后过滤分离答案DA项,二者都难溶于水,不能除杂,错误;B项,酒精灯加热,不能除杂,且高温下二者会发生反应,错误;C项,稀硫酸与碳酸钙反应会生成硫酸钙微溶物,除去碳酸钙又引入硫酸钙杂质,错误;D项,加稀盐酸溶解后,石英不反应,碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,过滤分离可除杂,正确。8.下列关于二氧化硅的说法中,正确的是()A.二氧化硅溶于水显酸性,所以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出
7、二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸 答案BA项,二氧化硅是酸性氧化物,但是二氧化硅不溶于水,不能和水反应生成硅酸,错误;B项正确;C项,二氧化硅在高温下与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的反应,属于用不挥发性的酸酐来制取挥发性的酸酐,所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据,错误;D项,二氧化硅可以与氢氟酸发生反应,错误。9. H2是一种化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法中正确的是()A.使用催化剂可以降低合成氨反应的活化能B.用澄清石灰水可以检验NaHCO3中是否混有Na2CO3C.由粗硅制高纯硅的反应类型依次为化合反应、置换反应D
8、.聚合物的链节为CH2CHCl答案AA项,使用催化剂可降低反应的活化能,正确;B项,氢氧化钙与碳酸钠、碳酸氢钠均能反应生成碳酸钙沉淀,不能用澄清石灰水检验碳酸氢钠中是否含有碳酸钠,错误;C项,HCl与粗硅的反应不是化合反应,错误;D项,CH2CHCl是CH2CHCl的单体,不是链节,错误。10.向一定浓度的下列物质的澄清溶液中通入过量的CO2气体,最后肯定没有沉淀生成的是()Ca(OH)2Na2CO3CaCl2Ca(ClO)2NaAlO2Na2SiO3A. B.C. D.答案A向Ca(OH)2、Ca(ClO)2溶液中分别通入过量的CO2,最终生成Ca(H
9、CO3)2,没有沉淀生成;向Na2CO3溶液中通入过量CO2,最终会析出NaHCO3晶体;CO2与CaCl2不反应;CO2与NaAlO2溶液反应产生Al(OH)3沉淀;CO2与Na2SiO3溶液反应产生H2SiO3沉淀。11.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、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高答案C图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应,SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与
10、H2的反应属于氧化还原反应,A错误;光导纤维的主要成分是SiO2,B错误;玻璃没有固定的熔点,D错误。12.蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验,首先将其溶于过量的盐酸中,过滤后,在所得的沉淀X和溶液Y中,分别加入NaOH溶液至过量。下列叙述不正确的是()A.沉淀X的成分是SiO2 B.将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液后过滤,可得到红色颜料Fe2O3C.在溶液Y中加入过量的NaOH溶液,过滤得到的沉淀的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2 D.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+答案BMgO、Al2O3、Fe2O3溶于过
11、量的盐酸,沉淀X的成分是SiO2,正确;B项,Al2O3、SiO2溶于NaOH溶液,过滤,可得到Fe2O3和MgO,错误;C项,Y中含MgCl2、AlCl3、FeCl3,加入过量的NaOH溶液,得沉淀Fe(OH)3和Mg(OH)2,正确;D项,MgO、Al2O3、Fe2O3溶于过量盐酸,阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+,正确。二、非选择题13.水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸
12、的目的是,还可使用代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为。(3)加氨水过程中加热的目的是。沉淀B的主要成分为、 (写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:MnO4-+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 molL-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为。答案(1)将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+H2O2(2)SiO2(或H2SiO3)SiO2+4HF SiF4+2H
13、2O(或H2SiO3+4HF SiF4+3H2O)(3)防止胶体生成,易沉淀分离Al(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%解析本题以物质转化流程为主线,考查Ca、Al、Fe、Mg、Si等元素及其化合物的相关知识。加入盐酸及氯化铵和硝酸后,只有SiO2不溶,故沉淀A为SiO2。滤液中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等离子,加入氨水调节pH至45时,Fe3+转化为Fe(OH)3,Al3+转化为Al(OH)3,故沉淀B主要为Fe(OH)3、Al(OH)3。(1)加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+,还可以用H2O2代替硝酸。(2)SiO2可以溶于氢氟酸,反应方程式为4
14、HF+SiO2 SiF4+2H2O。(3)加入氨水时加热可以促进Fe3+、Al3+等水解,形成沉淀,沉淀B主要为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)配平方程式可得对应关系式:2KMnO45H2C2O45CaC2O45Ca2+2 mol540 g0.050 036.0010-3 molm(Ca2+)m(Ca2+)=0.180 g故(Ca2+)=0.180 g0.400 g100%=45.0%。14.研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO3-占95%。写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式:。(2)在海洋碳循环中,
15、通过如图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式:。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:+ (CH2O)x+x18O2+xH2O。(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳,可采用如下方法:气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x molL-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度=molL-1。(4)利用下图所
16、示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理: 。用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是 。答案(1)CO2+H2O H2CO3、H2CO3 H+HCO3-(2)2HCO3-+Ca2+ CaCO3+CO2+H2OxCO22xH218O(3)xyz(4)a室:2H2O-4e- 4H+O2,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:H+HCO3- CO2+H2Oc室的反应:2H2O+2e- 2OH-+H2,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH解析(3)向盛有海水的装置中通入N2应长进短出,酸化海水应用难挥发的H2SO4。由NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O可以看出,n(NaHCO3)=n(HCl),c(C)=n(NaHCO3)V(海水)=xmolL-1y10-3Lz10-3L=xyz molL-1。(4)a室为阳极室,H2O放电生成的H+可通过阳离子膜进入b室与HCO3-反应产生CO2;c室为阴极室,H2O放电生成OH-使c室溶液呈碱性,故用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH后,再将其排回大海。