1、第四单元 非金属及其化合物第1讲 无机非金属材料的主角硅随堂演练巩固1.2011年11月3日”神舟八号”与”天宫一号”首次交会对接,为中国航天第三步建设空间站做准备。下列说法错误的是( ) A.”天宫一号”使用的太阳能电池板主要成分是硅 B.信息技术的硬件核心是芯片,芯片材料的主要成分是二氧化硅 C.”长征二号F”运载火箭外壳抗高温陶瓷是无机非金属材料 D.光导纤维是信息高速公路的骨架,其主要成分是石英 【解析】 芯片的材料是单晶硅,B错误。 【答案】 B 2.(2012广东龙川一中月考)下列对物质用途的描述中,错误的是( ) A.浓硫酸可用于干燥HCl、气体 B.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅
2、酸盐制品 C.硅是一种良好的半导体材料 D.三氧化二铝是一种较好的耐火材料 【解析】 水晶的成分是二氧化硅,不属于硅酸盐,B项错误;三氧化二铝的熔点非常高,可做耐火材料,D项正确。 【答案】 B 3.(2012河北三河一中阶段测试)昆仑玉主要成分是由”透闪石”和”阳起石”组成的纤维状微晶结合体,透闪石(Tremolite)的化学成分为。下列有关说法不正确的是( ) A.透闪石的化学式写成氧化物的形式为: B.透闪石的化学式写成硅酸盐的形式为: C.透闪石中Mg元素的质量分数是Ca元素质量分数的2倍 D.透闪石中还可能有少量的Al代替Mg,Na、K、Mn代替Ca、Mg等 【解析】 透闪石中Mg元
3、素的相对质量与Ca元素的相对质量之比为2,C项错误。 【答案】 C 4.下列各组物质中,满足如图物质一步转化关系的是 ( ) X Y Z A Na NaOH B Cu C C CO D Si 【解析】 A项中、B项中、D项中通过一步反应都难以实现;而C、CO、之间的转化是中学阶段重要的三角转化。 【答案】 C 5.(2012辽宁沈阳二中月考)有一种无机非金属化合物X,它的相对分子质量为140,是由两种元素组成的,其中硅元素的质量分数为60%,它可以由化合物Y(也含两种元素)与反应来制得,反应同时还生成HCl气体,试推断: (1)化合物X的化学式为 ; (2)上述反应由1 mol 和0.75 m
4、ol Y恰好完全反应,则Y的电子式为 。 (3)化合物X对空气中的氧气和水都不稳定,发生反应,产物中都有一种酸性氧化物,该酸性氧化物是工业上生产玻璃、水泥、陶瓷的主要原料,写出X与水反应的化学方程式: 。 【解析】 根据化学反应中原子守恒,Y中必含硅和氯元素,X中必含硅和氮元素,则可推出Y为。X分子中含有硅原子个数为:%/28=3,则X为。 【答案】 (2) 十 后作业夯基(时间:45分钟 满分:100分) 一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题意) 1.(2012河南南阳一中第二次模拟)开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是 (
5、) 硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 与金刚石互为同分异构体 A.B. C.D. 【解析】 水晶的成分为二氧化硅,错;制作光导纤维的原料为二氧化硅,错;与金刚石互为同素异形体,错。 【答案】 C 2.石头纸(Rich Mineral Paper,RMP)也叫石科纸,就是用磨成粉末的石头为主要原料,加上15%的聚乙烯和5%的胶合剂做成的。下列有关”石头纸”的说法错误的是( ) A.”石头纸”不宜在高温条件下生产 B.”石头纸”与普通纸张比较,不易燃烧 C.”石头
6、纸”能耐强酸与强碱的腐蚀 D.推广使用”石头纸”能达到保护森林和环保的目的 【解析】 碳酸钙受热易分解为氧化钙和二氧化碳,且不易燃烧,故A、B项正确;用碳酸钙代替植物纤维造纸有利于保护森林,D项正确;根据碳酸钙易与盐酸反应可知”石头纸”不能耐强酸腐蚀,C项错误。 【答案】 C 3.(2012山东潍坊寿光现代中学阶段测试)仅含碳、氧两种元素的气体中,碳和氧的质量之比为35,则该气体可能是 ( ) 由CO或单独组成的纯净物 由CO和共同组成的混合物 由CO和共同组成的混合物 由和共同组成的混合物 A.B.C.D. 【解析】 碳和氧的质量之比为35,则碳和氧的原子个数之比为5。 【答案】 B 4.下
7、列物质:氢氟酸;浓硫酸;烧碱溶液;固体;氧化钙;浓硝酸,其中在一定条件下能与反应的有( ) A.B.全部 C.D. 【解析】 与氢氟酸反应是其特性,不与其他酸反应;能与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水;在高温下能与和氧化钙反应。 【答案】 C 5.半导体工业中有一句行话:”从沙滩到用户”,即由制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是 ( ) A. Si+2CO B. C. D. Si+4HCl 【解析】 沙子的主要成分为由制得粗硅,再由粗硅制得单晶硅依次发生A、C、D选项所表示的化学反应。 【答案】 B 6.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
8、 B.粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C.反应: 中,Si为还原剂,NaOH和为氧化剂 D.硅酸盐可以写成氧化物的形式,因此硅酸盐实际上是以氧化物的形式存在的 【解析】 粗硅提纯涉及的反应: 、Si+4HCl都是氧化还原反应,故B错;硅与氢氧化钠溶液反应实际分两步:,其中反应为氧化还原反应,反应为非氧化还原反应,因此NaOH既不是氧化剂,也不是还原剂,只是反应物,起氧化作用的只是水,故C错;硅酸盐结构复杂,为方便起见采用氧化物形式表示,并不是以氧化物形式存在的,故D错。 【答案】 A 7. (2012安徽合肥一中高三段考)月球的矿产资源极为丰富,仅月面表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨,
9、月球上的主要矿物有辉石、斜长石 和橄榄石或等,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: 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】 斜长石的氧化物形式应表示为:。 【答案】 B 8.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与形成的球碳盐实验测知该物质属于离子晶体,具有良好的超导性。下列有关分析正确的是 ( ) A.中只有离子键 B.中碳元素显-3价 C.该晶体在熔融状态下能导电 D.与互为同素异形体 【解析】 中碳原子与碳原子之间以共价键结合,A错误;中显-3价,而不是碳
10、显-3价,B项错误;离子晶体在熔融状态下能导电,C项正确;同素异形体是指同种元素形成的不同单质,而为原子而不是单质,故与不互为同素异形体。 【答案】 C 9.(2012江苏海门一调)下列有关物质的性质、制取或应用等的说法中正确的是( ) A.用10%的盐酸蒸发浓缩获得30%的盐酸 B.水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 C.二氧化硫具有漂白性,与氯水混合使用效果更好 D.可利用丁达尔效应来区别淀粉溶液和氯化钠溶液 【解析】 氯化氢比水更易挥发,A项错误;水晶的成分为二氧化硅,不属于硅酸盐,B项错误;二氧化硫与氯气、水发生反应生成没有漂白性的盐酸和硫酸,C项错误。 【答案】 D 10.青石棉(
11、cricidolite)是一种致癌物质,是鹿特丹公约中受限制的46种化学品之一,其化学式为。青石棉用稀硝酸溶液处理时,还原产物只有NO,下列说法错误的是( ) A.青石棉是一种硅酸盐产品 B.青石棉中含有一定量的石英晶体 C.青石棉的化学组成可表示为: D.1 mol青石棉能将1 mol 还原 【解析】 硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称,故青石棉是一种硅酸盐产品。青石棉是一种纯净物,不可含有一定量的石英晶体。用氧化物形式表示复杂的硅酸盐的组成,具体方法为:遵循各元素种类和原子个数比不变的原则,分别写成氧化物的形式;氧化物一般按活泼金属氧化
12、物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、最后为水的顺序排列;氧化物之间用圆点隔开,各氧化物前面的化学计量数为整数。1 mol 跟硝酸反应时,失去3 mol电子,故能将1 mol 还原。因此A、C、D均正确。 【答案】 B 二、非选择题(本题包括4个小题,共50分) 11.(12分)某研究小组想利用高岭土其主要成分是研制新型的净水剂。试验程序如下: 其中滤液C就是欲求的净水剂。试回答下列问题: (1)写出混合物A、B 、滤液C和D的主要成分A: ;B: ;C: ;D: 。 (2)写出高岭土与纯碱熔融时发生反应的两个化学方程式为 。 (3)该试验中,熔融高岭土可以选用的坩埚有 。 A.玻璃坩埚 B.瓷坩埚
13、 C.铁坩埚 【解析】 从反应的流程图中看出,该净水剂的成分应为含铝化合物。结合碳酸钠在高温下可与二氧化硅反应的原理,推测碳酸钠同样在高温下也可与氧化铝反应得到偏铝酸钠,故混合物A中应含和。由于高岭土和纯碱混合,因此熔融时不能选用玻璃坩埚和瓷坩埚。 【答案】 (1)A:和 B: 、NaCl和H C: 、NaCl D：H ; (3)C 12.(12分)4A沸石是水合硅铝酸钠晶体,目前已经逐步取代了传统的洗涤剂助剂三聚磷酸钠(STPP),成功地解决了常规洗涤剂对水体的富营养化污染。4A沸石的化学式为，其基本结构单元为硅氧四面体和铝氧四面体。组成了空旷的笼状结构。如图:笼的主窗口有效孔径为0.4 n
14、m。请回答下列问题: (1)据报道:2005年5月的一天清晨,某地湖面上出现了奇怪的”景观”,上万条黄鳝笔直地”站”在水中喘粗气,吸引许多晨练的市民驻足观看。以下分析正确的是 。 A.近期该湖的水质可能发生了变化 B.水中氮磷成分增加,导致湖内水生藻类植物大量繁殖,水下溶解的氧气太少,黄鳝只有浮上水面”透口气” C.夜间湖内水生植物的呼吸作用,使得水中含氧量进一步下降,黄鳝浮上水面”透口气” D.清晨水面气压大,迫使黄鳝浮出水面吸气 (2)4A沸石可以用氧化物的形式表示为 。 (3)4A沸石可以看作是铝元素”置换”了硅酸盐中+4价硅而形成的铝硅酸盐。试从物质组成的电性上解释4A沸石中Al、Na
15、元素原子之比为11。 。 (4)4A沸石中的能有效地交换水中的而使水的沉淀物不致附着在织物上。则交换过程中与的个数比为 。 (5)根据4A沸石的空间结构特征,请再写出一个它的实际应用为 。 【解析】 物质的结构决定其性质,本题中该新物质具有特殊的空间笼状、多孔结构,联想活性炭具有疏松多孔的结构,那么它应具有强吸附性,则可用作催化剂的载体以及助洗剂。根据化合价相同的规则可以将4A沸石的化学式改写成氧化物形式;依据题意,该晶体可认为一定数量的正三价Al元素置换了硅酸盐晶体中的+4价Si元素而形成的铝硅酸盐晶体,为了保持电中性会伴随着引入同等数量的;4A沸石中的在交换水中的时,依据电荷守恒,可知与的
16、个数比为21。 【答案】 (1)ABC (3)+3价Al元素置换了硅酸盐晶体中的+4价Si元素而形成的铝硅酸盐晶体,为了保持电中性会伴随着引入同等数量的 (4)21 (5)催化剂的载体(或分子筛、脱色剂等合理答案) 13.(14分)某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物的成分进行研究。 (1)提出假设 该反应的气体产物是。 该反应的气体产物是CO。 该反应的气体产物是 。 (2)设计方案 如图所示,将一定量的氧化铁在氮气环境下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。 (3)查阅资料 氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠饱和溶液混合加热反应
17、制得氮气。 请写出该反应的离子方程式: 。 (4)实验步骤 按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20 g氧化铁、2.00 g炭粉混合均匀,放入48.48 g的硬质玻璃管中; 加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气; 停止通入后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊; 待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24 g; 过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00 g。 步骤、中都分别通入其作用分别为 。 (5)数据处理 试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式: 。 (6)实验优化 学习小组有同学认为应
18、对实验装置进一步完善。 甲同学认为:应将澄清石灰水换成溶液,其理由是 。 从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善: 。 【解析】 本题的测定原理:在排除了空气中氧气和二氧化碳干扰的情况下,测定氧化铁和炭粉加热后减少的质量(即为生成的CO和的质量),再通过足量石灰水生成的沉淀的质量求出生成的的质量,最后求出CO的质量。 m、CO)=48.48 g+3.20 g+2.00 g-52.24 g=1.44 g nn.02 mol n0.02 mol 生成的和CO的物质的量相等。 【答案】 (1)和CO的混合物 (4)步骤中是为了排除空气,步骤是为了赶出所有的确保被完全吸收 2F
19、e+CO (6)溶解度大,浓度大,使被吸收的更完全;MM称量时相对误差小 在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置 14.(12分)氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。已知硅的熔点是1 420 ,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)合成氮化硅的工艺主要流程如下: (1)净化和时,铜屑的作用是: ;硅胶的作用是 。 (2)在氮化炉中H=-727.5 开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度: ;体系中要通入适量的氢气是为了 。 (3)X可能是 (选填:”盐酸”“硝酸”“硫酸”“氢氟酸”)。 (4)如何说明氮
20、化硅产品已用水洗干净? 。 (5)用硅粉作硅源、叠氮化钠作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为: 。 【解析】 (1)在高温下硅易与氧气发生反应,根据信息,氮化硅在高温下易被氧气和水蒸气腐蚀,故在制取过程中必须将水蒸气除去,故在600 时用铜屑除去氧气,用硅胶除去水蒸气。 (3)氮化炉中可能引入了杂质铜,故采用硝酸来洗涤。 (4)根据(3)用硝酸洗涤,故可测洗涤液的pH来检验是否洗涤干净。 (5)此处”燃烧”并非物质在空气中燃烧,指硅粉与叠氮化钠发生的剧烈的发光发热的氧化还原反应。 【答案】 (1)除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气 (2)这是放热反应,防止局部过热,导致硅熔化熔合成团,阻碍与的接触 将体系中的氧气转化为水蒸气,而易被除去(若答将整个体系中空气排尽也可得分) (3)硝酸 (4)洗涤后的滤出液呈中性 高考资源网w w 高 考 资源 网