1、跟踪检测（十二） 碳、硅及无机非金属材料1硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角，下面几种物质中含有硅单质的是()解析：选CA玛瑙的主要成分是二氧化硅，错误；B.光导纤维的主要成分是二氧化硅，错误；C.太阳能电池板的主要成分是硅单质，正确；D.水晶的主要成分是二氧化硅，错误。2材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()选项材料主要化学成分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：选A金刚石的化学成分是碳，A项错误。3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
2、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它没有固定的熔点D它是一种新型无机非金属材料解析：选B由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种材料能增加韧性，故质地不会较脆，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，由碳化硅、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。4下列有关硅的叙述中，正确的是()A工业上通常以SiO2为原料，用氧化剂与其反应制备单质硅B硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存
3、在D硅在电子工业中，是重要的半导体材料解析：选DA项，工业上制单质Si的反应为SiO22CSi2CO，C为还原剂，错误；B项，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，错误；C项，硅在自然界中都以化合态存在，错误。5下列说法正确的是()A在粗硅的制取中发生2CSiO22COSi，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带磨口玻璃塞的试剂瓶中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CO2D由Na2CO3SiO2CO2Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸解析：选C依据元素周期律可知，硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有C
4、O气体生成，使平衡向右移动，A错误；硅酸钠是一种黏合剂，不能保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中，B错误；D项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与硅酸和碳酸的酸性强弱无关，D错误。6水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价发生改变D反应器中发生的复分解反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O解析：选AA项，稻壳灰来源广泛、价格低廉，活
5、性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中硅元素的化合价是4价，硅酸钠中硅元素的化合价是4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不属于复分解反应，错误。7下列说法中正确的是()A单质氧化物酸或碱盐，硅单质可以按上述关系进行转化B若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系C二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D青花瓷胎体的原料为高岭土Al2Si2O5(OH)4，若以氧化物形式可表示为Al2
6、O3SiO2H2O解析：选CA项，Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物酸或碱”不能实现，错误；B项， bc，ca均不能通过一步反应实现，错误；C项，二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，正确；D项，硅酸盐可以用盐的形式或氧化物的形式，Al2Si2O5(OH)4可表示为Al2O32SiO22H2O，错误。8青石棉(crocidolite)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Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是()A青石棉是一种硅酸盐产品B青石棉中含有
7、一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为Na2O3FeOFe2O38SiO2H2OD1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原解析：选B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，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O跟足量硝酸反应时，失去3 mol电子，而还原产物只有NO，故能使1 mol HNO3被还原。9用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失饱
8、和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊不消失，再加入品红溶液，红色褪去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊Ca(OH)2溶液解析：选DA项， 向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，会发生反应生成NaHCO3，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，所以会析出NaHCO3晶体，继续通入CO2气体，浑浊不消失，错误；B项，向Na2SiO3溶液中通入CO2，会产生硅酸，硅酸是不溶于水的白色沉淀，继续通入CO2至过量，浑浊不消失
9、，错误；C项，向Ca(ClO)2溶液中通入CO2，会生成CaCO3和HClO，CaCO3与过量CO2反应会转化为Ca(HCO3)2，浑浊消失，HClO具有强氧化性，可使品红溶液褪色，错误；D项，Ca(OH)2溶液中通入CO2会生成CaCO3沉淀，继续通入CO2气体，CaCO3转化为Ca(HCO3)2，加入NaOH后，Ca(HCO3)2和NaOH反应会生成CaCO3，正确。10(2017九江模拟)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，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
10、是SiO2B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)2D溶液Y中的阳离子主要是Mg2、Al3、Fe3、H解析：选B向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的MgO、Al2O3、Fe2O3溶解形成含Mg2、Al3、Fe3和H的溶液Y，而SiO2不溶解形成沉淀X，溶液Y中加入过量NaOH溶液，将得到Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，A、C、D正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的NaOH溶液，其中的Al2O3和SiO2溶解形成AlO和SiO，而MgO和Fe2O3不溶解形成沉淀，B错误。11
11、硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成的Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_。(2)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：_。假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应中HCl的利用率为90%，反应中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和
12、H2的物质的量之比是_。解析：(1)根据原子守恒可写出化学方程式3SiCl42N26H2=Si3N412HCl。(2)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2；由题中条件可知，Si(粗)3HClSiHCl3H21 mol 3 mol 1 mol 1 molSiHCl3H2Si(纯)3HCl1 mol 1 mol 3 mol由以上数据，循环生产中只能产生3 mol HCl，但HCl的利用率为90%，因此需要增加mol HCl，循环生产中只产生1 mol H2，但H2的利用率为93.75%，因此需要增加mol H2，因此，补充投入HCl
13、和H2的物质的量之比是51。答案：(1)3SiCl42N26H2=Si3N412HCl(2)SiHCl33H2O=H2SiO33HClH25112某矿石含碳酸镁和石英，制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下：(1)“硅胶”常用作_，也可以用作_的载体。A的结构式为_。(2)制备粗硅的方程式为_。(3)操作为_，操作为_。(4)操作，需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是_。(5)溶液G用E酸化的方程式为_。解析：(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为O=C=O。(2)工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅，用焦炭还原SiO2，
14、产物是CO而不是CO2。(3)操作为过滤，操作为蒸发结晶。(4)MgCl26H2O加热脱水制得MgCl2，要在氯化氢气流中进行，氯化氢氛围是防止镁离子水解。(5)Na2SiO3与HCl反应，生成NaCl和H2SiO3。答案：(1)干燥剂催化剂O=C=O(2)SiO22CSi2CO(3)过滤蒸发结晶或蒸发浓缩、冷却结晶(4)防止镁离子水解(5)Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO313(2016上海高考)半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。完成下列填空：(1)半水煤气在铜催化下实现CO变换：COH2OC
15、O2H2若半水煤气中V(H2)V(CO)V(N2)382822，经CO变换后的气体中：V(H2)V(N2)_。(2)碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知：Na2CO3K2CO320 碱液最高浓度/(molL1)2.08.0碱的价格(元/kg)1.259.80若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是_；缺点是_。如果选择K2CO3碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？_；写出这种方法涉及的化学反应方程式_。(3)以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。取一定体积(标准状况)的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。选用合适的无机试剂分别填入、方框中。该实验方案
16、中，步骤、的目的是：_。该实验方案中，步骤_(选填“”或“”)可以确定半水煤气中H2的体积分数。解析：(1)经CO变换后CO转化为氢气，则根据化学方程式可知，所得的气体中：V(H2)V(N2)(3828)2231。(2)根据表中数据可知若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是价廉，缺点是吸收CO2的能力差。由于生成的碳酸氢钾受热易分解产生碳酸钾，所以使碱液循环使用可以降低成本，反应的化学方程式为2KHCO3=K2CO3CO2H2O。(3)由于半水煤气中含有二氧化碳，所以首先利用碱液除去二氧化碳，干燥后再通过氧化铜反应，利用浓硫酸吸收产生的水蒸气，利用碱液吸收产生的二氧化碳，进而计算体积分数。氢气还原氧化铜生成水蒸气，浓硫酸吸收水蒸气，所以该实验方案中，步骤可以确定半水煤气中H2的体积分数。答案：(1)31(2)价廉吸收CO2能力差碱液循环使用2KHCO3=K2CO3CO2H2O除去半水煤气中的CO2和H2O