1、碳、硅与无机非金属材料 (建议用时：40分钟)1化学与生产、生活、社会密切相关。下列说法不正确的是()A碳纳米管是一种比表面积大的有机合成纤维，可用作新型储氢材料B空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能C在家可用食醋代替CO2来增强漂白粉的漂白性D“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙烯 A碳纳米管的主要成分为单质碳，不属于有机合成纤维，A项错误；空间实验室的硅电池板中单质硅为半导体材料，可将光能直接转换为电能，B项正确；酸性：醋酸碳酸次氯酸，故在家可用食醋代替CO2将Ca(ClO)2转化为次氯酸，提高次氯酸的浓度，从而增强漂白性，C项正确；乙烯是植物生
2、长调节剂，可以催熟水果，D项正确。2石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，具有广泛的应用前景，如图为单层石墨烯的结构示意图，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是()A石墨烯中C的杂化类型为sp2B加热SiC晶体脱除Si可制得石墨烯，该过程属于分解反应C石墨烯是一种新型有机材料D24.0 g石墨烯中由C原子连接成的六元环的个数约为NA个C由图可知石墨烯中每个碳原子与相邻3个碳原子间形成3个键，碳原子采取sp2杂化，A正确；加热SiC晶体脱除Si的方法制得石墨烯，属于氧化还原反应，也是分解反应，B正确；石墨烯是碳的单质，C错误；石墨烯结构中，每个碳原子被3个六元环共用，即每个六元环分摊
3、个碳原子，故一个六元环含有62个碳原子，则24.0 g石墨烯含有2 mol碳原子，其连接成的六元环的个数约为NA个，D正确。3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()ANa2SiO3BNa2CO3、Na2SiO3CNa2CO3、SiO2 DSiO2A将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2Na2SiO32H2O=H2SiO32NaHCO3；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H2SiO3H2OSiO2,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A。
4、4高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)下列说法不正确的是()A步骤的化学方程式为：SiO2CSiCO2B步骤中每生成1 mol Si，转移4 mol电子C高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料DSiHCl3(沸点33.0 )中含有少量的SiCl4(沸点67.6 )，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3A步骤中反应产物应为CO和Si，A项不正确。5有一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是碳化硅、陶瓷和碳纤维。下列有关该新型材料的叙述正确的是
5、()A耐高温但不耐腐蚀B比钢铁轻，但质地较脆C有固定的熔点 D是一种新型无机非金属材料答案D6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Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_。(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，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。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：净化N2和H2时，铜屑的作用是_，硅胶的作用是_。在氮化炉中发生反应3SiO2(s)2N
6、2(g)=Si3N4(s)3O2(g)H727.5 kJmol1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是_；体系中要通入适量的氢气是为了_。X可能是_(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。解析(2)由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而生产过程中生成氧气和水蒸气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。答案(1)3SiC
7、l42N26H2=Si3N412HCl(2)除去原料气中的氧气除去生成的水蒸气该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)硝酸7(2020烟台模拟)某实验小组欲利用如下装置以焦炭、氯气与TiO2为原料在高温下制备TiCl4，反应原理为：TiO2(s)2C(s)2Cl2(g)TiCl4(g)2CO(g)。已知TiCl4是一种易水解生成TiO2H2O的无色液体，沸点为136.41 。回答下列问题：(1)A装置中所用试剂不合理，原因是_，反应开始前持续通入A装置中产生的CO2气体，目的是_；干燥剂X可选用_(填标号)
8、。A碱石灰BP2O5C无水CaCl2DNa2CO3(2)C处弯管的作用是_；干燥管F中盛放碱石灰，结合实验原理和反应过程，分析G装置中Cu(NH3)2Ac溶液的作用是_。(3)若将干燥管F去掉，写出E装置中发生反应的化学方程式_。解析(1)稀硫酸和CaCO3反应生成微溶物质CaSO4，其覆盖在CaCO3表面，阻止反应继续进行，应该使用稀盐酸和CaCO3制备CO2。反应开始前，利用A装置中产生的CO2能排出硬质玻璃管中的氧气和水蒸气。B装置中用高锰酸钾和浓盐酸反应制备Cl2，反应的离子方程式为2MnO10Cl16H=5Cl22Mn28H2O，生成的Cl2中含有一定量的HCl气体和H2O，HCl可
9、以抑制TiCl4的水解，可以不除去，H2O需要除去，故干燥剂X应该是酸性固体干燥剂或中性固体干燥剂，P2O5和无水CaCl2都符合条件。(2)C处弯管的作用是平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺利滴下。干燥管F中盛放碱石灰，可以吸收有毒的HCl、Cl2等，但不能吸收产物CO，故G装置中Cu(NH3)2Ac溶液的作用是吸收有毒的CO气体。(3)若将干燥管F去掉，G装置中有水蒸气回流进入E装置中，水蒸气和TiCl4发生反应TiCl43H2O=TiO2H2O4HCl。答案(1)生成的微溶物质CaSO4会覆盖在CaCO3表面，阻止反应继续进行排出硬质玻璃管中的氧气和水蒸气BC(2)平衡分液漏斗内外压强，
10、便于浓盐酸顺利滴下吸收有毒的CO气体(3)TiCl43H2O=TiO2H2O4HCl8天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘(通黏)土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和黏土主要成分为硅酸盐B“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D黏土是制作砖瓦和陶瓷等的主要原料A沙子主要成分为SiO2，SiO2属于氧化物，A错误。9实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 )制备纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是()A装置、中依次盛装的是
11、浓硫酸、冰水B实验时，应先加热管式炉，再打开活塞KC为鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN溶液D该实验中制备氢气的装置也可用于Na2O2与H2O制O2CA项，中应装热水，使SiHCl3挥发，错误；B项，应该先打开活塞K让H2先排尽装置内的空气，再加热管式炉，错误；D项，Na2O2溶于水，无法控制生成O2的速率，错误。10草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色，熔点为101 ，易溶于水，受热脱水、升华，170 以上分解。回答下列问题：(1)甲组同
12、学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_，由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学认为，草酸晶体分解产物还有H2O和CO。要证明H2O生成，可选用试剂_。要证明CO生成，除上述装置涉及的试剂和干燥剂外还需要的试剂有_。(3)设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。解析(1)结合草酸晶体(H2C2O42H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)检验CO生成需注意CO
13、2的干扰，应用NaOH溶液先除去CO2，干燥后还原CuO生成CO2，用澄清石灰水检验。(3)利用强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3中加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法，用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为12，证明草酸是二元酸。答案(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验(2)无水CuSO4NaOH溶液、CuO(3)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
