2021高考化学(苏教版)一轮复习课时训练：3-3含硅矿物与信息材料.docx

第三单元　含硅矿物与信息材料
(计时：45分钟　满分：100分)
一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)
1．(2022·辽宁月考)硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”“将来的石油”。下列有关说法中正确的是(　　)
A．硅的含量居其次位，在地球上有丰富的单质硅资源，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅
B．硅相对于氢气便于运输、贮存，从平安角度考虑，硅是有开发价值的燃料
C．存放NaOH溶液的试剂瓶应用细口玻璃瓶并配磨口玻璃塞
D．硅是一种良好的半导体材料，所以是制造光导纤维的基本原料
解析　硅在自然界中全部以化合物的形式存在，石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，A项不正确；C项不正确，应当用橡皮塞；D项不正确，制造光导纤维的是二氧化硅，答案选B项。
答案　B
2．(2022·太原月考)下列说法中不正确的是(　　)
A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应
B．水晶、玛瑙都是纯洁的二氧化硅，干冰是固体二氧化碳
C．SiO2和CO2在肯定条件下均可与CaO发生反应
D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应生成H2CO3
答案　B
3．(2022·长郡中学月考)下列离子方程式不正确的是(　　)
A．向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳：2OH－＋CO2===CO＋H2O
B．向纯碱溶液中通入足量的二氧化碳：CO＋CO2＋H2O===2HCO
C．向水玻璃中通入少二氧化碳：SiO＋CO2＋2H2O===H4SiO4↓＋CO
D．向氢氧化钠溶液中加入硅：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
解析　向烧碱溶液中通入过量的CO2的离子方程式为OH－＋CO2===HCO，A项错误。
答案　A
4．(2022·深圳调研)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是(　　)
A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片
B．硅可由二氧化硅还原制得
C．低温时硅与水、空气、盐酸、硝酸、硫酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅
解析　自然界中无单质硅存在。
答案　D
5．(2022·北京101中学月考)北京2008年奥运金牌“金镶玉”环形玉璧由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简洁看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为(　　)
A．CaO·MgO·SiO2·H2O
B．2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C．MgO·2CaO·SiO2·2H2O
D．5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
解析　硅酸盐用氧化物的形式表示时，先书写金属氧化物，按活泼性由强到弱的挨次，然后写二氧化硅，最终书写水，中间用“·”隔开。A、C、D项中原子个数比不正确。
答案　B
6．(2022·石莲一中质检)现有物质：①氢氟酸　②浓H2SO4　③烧碱溶液　④Na2CO3固体　⑤氧化钙
⑥浓HNO3。其中在肯定条件下能与SiO2反应的有(　　)
A．①②⑥ B．全部
C．①③④⑤ D．②③⑥
解析　SiO2与除氢氟酸以外的酸都不反应，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，则①可以，②和⑥不行以；SiO2是酸性氧化物，能够与碱和碱性氧化物反应，③和⑤可以；高温下SiO2和Na2CO3能够反应，④可以。
答案　C
7．(2022·湟川中学测试)已知A是一种单质，在肯定条件下可发生如图所示的转化关系，则下列叙述正确的是(　　)

①A可能是铝或硅　②A只可能是金属单质　③D是一种两性物质　④D晶体熔点极高
A．①②③ B．①②④
C．②③ D．①④
解析　在中学阶段，与强碱溶液反应有H2产生的常见单质只有Si与Al，对应Na2SiO3和NaAlO2转化成的H2SiO4(或H2SiO3)和Al(OH)3均为白色胶状沉淀，它们煅烧后生成的SiO2和Al2O3也均为白色固体，故D选项正确。
答案　D
8．氯气用途格外广泛，可用于生产半导体材料硅，其生产的流程如下，下列说法不正确的是(　　)

A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．流程的任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子
D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按肯定比例混合可得高纯硅
解析　在高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按肯定比例混合，则石英砂与焦炭反应，氯气与氢气反应，就不再依据题干的流程进行反应，也就不会得到高纯硅。
答案　D
9．将2.8 g硅粉与2.3 g钠同时放入足量水中，接受恰当的方法收集反应过程中产生的气体(全部收集)。这些气体在标准状况下的体积为(　　)
A．1.12 L B．4.48 L
C．5.6 L D．3.36 L
解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2×23 g 2 mol 22.4 L
2.3 g 0.1 mol 1.12 L
Si　＋　2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
28 g 2 mol 2×22.4 L
1．4 g 0.1 mol 2.24 L
反应后硅剩余1.4 g，V(H2)＝1.12 L＋2.24 L＝3.36 L。
答案　D
10．下列说法正确的是(　　)
A．在粗硅的制取中发生2C＋SiO22CO↑＋Si，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磨口玻璃塞试剂瓶中
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CO2
D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸
解析　依据元素周期律硅的还原性大于碳，上述反应能发生是由于产物中有CO气体生成，使平衡向右移动，A项错误；硅酸钠是一种黏合剂，B项错误；D项反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D项错误。
答案　C
二、非选择题(本大题共4小题，共50分)
11．(12分)(2022·昆明一中月考)如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，请选用下列供应的试剂和操作，将标号填在表内。
试剂：A.盐酸　B．烧碱溶液　C．氧气　D．水　E．二氧化碳气体　F．不用其他试剂
操作：①加热　②加热熔融　③过滤　④结晶
含杂质的物质
所加试剂
主要操作
(1)Na2CO3(NaHCO3)

(2)SiO2(CaCO3)

(3)SiO2(Si)

(4)NaCl(SiO2)

解析　(1)除去碳酸钠中的碳酸氢钠可用加热法，使碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳和水。(2)除去二氧化硅中的碳酸钙可用盐酸溶解，碳酸钙与盐酸反应生成气体和溶液，然后再过滤。(3)除去二氧化硅中的硅可用加热法，硅与氧气反应生成二氧化硅。(4)除去氯化钠中的二氧化硅可用过滤、结晶法，由于氯化钠溶于水而二氧化硅不溶于水。
答案　(1)F　①
(2)A　③
(3)C　①
(4)D　③④
12．(12分)X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：

为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可做光导纤维。

按要求回答下列问题：
(1)C的化学式为________；X的化学式为________。
(2)写出下列方程式：
反应①的化学方程式________________________________；
反应⑦的离子方程式________________________________。
解析　本题可从I入手推断，I可用于制造光导纤维，故其为二氧化硅，F为硅酸，H为硅酸钠。E为HCl，C为四氯化硅，X为Si3N4。反应①为Si与Cl2反应生成SiCl4、反应⑦为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成硅酸和碳酸氢钠。
答案　(1)SiCl4　Si3N4
(2)Si＋2Cl2SiCl4　SiO＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO
13．(13分)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示。

其中—NH2基团中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其缘由：______________________________。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是
______________________________________________________。
(3)SiCl4在潮湿的空气中猛烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为____________________。
(4)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为______________________。
(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在肯定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：___________________________。
解析　石英砂不能与碱共同存放的实质是SiO2与碱可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看做Si结合四个OH－生成H4SiO4，原硅酸不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息，运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
答案　(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②
(3)SiCl4＋3H2O===4HCl↑＋H2SiO3↓(若写H4SiO4也对)
(4)Si3N4
(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
14．(13分)(2021·海南)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是______________。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产一般玻璃的主要原料有____________________________________________。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基本材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

发生的主要反应
电弧炉
SiO2＋2CSi＋2CO↑
流化床
反应器
Si＋3HClSiHCl3＋H2
还原炉
SiHCl3＋H2Si＋3HCl
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为__________________；碳化硅又称________，其晶体结构与________相像。
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2 355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为________。
(4)氯碱工业可为上述工艺生产供应部分原料，这些原料是____。
解析　(1)反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是铁的合金。(2)生产一般玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。(3)①SiC又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相像的结构。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常温下呈液态，会成为杂质。由于SiCl4与SiHCl3沸点相差较大，因此可用蒸馏的方法进行分别。③SiHCl3完全水解的化学方程式为SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓＋H2↑＋3HCl↑。(4)氯碱工业的产品是NaOH、H2、Cl2，其中H2、Cl2反应可制备HCl。H2、HCl都是制备硅工艺中的原料。
答案　(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)
(2)石英、纯碱和石灰石
(3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑　金刚砂　金刚石(或单晶硅)　②精馏(或蒸馏)　③H4SiO4、H2、HCl
(4)H2、HCl