第4章 常见非金属及其化合物练习题 第1讲练习题.docx

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第4章常见非金属及其化合物练习题第1讲练习题

课时规范训练

[单独成册]

1．下列物质：

①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3。

其中在一定条件下能与SiO2反应的有（　　）

A．①②⑥　　　　B．②③⑥

C．①③④⑤D．全部

解析：

选C。

SiO2不溶于除HF之外的任何酸，因此SiO2与浓H2SO4、浓HNO3不反应。

2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是（　　）

A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4

B．碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承

C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2

D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶2

解析：

选D。

二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶4，故D错误。

3．下列叙述正确的是（　　）

A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸（H2SiO3）的酸性比碳酸强

B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸

C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同

D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳

解析：

选D。

二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：

Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为CO2不断逸出，而促使了反应向右进行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应；石灰抺墙的硬化过程是因为发生了反应CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬。

4．下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是（　　）

A．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

B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生

C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料

D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2

解析：

选D。

A项，硅酸钠溶液本身是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口粘结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，强酸可以制弱酸，而高温条件下，CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐；D项正确。

5．硅烷（SiH4）在空气中易自燃或爆炸，可作橡胶等产品的偶联剂，硅烷的制备方法为Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑。

下列说法不正确的是（　　）

A．制备硅烷的反应属于复分解反应

B．硅烷自燃反应中的氧化剂是SiH4

C．硅烷自燃产生SiO2和H2O

D．制备硅烷时应隔绝氧气

解析：

选B。

硅烷自燃反应中的氧化剂是O2，B错误。

6．青石棉（crocidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法中正确的是（　　）

A．青石棉是一种易燃品，且易溶于水

B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：

Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O

C．1molNa2Fe5Si8O22（OH）2与足量的硝酸作用，至少需消耗8.5L2mol·L－1HNO3溶液

D．1molNa2Fe5Si8O22（OH）2与足量氢氟酸作用，至少需消耗7L2mol·L－1HF溶液

解析：

选B。

青石棉既不能燃烧，也不溶于水；将Na2Fe5Si8O22（OH）2改写成氧化物的形式，即为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，其中的Na2O、FeO、Fe2O3、SiO2均能与氢氟酸发生复分解反应，而Na2O、Fe2O3可与硝酸发生复分解反应，FeO与硝酸发生氧化还原反应：

3FeO＋10HNO3===3Fe（NO3）3＋NO↑＋5H2O，SiO2与硝酸不反应，根据1mol青石棉中各氧化物与HF、HNO3反应的情况及反应时的物质的量之比可判断C、D错误。

7．寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是（　　）

A．寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触

B．寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物

C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质

D．置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质

解析：

选C。

根据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A对；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其色彩丰富，B对；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C错；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D对。

8．二氧化硅（SiO2）又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料（见下图），下列说法正确的是（　　）

A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物

B．SiO2和Si都是光导纤维材料

C．在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效

D．图中所示转化反应都是非氧化还原反应

解析：

选C。

两性氧化物的定义为与酸和碱反应均只生成盐和水的氧化物，SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类，A项错误；SiO2是光导纤维材料，Si为半导体材料，B项错误；CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色，C项正确；制取Si的过程中涉及了氧化还原反应，D项错误；

9．在含2molNaOH、1molNa2SiO3的溶液中滴加稀盐酸至过量，下列关于沉淀质量（m）与盐酸体积（V）之间关系的图像正确的是（　　）

解析：

选C。

在氢氧化钠、硅酸钠的混合溶液中滴加稀盐酸，氢氧化钠优先反应，因为硅酸能和氢氧化钠反应。

NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。

硅酸不溶于盐酸，2molNaOH与2molHCl完全反应，1molNa2SiO3与2molHCl完全反应，本题选C。

10．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（　　）

A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3

C．Na2CO3、SiO2D．SiO2

解析：

选A。

将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：

2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干，高温灼烧时发生反应：

H2SiO3

H2O＋SiO2；2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，所以最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A项。

11．用足量的CO还原13.7g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0g，则此铅氧化物的化学式是（　　）

A．PbOB．Pb2O3

C．Pb3O4D．PbO2

解析：

选C。

设此铅氧化物的化学式为PbxOy，

PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO3

16y100y

m（O）＝1.28g8.0g

所以m（Pb）＝13.7g－1.28g＝12.42g

x∶y＝

∶

＝3∶4。

12．将含有0.1molSiO2的铝、硅混合物分别与足量NaOH溶液、盐酸混合，充分反应后前者可得到11.2L气体（标准状况），后者可得到6.72L气体（标准状况），则参加反应的n（HCl）与n（NaOH）之比为（　　）

A．1∶1　　　　　B．1∶2

C．2∶1D．3∶1

解析：

选A。

混合物与足量NaOH溶液反应生成的n（H2）1＝

＝0.5mol，混合物与足量盐酸反应生成的n（H2）2＝

＝0.3mol，混合物中只有铝能与盐酸反应，由此可求出n（Al）＝

n（H2）＝0.2mol，硅、铝均能与NaOH溶液反应且铝与NaOH溶液反应放出的氢气也是0.3mol，故硅与NaOH溶液反应放出的氢气是0.2mol，由此可求出n（Si）＝0.1mol。

铝完全反应消耗0.6molHCl，三种物质与NaOH溶液反应，消耗0.6molNaOH，故n（HCl）∶n（NaOH）＝1∶1。

13．含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。

（1）在元素周期表中，A位于族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为，A与B在原子的电子层结构上的相同点是

。

（2）易与C发生化学反应的酸是（写名称），反应的化学方程式是。

（3）将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。

①写出生成D和F的化学反应方程式：

。

②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是。

A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚

C．氧化铝坩埚D．铁坩埚

（4）100gC与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L,100g混合物中石灰石的质量分数是。

解析：

（1）A元素单质可作半导体材料，含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料，可知A为硅元素，C为SiO2，D为Na2SiO3。

比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。

（2）C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。

（3）SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，含SiO2的材料（普通玻璃、石英玻璃）以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。

（4）若SiO2恰好完全反应或过量，与CaCO3反应的化学方程式只有一个，即CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑。

若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：

CaCO3

CaO＋CO2↑。

总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系列式求解：

CaCO3　　～　　CO2

100g22.4L

m（CaCO3）11.2L

m（CaCO3）＝50g

混合物中CaCO3的质量分数：

×100%＝50%。

答案：

（1）ⅣA　

　最外层均有4个电子，最内层均有2个电子

（2）氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

（3）①SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓　②D

（4）50%

14．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。

以下是工业上制取纯硅的一种方法。

请回答下列问题（各元素用相应的元素符号表示）：

（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有（填反应代号）。

（2）写出反应③的化学方程式。

（3）化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。

将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1373～1623K反应，生成化合物W，其化学方程式是。

（4）A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是（填化学式）；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是（填化学式）。

（5）工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为。

解析：

反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：

SiO2＋2C

Si＋2CO↑，属于置换反应；反应②是Si＋3HCl

SiHCl3＋H2，属于置换反应；反应③是SiHCl3＋H2

Si＋3HCl，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应：

CO＋H2O（g）

H2＋CO2，不属于置换反应。

A、B、C分别为CO、CO2、HCl，其中CO2是温室气体，是节能减排的目标气体，CO2和HCl通入W（硅酸钠）溶液中能够生成白色沉淀（硅酸）。

答案：

（1）①②③

（2）SiHCl3＋H2

Si＋3HCl

（3）SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑

（4）CO2　CO2和HCl

（5）CO＋H2O（g）

CO2＋H2、

CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O

15．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的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的作用下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为。

（2）一种用工业硅（含少量铁、铜的单质及化合物）和氮气（含少量氧气）合成氮化硅的工艺主要流程如下：

已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。

①N2净化时，铜屑的作用是：

；

硅胶的作用是。

②在氮化炉中反应为3Si（s）＋2N2（g）===Si3N4（s）　ΔH＝－727.5kJ/mol，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是。

③X可能是（选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”）。

（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为。

②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ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H2的物质的量之比是。

解析：

（1）工业上采用化学气相沉淀法制备Si3N4的反应中，反应物是H2、SiCl4和N2，根据质量守恒，除了Si3N4外，还有HCl气体生成，从而写出该反应的化学方程式。

（2）①氮气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品Si3N4，因此需将氮气净化，用Cu除去氧气，硅胶除去水蒸气。

②氮化炉温度为1200～1400℃，硅的熔点为1420℃，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为1200～1400℃，防止硅熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。

③Si3N4与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。

（3）①SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、盐酸和H2。

②制取1mol纯硅第一轮次：

反应Ⅰ　Si　＋　3HCl

SiHCl3　＋　H2，

1mol3mol/90%1mol1mol

反应Ⅱ　SiHCl3　＋　H2　

　Si　＋　3HCl，

1mol1mol/93.75%1mol3mol

第二轮次生成中，需补充HCl物质的量为3mol/90%－3mol，需补充H2物质的量为1mol/93.75%－1mol，则n（HCl）∶n（H2）＝（3mol/90%－3mol）∶（1mol/93.75%－1mol）＝5∶1。

答案：

（1）3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl

（2）①除去原料气中的氧气　除去水蒸气　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N2的充分接触　③硝酸

（3）①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑

②5∶1