K12教育学习资料高三化学 第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角硅同步练习.docx
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K12教育学习资料高三化学第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角硅同步练习
无机非金属材料的主角—硅
一、选择题
1.下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是（）
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
测得纳米材料Fe3O4的微粒直径为90nm
纳米材料Fe3O4属于胶体
B
C（金刚石，s）═C（石墨，s）△H=﹣1.5kJ•mol﹣1
通常石墨比金刚石稳定
C
Si有良好的半导体性能
Si可用于制备光导纤维
D
海水中含有大量的Cl﹣、Br﹣等离子
向海水中通入F2可大量获得Cl2、Br2
．
2．化学与生活息息相关，下列说法正确的是（ ）
A．SO2、CO2和NO2都是可形成酸雨的气体
B．棉、麻和油脂都是高分子化合物
C．氧化铝陶瓷和光导纤维都是无机非金属材料
D．纤维素在人体内可水解成葡萄糖，供人体组织的营养需要
3．化学与工农业生产和人类生活密切相关．下列说法中，不正确的是（ ）
A．使用太阳能等代替化石燃料，符合低碳节能减排的要求
B．油脂在碱性条件下水解可制得肥皂
C．海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀
D．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
4.将过量的CO2分别通入：
①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca（OH）2溶液；④饱和Na2CO3溶液．最终溶液中有白色沉淀析出的是（）
A．①②③④B．②④
C．①②③D．②③
5．下列说法正确的是（ ）
A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂（SiO2）制取硅的反应
B．CO2和钠在一定条件下可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂之比是3：
4
C．现代海战通过喷放液体SiCl4（极易水解）和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4Cl
D．从燃煤烟道灰中（含GeO2）提取半导体材料单质锗（Ge），没有发生氧化还原反应
6．下列有关物质性质或用途的说法正确的是（ ）
A．浓硫酸可用作干燥剂是因为其具有强氧化性
B．利用Al2O3制作的坩埚，可用于熔融烧碱
C．制水泥和玻璃都用石灰石作原料
D．铜的金属活泼性比铁的弱，铜不能与任何强酸发生反应．
7．下列实验操作、现象和结论均正确的是（）
选项
操作
现象
结论
A
向FeSO4溶液中滴入少量酸性KMnO4溶液
KMnO4溶液紫色褪去
Fe2+有氧化性
B
向Na2SiO3溶液中通入适量的CO2
产生白色胶状物质
酸性：
H2CO3＞H2SiO3
C
将新制氯水和NaBr溶液在试管中混合后，加入CCl4，振荡，静置
下层溶液呈橙红色
氧化性：
Cl2＞Br2
D
向Al2（SO4）3溶液中滴加过量氨水
溶液先浑浊后澄清
Al3+与NH3•H2O不能大量共存
8．下列说法正确的是（）
A．青铜、碳素钢和石英都是合金
9.由铝硅两种物质组成的试样11g，均匀地分成等质量的两份，一份与足量的盐酸接触可产生气体aL，一份与足量的NaOH溶液接触产生同样的气体bL，则此试样中铝与硅的质量比为（）
A．
B．
C．
D．无法计算
二、非选择题
10．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，生产普通玻璃的主要原料有 ．
（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础材料．工业上提纯硅有多种路线，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+2C
Si+2CO↑
流化床反器Si+3HCl
SiHCl3+H2
还原炉SiHCl3+H2
Si+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 相似．
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/℃
2355
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提供部分原料，这些原料是 ．
11．铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2等杂质．
Ⅰ．从铝土矿中提取氧化铝的流程如图所示：
（1）试剂A是 ；
（2）向溶液a中通入过量的CO2，将得到的不溶物煅烧后也可得到Al2O3，该方案的缺点是 ．
Ⅱ．电解熔融的氧化铝可制备金属铝
（3）写出电解的化学方程式 ．
Ⅲ．新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备
（4）①氧化铝高温还原法：
Al2O3+ C+ N2
AlN+ CO（配平）
②氯化铝与氨气高温合成法：
AlCl3+NH3
AlN+3HCl
（5）方法②比方法①在生产上更具优势．下列说法中，正确的是 ．
A．方法①中的Al2O3、C、N2结构稳定，反应时破坏化学键需要消耗更多能量
B．方法①中的Al2O3和C容易残留在氮化铝中
C．两种方法中氮化铝均为还原产物．
12..金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。
请完成下列空白：
（1）铝元素在周期表中的位置为________。
（2）在19世纪时，铝是一种珍贵的金属。
人们最初得到的铝粒如同珍宝，它的价格同黄金相当。
1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了金属铝。
用钾与无水氯化铝反应制铝而不用氯化铝溶液的理由是_________。
现代工业炼铝的原料是由铝土矿提取而得，在提取过程中通入的气体为____。
（3）火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。
将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料，
则反应过程中，每转移1mol电子放出的热量为________。
（4）硅与铝同周期，地壳里硅铝的含量：
硅________铝（填>，<或=）。
是硅酸盐玻璃（Na2CaSi6O14）的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成
。
盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式________。
长石是铝硅盐酸，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。
由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为________。
（5）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。
如：
利用化学平衡移动原理解释上述方法可制取金属Ba的原因是
_____________________________________________________________________________.
参考答案
1．B
考点：
分散系、胶体与溶液的概念及关系；反应热和焓变；硅的用途．
分析：
A、胶体微粒直径1﹣100nm分析；
B、物质能量越高越活泼；
C、光导纤维主要成分为二氧化硅；
D、氟单质和水剧烈反应；不能置换出氯气和溴单质；
解答：
解：
A、胶体微粒直径1﹣100nm，在分散系中形成胶体，纳米材料Fe3O4不是胶体，属于分散质，叙述Ⅱ错误，故A错误；
B、物质能量越高越活泼，C（金刚石，s）═C（石墨，s）△H=﹣1.5kJ•mol﹣1，金刚石能量高，石墨比金刚石稳定，叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系，故B正确；
C、光导纤维主要成分为二氧化硅，叙述Ⅱ错误，故C错误；
D、氟单质和水剧烈反应；不能置换出氯气和溴单质，叙述Ⅱ错误，故D错误；
故选B．
点评：
本题考查了分散系组成物质性质的分析应用，掌握基础是关键，题目较简单
2．C
考点：
纤维素的性质和用途；无机非金属材料；有机高分子化合物的结构和性质．
分析：
A、二氧化碳不是产生酸雨的气体，它导致的是温室效应；
B、油脂是高级脂肪酸甘油酯，属于小分子化合物；
C、新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等；
D、人体内无纤维素酶；纤维素不能在人体内水解．
解答：
解：
A、二氧化碳不是产生酸雨的气体，它导致的是温室效应，故A错误；
B、油脂是高级脂肪酸甘油酯，属于小分子化合物，故B错误；
C、光导纤维、氧化铝陶瓷等属于新型无机非金属材料，故C正确；
D、人体内无纤维素酶，不能消化纤维素，故D错误，
故选C．
点评：
本题考查有机物的结构与性质、酸雨的成因、无机非金属材料等，题目难度不大．
3．D
考点：
常见的生活环境的污染及治理；金属的电化学腐蚀与防护；硅和二氧化硅；肥皂、合成洗涤剂．版权所有
专题：
化学应用．
分析：
A．“低碳经济”就是节能减排；
B．根据皂化反应原理分析；
C．原电池中较活泼的金属被腐蚀，不活泼的金属被保护；
D．光导纤维的主要成分是二氧化硅．
解答：
解：
A．使用太阳能等代替化石燃料，减少二氧化碳的排放，符合低碳节能减排的要求，故A正确；
B．脂与碱反应生成高级脂肪酸盐，所以工业上常利用油脂的碱性水解制取肥皂，故B正确；
C．海轮外壳上镶人锌块，和铁在海水中形成原电池，锌做负极被腐蚀，正极铁被保护，故C正确；
D．光导纤维的成分是二氧化硅，高纯度的硅单质广泛用于制作太阳能电池，故D错误；
故选：
D．
点评：
本题主要考查了节能减排，油脂的水解，原电池原理，硅及其化合物的应用，难度不大．
4．B
解：
①碳酸比盐酸弱，CO2与CaCl2溶液不会反应，无沉淀生成，故①错误；
②碳酸比硅酸强，过量的CO2与Na2SiO3溶液反应：
2CO2+Na2SiO3+2H2O═2NaHCO3+H2SiO3↓，产生硅酸沉淀，故②正确；
③酸性氧化物能与碱反应，过量的CO2与Ca（OH）2反应：
Ca（OH）2+2CO2═Ca（HCO3）2，无沉淀生成，故③错误；
④过量的CO2通入饱和Na2CO3溶液中发生反应：
Na2CO3+H2O+CO2═2NaHCO3↓，因为碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小，所以有NaHCO3晶体析出，故④正确；
故选：
B．
5．C
考点：
硅和二氧化硅；氧化还原反应；盐类水解的应用
专题：
元素及其化合物．
分析：
A．试管自身含有二氧化硅；
B．化合价升高和降低的总数相等；
C．SiCl4（极易水解）水解后生成硅酸和氯化氢；
D．凡是有化合价的升降的反应是氧化还原反应．
解答：
解：
A．试管自身含有二氧化硅，高温条件下可以和焦炭反应，故A错误；
B．CO2和钠在一定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是1：
4，故B错误；
C．SiCl4（极易水解）水解后生成硅酸和氯化氢，氯化氢易和氨气反应生成氯化铵固体，故C正确；
D．由GeO2提取半导体材料单质锗（Ge）有化合价的升降是氧化还原反应，故D错误．
故选C．
点评：
本题考查硅的化合物的性质，难度中等，注意SiCl4（极易水解）水解后生成硅酸和氯化氢，氯化氢易和氨气反应生成氯化铵固体．
6．C
考点：
浓硫酸的性质；镁、铝的重要化合物；铜金属及其重要化合物的主要性质．
专题：
元素及其化合物；化学应用．
分析：
A．浓硫酸具有吸水性；
B．氧化铝为两性氧化物能够与氢氧化钠反应；
C．水泥原料是石灰石和黏土；玻璃原料是纯碱、石灰石和石英；
D．铜与硝酸能发生氧化还原反应．
解答：
解：
A．浓硫酸可用作干燥剂是因为其具有吸水性，故A错误；
B．氧化铝为两性氧化物能够与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故B错误；
C．水泥原料是石灰石和黏土；玻璃原料是纯碱、石灰石和石英，制水泥和玻璃都用石灰石作原料，故C正确；
D．铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、水和一氧化氮，故D错误；
故选：
C．
点评：
本题考查了元素及化合物知识，题目难度不大，熟悉浓硫酸、氧化铝的性质是解题关键，注意制备水泥玻璃的原料．
7.BC
考点：
化学实验方案的评价．
分析：
A．发生氧化还原反应，Fe元素的化合价升高，Mn元素的化合价降低；
B．发生强酸制取弱酸的反应；
C．氯水置换出溴，加四氯化碳萃取后有机层在下层；
D．反应生成氢氧化铝和硫酸铵．
解答：
解：
A．向FeSO4溶液中滴入少量酸性KMnO4溶液，由现象可知发生氧化还原反应，Fe元素的化合价升高，Fe2+有还原性，故A错误；
B．向Na2SiO3溶液中通入适量的CO2，由现象可知发生强酸制取弱酸的反应，则酸性为H2CO3＞H2SiO3，故B正确；
C．由操作和现象可知氯水置换出溴，加四氯化碳萃取后有机层在下层，下层溶液呈橙红色，则氧化性：
Cl2＞Br2，故C正确；
D．反应生成氢氧化铝和硫酸铵，则溶液变浑浊，氢氧化铝不能溶解在氨水中，故D错误；
故选BC．
点评：
本题考查化学实验方案的评价，为高频考点，涉及氧化还原反应、酸性比较、萃取及氢氧化铝的两性等，把握物质的性质、反应原理为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意实验的评价性分析，题目难度不大．
B．陶瓷、玻璃和水泥都是无机非金属材料
C．乙醇与乙醛互为同分异构体，都能发生银镜反应
D．油脂皂化和蛋白质水解都是由高分子生成小分子的过程
8．B
考点：
生活中常见合金的组成；硅酸盐工业；乙醛的化学性质；有机高分子化合物的结构和性质
分析：
A．石英是二氧化硅；
B．玻璃、陶瓷和水泥是无机非金属材料；
C．分子式相同，结构不同的有机物互为同分异构体；
D．油脂不是高分子化合物．
解答：
解：
A．青铜为Cu的合金，碳素钢为铁的合金，石英是二氧化硅，不是合金，故A错误；
B．玻璃、陶瓷和水泥是三大重要的无机非金属材料，故B正确；
C．乙醇和乙醛的分子式不同，分别为C2H6O、C2H4O，二者不是同分异构体，故C错误；
D．油脂相对分子质量较小，不是高分子化合物，故D错误．
故选B．
点评：
本题考查合金、无机非金属材料、同分异构体、高分子化合物等知识，题目难度不大，掌握物质性质和相关概念是解题的关键．
9.B
考点：
有关混合物反应的计算．
分析：
铝能够与盐酸和氢氧化钠溶液反应生成氢气，而硅只能与氢氧化钠溶液反应生成氢气，则与盐酸反应生成的气体为铝反应生成的，则Si与氢氧化钠溶液反应生成的气体为为：
（b﹣a）L，然后根据电子守恒计算出铝、硅的物质的量，再计算出其质量比．
解答：
解：
一份与足量的盐酸接触可产生气体aL，该气体为Al与HCl反应生成的，根据电子守恒可得：
3n（Al）=
×2，整理可得：
n（Al）=
mol，
一份与足量的NaOH溶液接触产生同样的气体bL，该气体为铝、硅与NaOH反应生成的，则Si与NaOH反应生成的氢气体积为：
（b﹣a）L，根据电子守恒可得：
n（Si）=
×
mol=
mol，
根据m=nM可得，二者质量之比为：
27g/mol×
mol：
28g/mol×
mol=
，
故选B．
点评：
本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确铝、硅的化学性质及反应的反应原理为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．
10..
（1）含有硅碳的铁合金；
（2）纯碱、石英和石灰石；
（3）①SiO2+3C
SiC+2CO↑；金刚砂；金刚石；
②精馏（或蒸馏）；
③H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；
（4）H2、HCl．
考点：
硅和二氧化硅．
专题：
碳族元素．
分析：
（1）石英砂主要成分为二氧化硅，碳做还原剂还原二氧化硅为单质硅；
（2）生产玻璃的原料是纯碱、石英和石灰石；
（3）①石英砂主要成分为二氧化硅，二氧化硅和碳在高温的条件下反应生成碳化硅和一氧化碳；碳化硅又称金刚砂，其晶体结构与金刚石相似；
②根据题中数据，采用精馏（或蒸馏）方法提纯SiHCl3；
③SiHCl3水解生成硅酸、氢气和氯化氢；
（4）电解饱和食盐水称为氯碱工业，结合上述工艺流程解答．
解答：
解：
（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，加热石英砂、木炭和铁时，发生置换反应，SiO2+2C
Si+2CO↑，所以在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”．这种“金属”可能是含有硅碳的铁合金，
故答案为：
含有硅碳的铁合金；
（2）制造普通玻璃的主要原料是：
纯碱、石灰石和石英，在玻璃窑中强热时的主要发生反应：
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑，
故答案为：
纯碱、石英和石灰石；
（3）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成碳化硅，反应为：
SiO2+3C
SiC+2CO↑，碳化硅又称金刚砂，其晶体结构与金刚石相似，
故答案为：
SiO2+3C
SiC+2CO↑；金刚砂；金刚石；
②利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点﹣84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质，
故答案为：
精馏（或蒸馏）；
③SiHCl3水解反应方程式为：
SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，生成硅酸、氢气和氯化氢，
故答案为：
H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；
（4）氯碱工业主要反应为电解饱和食盐水：
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，为该化学工艺提供H2、HCl，
故答案为：
H2、HCl．
点评：
本题考查了实验方案设计的有关知识，侧重考查了硅及其化合物的有关知识，注意粗硅的提纯反应原理，对知识进行迁移解决情形相似的新问题体现出知识运用与问题分析的能力是本题的特点，题目难度中等．
11．Ⅰ．
（1）盐酸（硫酸或硝酸）；
（2）Al2O3中含有SiO2杂质；
Ⅱ．（3）2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑；
Ⅲ．（4）1；3；1；2；3；
（5）AB．
考点：
物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用．
专题：
实验设计题．
分析：
SiO2和盐酸不反应，Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能，该工艺流程原理为：
铝土矿加入氢氧化钠溶液过滤，得到滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣a为氧化铁，a溶液加入过量A为酸溶液，除去硅酸根离子，同时将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入滤液b中，向滤液b中加过量试剂B氨水，铝离子与氨水反应生成氢氧化铝沉淀，加热氢氧化铝分解得氧化铝，
Ⅰ．
（1）根据流程可知，加入试剂A目的是引进氢离子除去硅酸根离子；
（2）滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，制氧化铝的过程中可能会混有二氧化硅杂质；
Ⅱ．（3）电解熔融的氧化铝可制备金属铝，阳极生成氧气，阴极生成铝，产物为铝和氧气；
Ⅲ．（4）根据化合价的升降总数相等配平方程式；
（5）根据反应原理①②对各选项进行判断．
解答：
解：
铝土矿加入氢氧化钠溶液过滤，得到滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣a为氧化铁，溶液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根粒子，向溶液a中加入过量A为酸溶液，除去硅酸根离子，同时将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入滤液b中，向滤液b中加过量试剂B氨水，铝离子与氨水反应生成氢氧化铝沉淀，加热氢氧化铝分解得氧化铝，
Ⅰ．
（1）铝土矿与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，加入盐酸或硝酸等酸性溶液可除去硅酸根离子，所以试剂A为强酸，可以为盐酸、硫酸或硝酸，
故答案为：
盐酸（硫酸或硝酸）；
（2）滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，向溶液a中通入过量的CO2，沉淀为Al（OH）3及少量硅酸，煅烧得到与和二氧化硅，则Al2O3中含有SiO2杂质，
故答案为：
Al2O3中含有SiO2杂质；
Ⅱ．（3）电解熔融的氧化铝可制备金属铝，阳极生成氧气，阴极生成铝，总反应为：
2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑，
故答案为：
2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑；
Ⅲ．（4）碳从0价→+2价，化合价升高2价，氮从0价→﹣3价，化合价至少升高6价，最小公倍数为6，则碳的系数为3、氮气的系数为1，然后根据观察法配平，配平后的反应方程式为：
Al2O3+3C+N2
2AlN+3CO，
故答案为：
1；3；1；2；3；
（5）A．方法①中的Al2O3、C、N2结构稳定，则在反应过程中破坏化学键时需要消耗更多能量，故A正确；
B．根据反应原理可知，方法①中的Al2O3和C都是固体，二者容易残留在氮化铝中，故B正确；
C．方法①中氮化铝为氮气被还原生成的，方法②为非氧化还原反应，故C错误；
故答案为：
AB．
点评：
本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查无机物推断、元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式等知识点，题目难度中等，注意把握制备原理，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写．
12
（1）第三周期第ⅢA族
（2）钾先与水反应生成KOH，KOH再与氯化铝反应生成氢氧化铝，无法得到单质铝。
CO2
（3）98kJ
（4）＞SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2OCaAl2Si2O8
（5）利用Ba的沸点比Al的低，Ba以气体逸出，使平衡右移。
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