高中化学材料家族中的元素硅无机非金属材料测试题鲁科版必修.docx
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高中化学材料家族中的元素硅无机非金属材料测试题鲁科版必修
第4章材料家族中的元素
第1节硅无机非金属材料第1课时
一、选择题
1．下列单质中，通常用来制造半导体材料的是（ ）
A.铝B.铁C.晶体硅D.金刚石
2．制造太阳能电池板的半导体材料可以是（ ）
A.碳B.铝合金C.硅D.钛合金
3．下列关于硅元素及其化合物的有关说法正确的是（ ）
A.硅在自然界中既有游离态又有化合态
B.高温下SiO2能与Na2CO3固体反应生成Na2SiO3和CO2，说明硅酸酸性强于碳酸
C.因为玻璃中含有SiO2，所以不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液
D.SiO2能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物
4．下列有关硅及硅的化合物的叙述中，正确的是（）
A.硅是光导纤维的主要成分
B.硅是构成岩石与许多矿物的基本元素
C.SiO2是酸性氧化物，不与任何酸发生反应
D.可以通过SiO2一步制得硅酸
5．下表各组物质之间通过一步反应不可以实现如下图所示转化关系的是（ ）
选项
X
Y
Z
箭头上所标数字的反应条件
A
SiO2
Na2SiO3
H2SiO3
①与Na2CO3熔融
B
NaCl
NaHCO3
Na2CO3
②加热
C
N2
NO2
HNO3
③加热
D
C
CO
CO2
④灼热炭粉
A.AB.BC.CD.D
6．半导体工业中，有一句行话：
“从沙滩到用户”，即SiO2制取Si。
制取过程中不涉及的化学反应是（ ）
A.2C＋SiO2
Si＋2CO↑
B.SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
C.Si＋2Cl2
SiCl4
D.SiCl4＋2H2
Si＋4HCl
7．下列说法正确的是（ ）
A.常温时硅化学性质不活泼，不能与任何物质反应
B.晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料
C.Na2SiO3是制备硅胶和木材防火剂的原料
D.二氧化硅是将太阳能转化为电能的常用材料
8．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的形成，不正确的是（）
A.正长石[KAlSi3O8]：
K2O·Al2O3·3SiO2
B.镁橄榄石[Mg2SiO4]：
2MgO·SiO2
C.钙沸石[CaAl2Si3O10·3H2O]：
CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
D.高岭石[Al2（Si2O5）（OH）4]：
Al2O3·2SiO2·2H2O
9．下列陈述I和陈述II均正确并且有因果关系的是（）
选项
陈述I
陈述Ⅱ
A
SiO2是酸性氧化物
用氢氟酸刻蚀石英制品
B
氯化钠熔点很高
电解熔融氯化钠制备钠
C
镁具有还原性
镁可以在CO2中燃烧
D
硬铝是合金材料
硬铝在空气中生成致密氧化膜
A.AB.BC.CD.D
10．下列物质的性质与用途具有对应关系的是（）
A.明矾易溶于水，可用作净水剂
B.二氧化硅熔点高，可用作光导纤维
C.二氧化硫有氧化性，可用于漂白纸张
D.过氧化钠可与二氧化碳反应生成氧气，可用作呼吸供氧剂
11．贮存烧碱溶液的试剂瓶不能使用的瓶塞是（）
A.塑料塞B.软木塞C.玻璃塞D.橡皮塞
12．下列说法正确的是（）
A.Fe2O3常用于制造红色油漆和涂料
B.CO2溶于水得到的溶液能导电，所以CO2是电解质
C.化学反应必然引起物质状态的变化
D.硅可用来做光导纤维
13．下列关于二氧化硅的叙述不正确的是（ ）
①在固态和液态时,几乎不导电
②能跟强碱反应,但不能与水反应
③SiO2的物理性质与CO2类似
④既是酸性氧化物,又是碱性氧化物
A.②和③B.③和④C.②和④D.①和④
14．光纤通信是光作为信息的载体,让光在光导纤维中传输,制光导纤维的基本原料是（ ）
A.铜B.钢C.石英D.铝
二、非选择题
15．化学方程式是能够很直接形象的表示化学反应的过程与特征的一种符号，书写化学方程式是我们必须掌握的一项基本技能。
请按照要求完成下列方程式。
（1）写出 泡沫灭火器反应原理的离子方程式：
______；
（2）工业制粗硅的化学反应方程式：
_____________；
（3）NaCN属于剧毒物质，有一种处理方法其原理为CN-与S2O32-反应生成两种离子，一种与Fe3+可生成红色溶液，另一种与H+作用产生能使品红溶液褪色的刺激性气体，写出CN-与S2O32-反应离子反应方程式:
______；
（4）亚硝酸盐是食品添加剂中毒性较强的物质之一，可使正常的血红蛋白变成正铁血红蛋白而失去携带氧的功能，导致组织缺氧。
将亚硝酸钠溶液滴加到K2Cr2O7酸性溶液中，溶液由橙色交为绿色，且亚硝酸根被氧化成硝酸根，试写出反应的离子方程式：
___________；
（5）将NaClO溶液逐滴滴入含淀粉的NaI溶液中，溶液变蓝，继续滴加，溶液颜色先加深，后逐渐变浅，最终消失。
经检测得知此时溶液中含有一种含正五价元素的含氧酸根。
写出上述变化过程中第二个反应的离子反应方程式：
___________。
16．下列反应中,SiO2表现什么化学性质,在A~C选项中选出正确答案。
（1）SiO2+2C
Si+2CO↑_____；
（2）SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O_____。
A.作为玻璃的成分与氢氟酸反应而使玻璃能被雕刻
B.弱氧化性C.强酸制弱酸
17．硅单质及其化合物应用范围很广。
请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
石英砂
粗硅
SiHCl3（粗）
SiHCl3（纯）
高纯硅
①写出由纯Si
HCl3制备高纯硅的化学反应方程式：
_____________；
②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，写出这一过程的化学反应方程式：
__，H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是__________；
（2）下列有关硅材料的说法正确的是_____（填字母）。
A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮的磨料
B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高
E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
18．铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护等。
回答下列问题：
（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层，铅在周期表的位置为______周期第_____族；
（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为_________________________；
（3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_________________，铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，放电时的反应为Pb+PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。
写出负极发生的电极反应式为__________,当电子转移2mol时正极增重________克。
19．光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅（一种无机涂层）的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）反应I的化学方程式为2C+SiO2
Si+2CO↑，其中还原剂为_______（填化学式），该反应涉及的副反应可能有（碳不足）C+SiO2
Si+CO2↑和（碳足量）_______________；
（2）经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：
组分名称
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
HCl
BCl3
PCl3
质量分数
0.545
0.405
0.0462
0.0003
0.00193
0.00157
沸点／℃
57.6
31.8
8.2
-85
12.5
75.5
图中“操作X”的名称为_______，PCl3的电子式为_______；
（3）已知反应Ⅳ的化学方程式为3SiCl4+4NH3
Si3N4+12HCl，则反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为________，若向一2L恒容密闭容器中投入1molSiC14和1molNH3，6min后反应完全，则0～6min内，HCl的平均反应速率为____________mol·L-l·min-l。
20．化学知识与生产生活息息相关。
I.硅及其化合物
（1）硅及其化合物在现代信息技术中应用广泛。
其中用于制造计算机芯片的材料是__________（写化学式），用于制造光导纤维的材料是__________（写化学式）。
光导纤维在碱性土壤中易被腐蚀，请写出相关的离子反应方程式______________________；
II.氯及其化合物
（2）漂白粉是生活常备用品，其主要成份是__________________（写化学式），漂白粉保存不当易变质，请写出漂白粉失效的方程式________________，如不小心把漂白粉与洁厕灵（主要成份为盐酸）混合，易生成氯气使人中毒。
请写出有关反应的离子方程式________________________；
（3）某实验小组，向一定量的石灰乳中缓慢匀速地通入足量氯气，发现产物中还混有了ClO3－，他们讨论后认为，是反应放热温度升高的原因。
并画出了ClO－、ClO3－两种离子的物质的量（n）与反应时间（t）的关系曲线，粗略表示为下图（不考虑氯气和水的反应）；
①图中曲线I表示_____________离子的物质的量随反应时间变化的关系；
②所取石灰乳中含有Ca（OH）2的物质的量为__________mol；
③另取一份与②等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl－的物质的量为0.37mol，则产物中n（ClO－）/n（ClO3－）=______________；
III.氮及其化合物
（4）硝酸生产过程中排放出来的废气，含NO、NO2等大气污染物；
①工业上常用原理：
NOx+NH3→N2+H2O，使其转化为无毒的N2，现有NO、NO2的混合3.0L，可与3.5L相同状况的NH3完全反应，全部转化为N2，则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是_____________；
②已知碱能除去硝酸尾气：
2NO2+2NaOH＝NaNO2+NaNO3+H2O;NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O
根据硝酸尾气处理的反应原理，下列气体中不能被过量NaOH溶液吸收的是_______________；
A．1molO2和4molNO2
B．1molO2和4molNO
C．1molNO和5molNO2
D．4molNO和1molNO2
（5）汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气，造成产生氮的氧化物的主要原因是_____________。
A．燃烧含氮化合物燃料
B．燃烧含铅汽油
C．由于燃烧不充分
D．内燃机中空气中的N2在高温下被氧化
参考答案
1．【答案】C
【解析】金属铝、铁都是生活中常见的和常用的金属，用途广泛；金刚石是天然存在的最硬的物质之一，常用作钻探机的钻头；硅在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故选C。
2．【答案】C
【解析】四种材料中只有硅是半导体材料，常用于制造太阳能电池板；铝合金和钛合金都是导体；碳的同素异形体中，金刚石不导电，石墨是导体。
所以本题选C。
3．【答案】C
【解析】A、硅在自然界中只能以游离态存在，选项A错误；B、碳酸酸性强于硅酸，选项B错误；C、因为玻璃中含有SiO2，能与氢氧化钠溶液反应生成粘性很强的硅酸钠溶液，所以不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液，选项C正确；D、SiO2能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，但SiO2是酸性氧化物，因此不能与酸反应生成盐和水，选项D错误。
答案选C。
4．B
【解析】A.光导纤维的主要成分是二氧化硅，故A错误；B.硅属于亲氧元素，岩石和许多矿物的构成基本元素中含有Si元素，故B正确；C.SiO2是酸性氧化物，但可以与氢氟酸发生反应，故C错误；D.二氧化硅不溶于水，不能通过SiO2一步制得硅酸，故D错误；故选B。
5．【答案】C
【解析】A、SiO2和Na2CO3熔融生成Na2SiO3，Na2SiO3和稀盐酸反应生成H2SiO3，H2SiO3分解生成SiO2，涉及的反应为SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑、Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓、H2SiO3
H2O+SiO2，故A正确；B．氯化钠和氨气、二氧化碳反应生成NaHCO3，NaHCO3加热分解生成Na2CO3，Na2CO3和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠，Na2CO3和氯化钙反应生成氯化钠，发生的反应为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl、2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑、Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3、Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl，故B正确；C．N2和O2反应生成NO而不能生成NO2；HNO3分解生成NO2、氧气和水，发生的反应为N2+O2
2NO、3NO2+H2O=2HNO3+NO、4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O，故C错误；C．碳不完全燃烧生成CO，CO燃烧生成CO2，CO2和C反应生成CO，CO2和Mg反应生成C，发生的反应为2C+O2
2CO、2CO+O2
2CO2、C+CO2
2CO、CO2+2Mg
2MgO+C，故D正确；故选C。
本题考查元素及其化合物之间的转化，掌握物质的性质是解本题关键，解题时注意哪些物质之间能一步直接发生反应，需要的反应条件，镁能在二氧化碳中燃烧，为易错点，能否一步实现，如N2与O2不能转化为NO2等反应是难点。
6．【答案】B
【解析】“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si，反应原理是：
沙子的主要成分二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，得到的是粗硅；硅与氯气在加热条件下反应生成四氯化硅，氢气与四氯化硅在高温下反应生成硅和氯化氢。
A、2C＋SiO2
Si＋2CO↑，是制取粗硅的反应，故A不选；B、SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，是SiO2的一种性质，制取、提纯过程中均不涉及该反应，故B符合题意；C、硅与氯气在加热条件下反应生成四氯化硅，Si＋2Cl2
SiCl4，用于提纯硅，故C不选；D、氢气与四氯化硅在高温下反应生成硅和氯化氢，SiCl4＋2H2
Si＋4HCl，用于提纯硅，制取过程中涉及该反应，故D不选；故选B。
7．【答案】C
A．常温下硅可与强碱、HF酸反应，故A错误；B．Si导电性介于金属和绝缘体之间，为半导体材料，故B错误；C．硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料，故C正确；D．二氧化硅不导电，Si为良好的半导体材料，则Si是将太阳能转化为电能的常用材料，故D错误；答案为C。
8．【答案】A
【解析】正长石[KAlSi3O8]：
K2O·Al2O3·6SiO2，故A错误；
9．【答案】C
【解析】A．二氧化硅与氢氟酸反应得到产物为四氟化硅和水，不符合酸性氧化物的概念，故A错误；B．Na是活泼金属，可利用电解熔融NaCl来制取，与NaCl的熔点无关，故B错误；C．镁带在CO2中燃烧生成氧化镁和碳，体现了镁的还原性，故C正确；D．铝在空气中生成致密氧化膜，可防止铝继续被氧化，有抗腐蚀能力，但与硬铝是合金材料无因果关系，故D错误；答案为C。
10．【答案】D
【解析】A．明矾水溶液中铝离子水解生成具有吸附性的氢氧化铝胶体，能够吸附水中固体杂质颗粒而净水，与水溶性无关，故A错误；B．二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维主要成分，与熔点高无关，故B错误；C．二氧化硫有漂白性，可用于漂白纸张，故C错误；D．过氧化钠可与二氧化碳反应生成氧气，常用作供氧剂，故D正确；故答案为D。
11．【答案】C
【解析】玻璃的成分中含有二氧化硅，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，贮存烧碱溶液的试剂瓶不能使用的瓶塞玻璃塞，故C正确。
12．【答案】A
【解析】A、Fe2O3为红棕色固体，常用作制造红色油漆和涂料，选项A正确；B、CO2本身在水溶液中不能电离，能电离的为碳酸，故CO2不是电解质，选项B错误；C、反应O2=O3，反应前后都是气态，物质状态没变，选项C错误；D、二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的主要原料，选项D错误。
答案选A。
13．【答案】B
【解析】①SiO2在固态和液态时均无自由移动的电子或离子，在固态和液态不导电，故①正确；②如2NaOH+SiO2
Na2SiO3+H2O，SiO2不溶于水，故②正确；③SiO2与CO2的熔点、沸点、硬度、密度差别很大，故③错误；④SiO2是酸性氧化物，不是碱性氧化物故④错误；综上所述，选项B正确。
易错点是③，Si和C虽然属于同主族，但SiO2是由原子组成，熔沸点较高，CO2是由分子组成，常温下为气体，因此SiO2和CO2物理性质差别较大。
14．【答案】C
【解析】光导纤维的成分是SiO2，石英的成分是SiO2，故选项C正确。
15．【答案】Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑2C+SiO2
2CO+SiCN-+S2O32-=SCN-+SO32-Cr2O72-+3NO2-+8H+=2Cr3++3NO3-+4H2OI2+5ClO-+2OH-=2IO3-+5Cl-+H2O
【解析】
（1）氯化铝与碳酸氢钠相互促进水解生成沉淀和气体，则用离子方程式表示泡沫灭火器的反应原理为A13++3HCO3-=A1（OH）3↓+3CO2↑；
（2）工业制粗硅是利用C还原SiO2得到硅和CO，发生反应的化学反应方程式为2C+SiO2
2CO+Si；
（3）CN-与S2O32-反应生成两种离子，一种与Fe3+可生成红色弱电解质，另一种与H+作用产生能使品红溶液腿色的刺激性气体，反应生成SCN-与SO32-，反应离子方程式为：
CN-+S2O32-=SCN-+SO32-；
（4）酸性重铬酸钾溶液能够将亚硝酸钠氧化成硝酸钠，同时溶液由橙色变为绿色，反应的离子方程式为：
Cr2O72-+3NO2-+8H+═2Cr3++3NO3-+4H2O；
（5）在淀粉KI溶液中，滴入少量NaClO溶液，溶液立即变蓝，说明I-和ClO-发生氧化还原反应生成I2，继续滴加足量的NaClO溶液，蓝色逐渐消失，说明I2和ClO-发生氧化还原反应生成生成IO3-，I元素化合价由0价变为+5价、Cl元素化合价由+1价变为-1价，离子方程式为：
I2+5ClO-+2OH-=2IO3-+5Cl-+H2O。
16．【答案】BA
【解析】本题考查二氧化硅的性质，
（1）SiO2中Si的化合价降低，因此SiO2作氧化剂，体现弱氧化性，故B正确；
（2）氢氟酸腐蚀玻璃，故选项A正确。
17．【答案】SiHCl3+H2
Si+3HClSiHCl3+3H2O=H2SiO3（胶体）+3HCl+H2↑发生爆炸ABC
【解析】本题考查化学工艺流程，
（1）①H2还原SiHCl3可制备Si，化学反应方程式为SiHCl3+H2
Si+3HCl；②SiHCl3中Si为＋4价，H为－1价，Cl为－1价，SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，氢气是可燃性气体，与氧气发生爆炸；
（2）A、碳化硅的熔点高、性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮的磨料，故A正确；B、氮化硅的熔点高、硬度大，可用于制作高温陶瓷和轴承，故B正确；C、SiO2用于制光导纤维，故C正确；D、普通玻璃是由石英砂（SiO2）、石灰石、纯碱高温下反应制成的，玻璃是混合物，没有固定熔点，故D错误；E、Si与HCl不反应，故E错误。
18．【答案】六IVAPbO2+4HCl（浓）
PbCl2+Cl2↑+2H2OPbO+ClO-=PbO2+Cl-Pb+SO42--2e-=PbSO464g
【解析】
（1）C、Pb属于同一主族元素，Pb比C多4个电子层，则Pb含有6个电子层，则Pb位于第六周期第IVA族；故答案为：
六；IVA；
（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，说明二者反应生成氯气，同时生成氯化铅和水，反应方程式为PbO2+4HCl（浓）
PbCl2+Cl2↑+2H2O；故答案为：
PbO2+4HCl（浓）
PbCl2+Cl2↑+2H2O；
（3）PbO和次氯酸钠反应生成二氧化铅和氯化钠，离子方程式为PbO+ClO-=PbO2+Cl-；铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，放电时的反应为Pb+PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。
负极发生氧化反应，电极反应式为Pb+SO42--2e-=PbSO4，正极反应还原反应，电极反应式为PbO2+4H++SO42--2e-=2H2O+PbSO4，当电子转移2mol时。
正极增加了1mol硫酸根离子，减少了2mol氧原子，增重96g-32g=64g，故答案为：
PbO+ClO-=PbO2+Cl-；Pb+SO42--2e-=PbSO4；64g。
点睛：
本题考查碳族元素的性质，涉及物质的量的有关计算、离子反应、电解原理等知识点。
本题的易错点是（3）中阳极、阴极电极反应式的书写。
19．【答案】C3C+SiO2
SiC+2CO↑精馏（或蒸馏或分馏）
制取盐酸（或其他合理答案）0.25
【解析】
（1）反应I的化学方程式为2C+SiO2
Si+2CO↑，其中碳元素化合价升高，还原剂为C。
碳足量时，生成的CO2与碳反应生成CO，方程式为3C+SiO2
SiC+2CO↑。
（2）根据表中数据可知物质的沸点相差较大，因此图中“操作X”的名称为精馏（或蒸馏或分馏）；PCl3是共价化合物，电子式为
。
（3）根据方程式可知反应Ⅲ和Ⅳ中尾气是氯化氢，用途为制取盐酸。
根据方程式可知反应中四氯化硅过量，生成氯化氢是3mol，浓度是3mol÷2L＝1.5mol/L，则0～6min内，HCl的平均反应速率为1.5mol/L÷6min＝0.25mol·L-l·min-l。
20．【答案】SiSiO2SiO２ ＋2OH－=SiO32-+H2OCaCl2、Ca（ClO）2Ca（ClO）2 ＋CO２+H2O=2HClO+CaCO3↓2HClO
2HCl＋O2↑ClO-＋Cl-＋2H+=Cl2↑+H2OClO-0.257：
61:
3DD
【解析】
（1）考查硅和二氧化硅的用途，利用晶体硅是良好的半导体，因此制造计算机芯片的材料是晶体硅，化学式为Si；光导纤维的成分是SiO2；SiO2属于酸性氧化物，与碱发生复分解反应，即SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O；
（2）考查漂白粉的成分和失效的原因，漂白粉是Ca（ClO）2和CaCl2的混合物；碳酸的酸性强于次氯酸，因此有Ca（ClO）2＋CO2＋H2O=CaCO3＋2HClO，HClO见光受热分解，2HClO
2HCl＋O2↑；两者发生氧化还原反应，生成氯气，即离子反应方程式为ClO－＋Cl－＋2H＋=H2O＋Cl2↑；（3）考查氧化还原反应中得失电子数目守恒，①根据题意，产生ClO3－的原因是反应是
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