（3）该矿石的组成是________，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是________________________________________。
（4）该矿石和1mol·L－1HNO3溶液反应的离子方程式为________________________________________。
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，目的是________________________________________；若处理该矿石2.36×103kg，得到滤渣1.2×103kg，理论上至少需要1mol·L－1HNO3溶液的体积为________L。
1．（2015·新课标全国卷Ⅱ）食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。
下列说法错误的是（ ）
A．硅胶可用作食品干燥剂
B．P2O5不可用作食品干燥剂
C．六水氯化钙可用作食品干燥剂
D．加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
2．（2015·江苏卷）在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。
下列说法正确的是（ ）
A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：
r（Mg2＋）＞r（Mg）
C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性
D．该反应中化学能全部转化为热能
3．（2015·安徽卷）下列有关说法正确的是（ ）
A．在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
B．Fe（OH）3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象
C．H2、SO2、CO2三种气体都可用浓H2SO4干燥
D．SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
4．（2014·福建卷）常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是（ ）
X
Y
Z
①
NaOH溶液
Al（OH）3
稀硫酸
②
KOH溶液
SiO2
浓盐酸
③
O2
N2
H2
④
FeCl3溶液
Cu
浓硝酸
A.①③B．①④C．②④D．②③
5．（2014·新课标全国卷Ⅱ）铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。
回答下列问题：
（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。
铅在元素周期表的位置为第________周期第________族；PbO2的酸性比CO2的酸性________（填“强”或“弱”）。
（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在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（即
×100%）的残留固体。
若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m∶n的值________________________________________________________________________。
6．（2017·湖南模拟）下列关于硅及其化合物的叙述错误的是（ ）
A．硅是良好的半导体材料，二氧化硅可用于制造光导纤维
B．二氧化硅能与石灰石反应：
SiO2＋CaCO3
CaSiO3＋CO2↑
C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：
SiO2＋2C
Si＋2CO↑
D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
7．（2017·淄博月考）据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的。
下列相关叙述不正确的是（ ）
A．它耐高温抗氧化B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定的熔点D．它是一种新型无机非金属材料
8．（2017·福州一中月考）将过量CO2分别通入下列物质的溶液中：
①BaCl2；②Na2SiO3；③Ca（OH）2；④饱和Na2CO3溶液；⑤NaAlO2，最终有白色沉淀析出的是（ ）
A．①②③④⑤B．②④⑤C．①②③D．②③⑤
9．（2017·山东济南联考）下列除杂方法正确的是（ ）
A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去
B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热
C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶
D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤
10．（2017·安庆模拟）金刚砂（SiC）可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3C
SiC＋2CO↑，下列有关说法中正确的是（ ）
A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为C
B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C．该反应中每生成1molSiC转移12mol电子
D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2
11．（2017·西安中学质检）向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，得溶液甲。
再向所得溶液甲中逐滴加入0.2mol·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。
下列判断正确的是（ ）
A．原NaOH溶液的浓度为0.1mol·L－1
B．通入CO2的体积为448mL（标准状况）
C．所得溶液甲的溶质成分的物质的量之比为n（NaOH）：
n（Na2CO3）＝1：
3
D．所得溶液甲的溶质成分的物质的量之比为n（NaHCO3）：
n（Na2CO3）＝2：
1
12．（2017·江苏连云港等四市一模）在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg＋SiO2
2MgO＋Si，同时会发生副反应：
2Mg＋Si
Mg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），SiH4在常温下是一种不稳定、易自燃的气体。
下图是进行Mg与SiO2反应的实验装置。
试回答下列问题：
（1）由于O2和H2O（g）的存在对该实验有不良影响，实验中应通入X气体作为保护气，在A、B、C三种仪器中应加入的试剂分别是：
A________，B________，C________。
（填序号）
①稀硫酸 ②浓硫酸 ③稀盐酸 ④石灰石 ⑤纯碱 ⑥锌粒
（2）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是________________________________________________________________________
____________________________，当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是________________________________________________________________________。
（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________。
课练11 碳、硅及其化合物
无机非金属材料基础练
1．解析 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。
硅在常温下化学性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。
答案 C
2．解析 SiO2是原子晶体，是由硅原子和氧原子按1∶2的比例所组成的立体网状晶体。
干冰是分子晶体，两者结构不同，故A错误；SiO2为酸性氧化物，除氢氟酸外不与任何酸反应，故B错误；工业上用焦炭还原SiO2来制备粗硅，故C正确；SiO2具有导光性，用于制造光导纤维，SiO2不导电，故D错误。
答案 C
3．解析 由C2O3溶于水可得到草酸知，C2O3是酸性氧化物，与NaOH溶液反应生成草酸钠，A、C正确；由C2O3的化学性质与CO相似知，B正确；因碳元素的最高正价为＋4，则2C2O3＋O2
4CO2，D错误。
答案 D
4．解析 SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液、CaO（高温）反应；能与氢氟酸反应是SiO2的特性；与Na2CO3固体在高温下反应是制玻璃时的反应。
答案 C
5．解析 无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。
传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。
新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如强度高、耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。
答案 B
6．解析 A项，CO2＋C6H5ONa＋H2O―→C6H5OH＋NaHCO3，升温至65℃以上，C6H5OH完全溶解，溶液变澄清；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3；C项，CO2＋Ca（ClO）2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，所以溶液变浑浊，加入的品红被HClO氧化褪色；D项，首先，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2至过量，产生可溶于水的Ca（HCO3）2，再加入足量的NaOH，则发生反应：
2NaOH＋Ca（HCO3）2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。
答案 B
7．解析 粗硅与盐酸反应是其中的Fe与盐酸反应：
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；粗硅与碱反应是其中的硅与碱液反应：
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
因放出等量的H2，则Fe与Si的物质的量之比为2∶1，质量之比为4∶1。
答案 C
8．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＋2Cl2
SiCl4
SiO
＋2H2O＋2CO2===H2SiO3↓＋2HCO
9．解析
（1）M的单质可作半导体材料，含M的化合物W可用于制造光导纤维，可知M为Si，位于第ⅣA族，与之同族且相对原子质量较小的是碳元素，两者的共同点是最外层均有4个电子。
（2）W为SiO2，易与氢氟酸反应生成SiF4和H2O。
（3）SiO2与纯碱高温反应生成Na2SiO3（X）和CO2（Y）。
（4）不论CaCO3是否过量，反应生成的CO2只由CaCO3决定，由关系式CaCO3～CO2得：
＝
，解得m（CaCO3）＝50g，石灰石的质量分数为
×100%＝50%。
答案
（1）ⅣA
最外层均有4个电子
（2）氢氟酸（或HF） SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
（3）①SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑；Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ ②AB
（4）50%
10．解析
（1）Si位于元素周期表中第三周期第ⅣA族。
（3）根据“红褐色沉淀”可知矿石中含有FeCO3。
根据滤渣发生的一系列变化可知矿石中含有SiO2。
由于在无色滤液中通入二氧化碳没有出现沉淀，所以矿石中不含Al2O3。
（4）SiO2与硝酸不反应。
FeCO3与硝酸反应时，要注意生成Fe3＋，同时硝酸被还原为NO。
根据电荷守恒和元素守恒即可写出反应的离子方程式。
（5）NO、H2O、O2可发生反应：
4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，生成的硝酸可循环使用，减少污染。
结合第（4）题的反应方程式可知，每溶解3molFeCO3，消耗10molHNO3，如果由回收生成的1molNO得到的1molHNO3再利用，则理论上只需要9molHNO3。
即：
FeCO3～3HNO3。
根据矿石2.36×103kg、滤渣1.2×103kg，可知其中含有1.16×103kgFeCO3，需要HNO33×104mol，故需1mol·L－1的HNO3溶液3×104L。
答案
（1）第三周期第ⅣA族
（2）abc
（3）FeCO3和SiO2 SiO2＋2OH－===SiO
＋H2O
（4）3FeCO3＋10H＋＋NO
===3Fe3＋＋3CO2↑＋NO↑＋5H2O
（5）NO循环使用能减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，可以提高原料利用率 3×104
加餐练
1．解析 根据食品干燥剂对无毒、无味、无腐蚀性及环境友好的要求，硅胶、CaCl2以及加工后具有吸水性的植物纤维都可用作食品干燥剂；P2O5吸水生成磷酸或偏磷酸，不可用作食品干燥剂，A、B、D三项正确。
CaCl2·6H2O不具有吸水性，C项错误。
答案 C
2．解析 碳的同素异形体除金刚石和石墨外，还存在C60等同素异形体，A项错误；Mg的电子层数比Mg2＋多，所以半径r（Mg）>r（Mg2＋），B项错误；反应2Mg＋CO2
2MgO＋C中，还原剂为Mg，还原产物为C，根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知，Mg的还原性强于C，C项正确；燃烧过程中，化学能除了转化为热能外还转化为光能等其他能量，D项错误。
答案 C
3．解析 A项错误，Na2CO3受热不分解；B项错误，Fe（OH）3胶体为红褐色；C项正确，三种气体均不与浓硫酸反应；D项错误，SiO2为酸性氧化物，除氢氟酸外，SiO2并不能与其他酸发生反应，且SiO2与氢氟酸反应生成SiF4和水，SiF4不是盐。
答案 C
4．解析 ①中Y是两性氢氧化物，常温下既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应；②中SiO2不能与浓盐酸反应；③中N2与O2在高温或者放电的条件下反应生成NO，N2与H2在高温高压、催化剂的条件下反应生成NH3；④在常温下，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2,4HNO3（浓）＋Cu===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O，B项正确。
答案 B
5．解析
（1）由碳位于第二周期ⅣA族，结合信息推出铅的位置；可由同主族元素性质的递变规律判断酸性强弱。
（2）PbO2与浓盐酸反应得到黄绿色的氯气，联想实验室制氯气的反应原理写出化学方程式。
（3）根据题意PbO2在加热过程中发生反应PbO2
PbOx＋
O2↑，减少的质量是氧气的质量，再利用质量关系进行计算。
答案
（1）六 ⅣA 弱
（2）PbO2＋4HCl（浓）
PbCl2＋Cl2↑＋2H2O
（3）根据PbO2
PbOx＋
O2↑，有
×32＝239×4.0%，x＝2－
＝1.4，
根据mPbO2·nPbO，
＝1.4，
＝
＝
。
6．解析 水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，D错误。
答案 D
7．解析 由航空材料的成分组成知其质轻、具有耐高温抗氧化等性质，由于这种材料能增加韧性，故质地不会较脆，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，由碳化硅、高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。
答案 B
8．解析 因为弱酸一般不能制强酸，故CO2通入BaCl2溶液中无明显现象；过量CO2通入石灰水中生成可溶性Ca（HCO3）2。
过量CO2通入Na2SiO3溶液生成硅酸沉淀，通入饱和Na2CO3溶液析出NaHCO3晶体，通入NaAlO2溶液析出Al（OH）3沉淀。
答案 B
9．解析 A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，Na2CO3溶液会吸收CO2生成NaHCO3，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，Na2CO3溶液能与CO2反应生成NaHCO3。
答案 B
10．解析 反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价（SiC）和＋2价（CO），其中CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；根据化学方程式，知该反应中每生成1molSiC，转移4mol电子。
答案 D
11．解析 由图像可知，先加入的25mL盐酸使CO
转化为HCO
，后加入的75mL盐酸使HCO
转化为CO2。
所得溶液甲中，n（Na2CO3）＝0.2mol·L－1×0.025L＝0.005mol，n（NaHCO3）＝0.2mol·L－1×0.075L－0.005mol＝0.01mol，故n（NaHCO3）∶n（Na2CO3）＝2∶1，C错，D正确。
根据Na＋守恒，可知原溶液中NaOH的物质的量等于最终生成的NaCl的物质的量，n（NaOH）＝0.2mol·L－1×0.1L＝0.02mol，c（NaOH）＝0.2mol·L－1，A错；根据碳原子守恒，可知通入的CO2为0.015mol，体积为336mL（标准状况），B错。
答案 D
12．解析
（1）从给出的试剂看，可产生的气体只有CO2和H2，CO2与Mg能反应，不能用作保护气，因此保护气为H2。
制取H2的试剂是稀硫酸和锌粒，浓硫酸为气体干燥剂。
（2）装置内的O2如果不被排出，O2与H2混合在加热条件下会发生爆炸；移走酒精灯后反应继续进行，说明Mg与SiO2的反应是放热反应。
（3）Mg2Si与盐酸会发生复分解反应生成MgCl2和SiH4，SiH4常温下可自燃。
答案
（1）① ⑥ ②
（2）防止在加热条件下H2和O2混合发生爆炸 SiO2和Mg粉的反应是放热反应
（3）①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑
②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
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