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1、第10讲碳、硅及其化合物A组基础题组1.(2016湖南岳阳检测)下列说法正确的是()A.光导纤维的主要成分是硅B.常用氢氟酸(HF)来蚀刻玻璃C.制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英砂D.实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液2.(2016山东诸城月考)下列关于硅的说法不正确的是()A.硅是非金属元素,晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质发生反应D.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属单质反应3.(2016湖北七校联考)将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后加热蒸干,再在高
2、温下充分灼烧,最后得到的固体物质是() A.Na2SiO3B.Na2CO3、Na2SiO3 C.Na2CO3、SiO2 D.SiO24.下列说法错误的是()A.粗硅SiCl4Si物质间的转化可一步实现B.Si和SiO2都用于制备光导纤维C.SiO2可与HF反应,因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中D.单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料5.(2016天津七校联考)下列说法正确的是()A.自然界中含有大量的游离态的硅,纯净的硅晶体可用于制作计算机芯片B.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,可用作木材防腐剂C.水泥、玻璃、水晶都是硅酸盐制品D.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器6.将2.8 g硅粉与2.3
3、 g钠同时放入足量水中,采用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 LB.4.48 LC.5.6 L D.3.36 L7.(2016天津检测)下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O2FeO3SiO2水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料A.B.C.D.8.(2016宁夏银川模拟)下列物质的反应过程符合图示过程的是()A.向CaCl2溶液中通入过量CO2B.向水玻璃中通入过量CO2C.向澄清石灰水中通入过量CO2D.
4、向水玻璃中加入过量盐酸9.(2016江西南昌模拟)硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献。请回答下列有关问题:(1)硅原子的结构示意图为。 (2)下列物品或设备所用材料属于硅酸盐的是(填字母)。 长江三峡水泥大坝光导纤维陶瓷坩埚普通玻璃硅太阳能电池A.B. C.D.(3)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,所以碳的还原性强于硅的还原性B.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在配磨口玻璃塞的试剂瓶中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CO2D.由Na2CO3+SiO2 CO2+Na2SiO3可知硅酸的酸性强于碳酸(
5、4)常温下,SiCl4为液态,沸点为57.6 ,在空气中冒白雾。制备高纯度硅的中间产物SiCl4中溶有液态杂质,若要得到高纯度SiCl4,应采用的方法是 ;用化学方程式及必要的文字解释SiCl4在空气中冒白雾的原因:。10.(2016黑龙江大庆模拟)太阳能光伏发电最关键的材料是高纯硅,高纯硅可以通过以下过程制取:制粗硅:SiO2+2CSi(粗硅)+2CO制纯硅:Si(粗硅)+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si(纯硅)+4HCl石英砂、水晶、玛瑙的主要成分均是SiO2,SiO2的化学性质与CO2有些类似。(1)请写出SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式: 。(2)在反应中,属于(填基本反
6、应类型),属于置换反应的是(填序号)。 (3)在反应中有元素的化合价改变的反应是(填序号)。B组提升题组11.(2016湖南岳阳测试)某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物跟足量的稀盐酸反应,消耗H+和生成CO2的物质的量之比为65,则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是() A.11B.12C.13D.1412.(2016浙江宁波十校联考)化合物A、B、C、D各由两种元素组成,甲、乙、丙是由短周期元素组成的单质。这些常见的化合物与单质之间存在如下图所示关系(已知C是一种有机物),以下结论不正确的是()A.上述转化关系所涉及的化合物中有一种是酸性氧化物B.甲、乙、丙三种单质的晶体一定是
7、分子晶体C.上图所示的五个转化关系中,有三个涉及化合反应D.上图所示的五个转化关系均涉及氧化还原反应13.氮化硅是一种重要的高温结构陶瓷,为立体网状结构的晶体,属于超硬物质,本身具有润滑性,并且耐磨损,抗腐蚀能力强,高温时抗氧化。人们常常利用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。(1)下列有关该陶瓷的说法中正确的是(填字母,下同)。 A.氮化硅的分子式为Si3N4B.该陶瓷虽耐高温,但抗震性差、易断裂C.该陶瓷在高温时,易与氧气反应D.氮化硅陶瓷制成的机械部件一般不需要润滑剂(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,但遇上氢氟酸会发生反应:Si3N4+HF+H2OH2SiO3+NH4
8、F。下列有关说法中正确的是。 A.该反应为氧化还原反应B.该反应配平后的化学计量数依次为1、4、9、3、4C.氢氟酸是一种超强酸D.Si3N4为共价化合物,NH4F为离子化合物(3)氮化硅可由硅的氯化物与氨气在一定条件下反应得到,试写出该反应的化学方程式: 。 14.化合物A是制玻璃的主要原料之一。常温下,化合物B、H、I为气体,B不溶于水且有毒,H、I易溶于水,H的水溶液呈碱性,I的水溶液呈酸性。D元素是地壳中含量仅次于氧的非金属元素。化合物J是一种可用于制造发动机的新型无机非金属材料,其相对分子质量为140,其中D元素的质量分数为60%。上述物质间的转化关系如下图所示:(1)除A外,制玻璃
9、的主要原料还有(填化学式)、。盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,原因是(用化学方程式表示)。(2)D元素在元素周期表中的位置是 。(3)H的电子式是 。(4)F和H反应生成J和I的化学方程式是 。(5)下列说法正确的是(填序号)。a.上述由A生成D的单质的反应属于置换反应b.D元素在自然界中主要以单质形式存在c.G是含有共价键的离子化合物d.I是强电解质,G是弱电解质,二者的水溶液都显酸性15.某矿石可能由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成,欲探究其组成,设计探究过程如图所示。已知:碳酸不能溶解Al(OH)3沉淀。(1)Si在元素周期表中的位置是 。(2)下列说法正确的是。
10、a.酸性:H2CO3H2SiO3b.原子半径:OCSiCH4SiH4d.离子半径:O2-Al3+(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1 molL-1 HNO3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2.36103 kg,得到滤渣1.2103 kg,理论上至少需要1 molL-1 HNO3溶液的体积为L。答案全解全析A组基础题组1.BA项,光导纤维的主要成分是二氧化硅,不正确;C项,制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂,不正确;D项,保存氢氧化钠溶液不能用
11、带玻璃塞的试剂瓶,因为NaOH与玻璃的主要成分反应生成的硅酸钠是一种矿物胶,时间长了瓶塞会打不开,不正确。2.C硅的化学性质不活泼,但常温下仍能与氟气、氢氟酸、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。3.ACO2与水玻璃反应生成Na2CO3和H2SiO3,在高温条件下H2SiO3变为SiO2,Na2CO3与SiO2反应又生成Na2SiO3和CO2,所以最后得到的固体物质是Na2SiO3,故A正确。4.BA选项是精制硅的一般过程,正确;SiO2用于制备光导纤维,硅没有这样的用途,B选项错误;氢氟酸能与玻璃中的SiO2发生反应,C选项正确;单质硅是制备太阳能电池常用的
12、材料,D选项正确。5.B自然界中无游离态硅,A错;硅酸钠水溶液可作防火、防腐剂,B正确;水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品,C错;二氧化硅可与氢氟酸反应,D错。6.D2Na+2H2O 2NaOH+H2223 g 2 mol 22.4 L2.3 g0.1 mol 1.12 LSi+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H228 g2 mol222.4 L1.4 g 0.1 mol 2.24 L反应后硅剩余1.4 g,标准状况下,V(H2)=1.12 L+2.24 L=3.36 L。7.D硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2OFe2O33SiO2,错误;水晶的主要成分是S
13、iO2,不是硅酸盐制品,错误;高纯度的硅单质广泛用于电子行业,SiO2用于制作光导纤维,错误;单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,正确。8.CA项不反应,违背了强酸制备弱酸的原理;B项中沉淀为硅酸,硅酸不能溶于过量的碳酸中;C项先生成CaCO3,然后CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2,符合题意;D项中生成的沉淀为硅酸,硅酸不溶于过量的盐酸。9.答案(1)(2)D(3)C(4)蒸馏SiCl4+3H2O4HCl+H2SiO3,生成的HCl与水蒸气结合形成盐酸小液滴,形成白雾解析(3)A项,该反应主要是因为CO是气态物质,从混合物中逸出而容易发生,实际上Si的还原性强于C,A错;
14、硅酸钠本身即为矿物胶,可作黏合剂,使瓶塞、瓶口黏合不易打开,B错;强酸制取弱酸的适用对象是水溶液中的复分解反应,D错。(4)分离液态混合物可用蒸馏的方法。10.答案(1)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O(2)化合反应(3)解析(1)SiO2与NaOH溶液反应生成了硅酸钠和水,反应的化学方程式是SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。(2)在反应中,由两种物质生成了一种物质,属于化合反应;在反应中,都是由一种单质与一种化合物反应,生成了另一种单质和另一种化合物,属于置换反应。(3)在反应中,都有单质参加或生成,一定有元素化合价的变化。B组提升题组11.B设碳酸盐和酸式碳酸盐的物
15、质的量分别为x mol、y mol,则:RCO3 2H+ CO2,R(HCO3)2 2H+ 2CO21 2 1 12 2x mol2x molx moly mol2y mol2y mol则有(2x mol+2y mol)(x mol+2y mol)=65,解得xy=12。12.B由单质甲能与有机物C反应生成A与B,甲可与单质乙反应生成A,A继续与乙反应生成D,可推出甲、乙、丙分别为O2、C、H2,A、B、D分别为CO2、H2O、CO,进而可判断A、C、D选项正确;B选项中乙(碳)可能为原子晶体,错误。13.答案(1)D(2)BD(3)3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl解析(1)氮化
16、硅为立体网状结构的晶体,不存在单个分子,Si3N4不是分子式,A错误;由氮化硅是高温结构陶瓷,抗氧化、有润滑性可知B、C错误,D正确。(2)Si3N4与HF反应,无元素化合价的变化,A项错误;氢氟酸是一种弱酸,C项错误。(3)硅的氯化物为SiCl4,根据题意可知化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl。14.答案(1)Na2CO3CaCO3SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O(2)第三周期第A族(3)H：NH：H(4)3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl(5)ac解析由D元素是地壳中含量仅次于氧的非金属元素知,D为Si。结合图中转化关系,由B不溶于水且是有毒气
17、体可知B为CO;由D的单质与Cl2反应生成F可知F为SiCl4;由H的水溶液呈碱性可知H为NH3,所以I为HCl、J为新型无机非金属材料Si3N4,G为NH4Cl。15.答案(1)第三周期A族(2)abc(3)FeCO3和SiO2SiO2+2OH- SiO32-+H2O(4)3FeCO3+10H+NO3- 3Fe3+3CO2+NO+5H2O(5)NO循环使用减少环境污染,NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸,可以提高原料利用率3104解析(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。(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。每溶解3 mol FeCO3,消耗10 mol HNO3,如果由NO回收的1 mol HNO3再利用,则理论上只需要9 mol HNO3,即:FeCO33HNO3。根据矿石2.36103 kg、滤渣1.2103 kg,可知其中含有1.16103 kg FeCO3,需要硝酸3104 mol,故需1 molL-1的HNO3溶液3104 L。8