PAGE5-碳、硅及無機非金屬材料一、選擇題1．(2024·佛山教學質量檢測)2024年國產大飛機C919試飛勝利，化學工作者研發的新材料發揮了重要作用。下列關于C919的說法中錯誤的是()A．機身涂料中的氫氧化鋁有阻燃作用B．發動機運用的高溫陶瓷材料氮化硅屬于硅酸鹽產品C．運用的碳纖維復合材料能經受很多由溫差帶來的“冷凍熱蒸”的考驗D．運用的第三代鋁鋰合金具有低密度、高比強度、優良的耐低溫等性能解析：選B。氮化硅不屬于硅酸鹽，B項錯誤。2．(2024·龍巖教學質量檢查)“九秋風露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精致的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法中正確的是()A．玻璃是人類最早運用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英C．硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高D．高溫結構陶瓷的主要成分也為硅酸鹽解析：選C。陶瓷是人類最早運用的硅酸鹽制品，A項錯誤；純堿、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B項錯誤；硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高，C項正確；高溫結構陶瓷屬于新型無機非金屬材料，其主要成分不是硅酸鹽，D項錯誤。3．(2024·晉豫省際大聯考)山西博物院是太原地標性建筑之一。下列相關說法正確的是()A．展柜運用的鋼化玻璃，其主要成分只有SiO2B．墻體運用的磚瓦、水泥是硅酸鹽制品C．陳設的元青花瓷的原料有高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，也可以表示為Al2O3·SiO2·H2OD．展示的青銅器上有一層綠色物質，此綠色物質可能是堿式碳酸銅，它不溶于鹽酸解析：選B。鋼化玻璃與一般玻璃的成分相同(只是制造的工藝不同)，主要成分是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅，A項錯誤；磚瓦和水泥都是硅酸鹽制品，B項正確；高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]應當表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，C項錯誤；銅綠是堿式碳酸銅，該物質可以與鹽酸反應生成氯化銅、二氧化碳和水而溶解，D項錯誤。4．(2024·廣州高三模擬)硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是()A．硅是人類將太陽能轉換為電能的常用材料B．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應C．反應Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑中，Si為氧化劑D．硅能與氫氟酸反應，則硅也可以與鹽酸反應解析：選A。由粗硅制備單晶硅的過程一般為Sieq\o(→,\s\up7(Cl2))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2))Si＋HCl，都是氧化還原反應，B項錯誤；C項中Si為還原劑，C項錯誤；硅不能與鹽酸反應，D項錯誤。5．(2024·孝感中學月考)鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)與碳、硅兩元素同位于第ⅣA族，其原子序數按鍺、錫、鉛的依次依次增大，則下列推斷肯定不正確的是()A．鉛可形成PbO、PbO2兩種氧化物B．鍺與鹽酸不反應，錫、鉛能與鹽酸反應C．鍺、錫、鉛的＋4價氫氧化物的堿性：Ge(OH)4<Sn(OH)4<Pb(OH)4D．鍺、錫、鉛的金屬性依次減弱解析：選D。Pb在第ⅣA族，有＋2、＋4兩種化合價，因而可形成PbO、PbO2兩種氧化物，A正確；錫、鉛在金屬活動性依次中均排在氫的前面，因而可與鹽酸反應，鍺金屬活動性比錫和鉛弱，與鹽酸可能不反應，B正確；同一主族元素從上到下金屬性依次增加，因而Ge(OH)4、Sn(OH)4、Pb(OH)4的堿性依次增加，鍺、錫、鉛的金屬性依次增加，C正確、D錯誤。6．(2024·臨沂高三模擬)據報道，科學家通過對稻殼進行限制性焚燒熱解，從中提取一種叫作生物質納米結構二氧化硅的超高活性材料，將少量這種材料摻入混凝土中，即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關于二氧化硅的說法正確的是()A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅屬于酸性氧化物B．將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以得到硅酸C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸的強D．水晶是比較純凈的二氧化硅，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽解析：選B。二氧化硅為酸性氧化物，但其不溶于水；硅酸的酸性比碳酸的弱；瑪瑙的主要成分是二氧化硅。7．(2024·宜春高三月考)下列轉化關系中，不能通過一步反應實現的是()①SiO2→Na2SiO3②CuSO4→CuCl2③SiO2→H2SiO3④CuO→Cu(OH)2⑤Na2O2→Na2SO4A．①② B．③④C．②③④ D．②③④⑤解析：選B。①中SiO2可與NaOH或Na2CO3反應生成Na2SiO3；②中CuSO4可與BaCl2反應生成BaSO4和CuCl2；③中SiO2不能與H2O反應，所以不能由SiO2一步制得H2SiO3；④中CuO不能與H2O反應一步生成Cu(OH)2；⑤中將Na2O2加入稀H2SO4中反應即可得到Na2SO4。8．(2024·濟南高三模擬)下列離子方程式的書寫正確的是()A．水玻璃中通入過量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．硅與氫氟酸的反應：Si＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析：選D。Na2SiO3是強電解質，應拆分成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，且應生成HCOeq\o\al(－,3)，A錯；B項正確寫法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)，B錯；氫氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－，C錯。9．(2024·南陽高三期末)《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙粘(黏)土而為之”“凡坯既成，干燥之后，則積累窖中燃薪舉火”“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是()A．黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料B．“燃薪舉火”使黏土發生了困難的物理化學改變C．沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽D．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦解析：選C。沙子的主要成分是二氧化硅，黏土的主要成分是硅酸鹽，C項錯誤。10．(2024·山西高三聯考)有些科學家提出硅是“21世紀的能源”。下列說法正確的是()A．晶體硅具有半導體性質，可用于制造光導纖維B．玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應，故常用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾C．陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽材料D．硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2解析：選D。A．晶體硅具有半導體性質，可用于生產電腦芯片，二氧化硅可用于制造光導纖維，A不正確；B.玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾，因為玻璃表面是光滑的，該反應太慢，應用氫氟酸，B不正確；C.陶瓷、水泥屬于硅酸鹽材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C不正確；D.硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2，D正確。11．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程。下列說法正確的是()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶能用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復再生D．圖中所示的轉化反應都是氧化還原反應解析：選C。SiO2是酸性氧化物，能與氫氟酸反應是其特別性質，A錯；在圖示轉化關系中只有第一行的反應是氧化還原反應，其余均為非氧化還原反應，D錯。二、非選擇題12．在下列物質的轉化關系中，A是一種固體單質，且常做半導體材料，E是一種白色沉淀，F是最輕的氣體單質。請回答下列問題：(1)B的化學式是________，目前在現代通訊方面B已被用作______________的主要原料。(2)B和a溶液反應的離子方程式是____________________________________________________________________。(3)A和a溶液反應的離子方程式是___________________________________________________________________。(4)C和過量鹽酸反應的離子方程式是______________________________________________________________________。答案：(1)SiO2光導纖維(2)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑(4)SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓13．從“南澳一號”沉船中發覺了大量宋代精致瓷器，體現了絢麗的中華文明。青花瓷胎體的原料——高嶺土[Al2Si2O5(OH)x]可摻進瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是鉀長石(KAlSi3O8)，在1300℃左右一次燒成的釉可形成精致的青花瓷。(1)下列說法正確的是________(填字母)。A．高嶺土分子中x＝2B．鉀長石能完全溶解在鹽酸中形成澄清的溶液C．燒制青花瓷過程中發生了困難的物理改變和化學改變D．青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產品(2)在“南澳一號”考古過程中，需用高純度SiO2制造的光纖。下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質)制備二氧化硅粗產品的工藝流程。①洗滌石英砂的目的是_______________________________________________。②二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式是___________________________________________________________________________________________________。③在以上流程中，要將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是____________________。④工業上常用純凈石英砂與C在高溫下發生反應制備粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質的量之比為1∶1。下列說法正確的是________(填字母)。A．SiC是一種傳統的無機非金屬材料B．制造粗硅時的反應為2SiO2＋5Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋SiC＋4CO↑C．在以上流程中，將鹽酸改為NaOH溶液，也可達到目的D．純凈的SiO2只能用于制造光導纖維解析：(1)選項A，依據化合物中各元素的正、負化合價代數和等于零的原則，可得(＋3)×2＋(＋4)×2＋(－2)×5＋(－1)×x＝0，解得x＝4。選項B，鉀長石與鹽酸反應后不能形成澄清的溶液。選項C，依據陶瓷的制作過程可推想出燒制青花瓷的過程中發生了困難的物理改變和化學改變。選項D，青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產品。(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl雜質，洗滌石英砂可使NaCl與SiO2分別。②SiO2與NaOH溶液反應生成Na2SiO3和H2O，據此可寫出相應的離子方程式。③將洗凈的石英砂研磨成粉末后能增大反應物的表面積，從而增大反應物之間的接觸面積，增大反應速率，提高生產效率。④選項A，SiC是一種新型無機非金屬材料。選項B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質的量之比為1∶1，依據元素的原子個數守恒和得失電子守恒，可將題述信息轉化為如下反應：2SiO2＋5Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋SiC＋4CO↑。選項C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，無法實現二者的分別。選項D，純凈的SiO2還可用于制造光學玻璃等。答案：(1)CD(2)①除去石英砂中的NaCl雜質②SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O③增大反應物之間的接觸面積，從而增大反應速率，提高生產效率④B14．單晶硅是信息產業中重要的基礎材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質)，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅(反應溫度為450～500℃)，四氯化硅經提純后用氫氣還原可得到高純硅。以下是試驗室制備四氯化硅的裝置圖：相關信息如下：①四氯化硅遇水極易水解。②硼、鋁、鐵在高溫下均能與氯氣干脆反應生成相應的氯化物。③有關物質的物理常數見下表：物質SiCl4BCl3AlCl3FeCl3沸點/℃57.712.8—315熔點/℃－70.0－107.2——升華溫度/℃——180300請回答下列問題：(1)裝置A中g管的作用是________________________________________________________________________；裝置C中的試劑是________。(2)甲方案：f接裝置Ⅰ；乙方案：f接裝置Ⅱ。但是裝置Ⅰ、Ⅱ都有不足之處，請你評價后填寫下表。方案優點缺點甲乙(3)在上述(2)的評價基礎上，請你設計一個合理方案并用文字表述：_____________________________________________________________________________________。(4)SiCl4與H2反應的化學方程式為__________________________________________