第四章无机非金属材料ppt课件 专题4.1碳硅及无机非金属材料
1.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)来刻蚀玻璃
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
解析 A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。
答案 B
2.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
解析 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。
答案 C
3.将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中,然后加热蒸干,再在高温下充分灼烧,最后得到的固体物质是( )
A.Na2SiO3 B.Na2CO3、Na2SiO3
C.Na2CO3、SiO2 D.SiO2
解析 CO2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。
答案 A
4.下列说法正确的是( )
A.在粗硅的制取中发生2C+SiO2高温(=====)2CO↑+Si,硅被还原,所以碳的还原性大于硅的还原性
B.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
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CO2
D.由Na2CO3+SiO2高温(=====)CO2↑+Na2SiO3可知硅酸的酸性大于碳酸
解析 依据元素周期律可知,硅的还原性大于碳,上述反应能发生是因为产物中有CO气体生成,使平
答案 C
5.用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是( )
选项
操作及现象
溶液
A
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失
饱和Na2CO3溶液
B
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失
Na2SiO3溶液
C
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊不消失,再加入品红溶液,红色褪去
Ca(ClO)2溶液
D
通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊
Ca(OH)2溶液
解析 A项,向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,会发生反应生成碳酸氢钠,碳酸氢钠的溶液度小于碳酸体,碳酸钙转化为碳酸氢钙,加入NaOH后,碳酸氢钙和氢氧化钠反应会生成碳酸钙,正确。
答案 D
6.将2.8 g硅粉与2.3 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 L B.4.48 L
C.5.6 L D.3.36 L
解析 本题重点考查钠与水、硅与碱溶液反应的有关计算。
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
2×23 g 2 mol 22.4 L
2.3 g 0.1 mol 1.12 L
Si + 2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
28 g 2 mol 2×22.4 L
1.4 g 0.1 mol 2.24 L
反应后硅剩余1.4 g,V(H2)=1.12 L+2.24 L=3.36 L。
答案 D
7.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物质的量之比为6∶5,则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.1∶4
解析 设碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量分别为x mol、y mol,则:
RCO3~2H+ ~ CO2,R(HCO3)2~2H+~ 2CO2
1 2 1 1 2 2
x mol 2x mol x mol y mol 2y mol 2y mol
则有(2x mol+2y mol)∶(x mol+2y mol)=6∶5。
解得x∶y=1∶2。
答案 B
8.化合物A、B、C、D各由两种元素组成,甲、乙、丙是由三种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
解析 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、碳、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。
答案 B
9.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CO2
B.向水玻璃溶液中通入过量CO2
C.向澄清石灰水中通入过量CO2
D.向水玻璃溶液中加入过量盐酸
解析 A项不反应,违背了强酸制备弱酸的原理;B项中沉淀为硅酸,硅酸不能溶解于过量的碳酸中;
答案 C
10.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )
①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2 ②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
A.②③ B.①③
C.①④ D.④
解析 硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2,①错误;水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸盐制品,②错误;高纯度的硅单质广泛用于电子行业,SiO2作光导纤维,③错误;单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料,④正确。
答案 D
11.某矿石可能是由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________。
a.酸性:H2CO3>H2SiO3
b.原子半径:O<C<Si<Al
c.稳定性:H2O>CH4>SiH4
d.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 mol·L-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2.36×103 kg,得到滤渣1.2×103 kg,理论上至少需要1 mol·L-1 HNO3溶液的体积为________L。
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、kg FeCO3,需要硝酸3×104 mol,故需1 mol/L的硝酸溶液3×104 L。
答案 (1)第三周期ⅣA族 (2)abc (3)FeCO3和SiO2 SiO2+2OH-===SiO3(2-)+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 3×104
12.已知A~I有如下所示的转化关系:
已知:①单质E可作为半导体材料;
②化合物F是不能生成盐的氧化物;
③化合物I能溶于水,呈酸性,它能够跟氧化物A发生反应。
据此,请填空:
(1)化合物F是________;
(2)化合物I是________;
(3)反应③的化学方程式是
________________________________________________________________________;
(4)反应④的化学方程式是
________________________________________________________________________;
(5)写出I的水溶液与A反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 因单质E和化合物F分别是半导体材料和不成盐的氧化物,可考虑分别为Si和CO,反应①的化学方程式为SiO2+2C高温(=====)Si+2CO↑,氧化物A为SiO2,它除了能跟氢氟酸反应以外不跟任何酸起反应,由此判断化合物I为HF,依次类推C为H2O、D为F2,H为O2。
答案 (1)CO (2)HF (3)2H2+O2点燃(=====)2H2O (4)2F2+2H2O===4HF+O2 (5)4HF+SiO2===SiF4↑+2H2O
13.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技术路线。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+2C1 600~1 800 ℃(=====)Si+2CO↑
流化床反应器
Si+3HCl250~300 ℃(=====)SiHCl3+H2
还原炉
SiHCl3+H21 100~1 200 ℃(=====)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/ ℃
2 355
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________。
解析 (1)由“金属”两字知,其性质类似金属又不是金属,又根据其原料中有Si、O、C、Fe元素,因此可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体,SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏法可分离两者。③SiHCl3的结构类似甲烷,其结构为,其中Si为+4价,Cl和H都为-1价,和H2O反应时,把水看成H+和OH-的组合,则显负价的微粒结合H+,显正价的结合OH-,使得到产物HCl,H-+H+→H2 Si4++4OH-===Si(OH)4,即H4SiO4,失水成为H2SiO3。(4)氯碱工业可提供H2、Cl2和NaOH,而H2和Cl2可合成HCl。结合题目知:可提供原料H2和HCl。
答案 (1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2+3C高温(=====)SiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (4)H2、HCl
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