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基礎課時練(十二)碳、硅及其化合物　無機非金屬材料 1．下列關于碳和硅的敘述中，正確的是(　　) A．其氧化物都能與NaOH溶液反應 B．其單質在加熱時都能跟O2反應 C．其氧化物都能溶于水生成相應的酸 D．碳和硅兩種元素共有兩種單質 答案：B 2．下列關于碳、硅氧化物的敘述正確的是(　　) A．二氧化碳能形成溫室效應，是一種有毒氣體 B．二氧化碳、二氧化硅的物理性質相似 C．二氧化碳、二氧化硅都是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應生成相應的鹽 D．高純度的二氧化硅用于制造半導體材料 答案：C 3．(2017定州中學期中)下列關于硅及其化合物的說法中不正確的是(　　) A．光導纖維的主要成分是二氧化硅 B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反應來制取硅酸 C．硅的化學性質不活潑，但在常溫下也可和某些物質反應 D．盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸鈉溶液水解呈堿性 答案：D 4．下列說法正確的是(　　) A．焦炭具有還原性，高溫下能將二氧化硅還原為硅 B．晶體硅用于制作半導體材料是因其熔點高、硬度大 C．硅主要以單質、氧化物、硅酸鹽的形式存在于自然界中 D．高純硅可以制作太陽能電池，其工作原理與原電池相同 答案：A 5．硅是構成無機非金屬材料的一種主要元素，下列有關硅的化合物的敘述錯誤的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點高，可用于制作高溫結構陶瓷和軸承 C．光導纖維是一種新型無機非金屬材料，其主要成分為SiO2 D．二氧化硅為立體網狀結構，其晶體中硅原子和硅氧單鍵個數(shù)之比為1∶4 答案：B 6．(2018合肥一檢)硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質。下列說法正確的是(　　) A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃的主要成分都屬于硅酸鹽 B．水玻璃是純凈物，可用于生產黏合劑和防火劑 C．某硅酸鹽的化學式為KAlSi3O8，可用K2OAl2O36SiO2表示 D．高純硅可用于制造光導纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池 答案：C 7．從與NaOH溶液反應所得產物(純凈物)類型差異性的角度上看，下列四種物質有一種明顯不同于其他三種物質，該物質是(　　) A．SiO2　　　　　 B．CO2 C．Si D．Al2O3 答案：C 8．(2017懷化期末)單質Z是一種常見的半導體材料，可由X通過如圖所示的路線制備，其中X為Z的氧化物，Y為氫化物，分子結構與甲烷相似。 下列說法正確的是(　　) A．X為酸性氧化物，能與堿反應，不能與酸反應 B．Y的化學式為SiH4 C．X、Z都含有非極性共價鍵 D．X與Mg在加熱條件下反應的化學方程式為SiO2＋2Mg2MgO＋Si 解析：選B　Z是常見的半導體材料，即Z為Si，X為SiO2。SiO2是酸性氧化物，能與堿反應，能和HF反應，故A錯誤；根據(jù)元素守恒及Y的分子結構和甲烷相似知Y是SiH4，故B正確；SiO2中只含極性共價鍵，故C錯誤；根據(jù)題給制備路線，反應方程式為SiO2＋4MgMg2Si＋2MgO，故D錯誤。 9．(2018本溪模擬)將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質的量與通入CO2的體積的關系可表示為(　　) 解析：選C　向KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中通入足量的CO2，反應的過程為Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O,2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O,2KAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋K2CO3，K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3，BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2。 10．(2018杭州質檢)二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(見下圖)。已知無水CoCl2是藍色固體，遇水變成粉紅色，下列說法正確的是(　　) A．SiO2既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物 B．SiO2和Si都是光導纖維材料 C．在硅膠中加入CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效 D．圖中所示轉化反應都是非氧化還原反應 解析：選C　兩性氧化物的定義為與酸和堿反應均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應得到的SiF4不屬于鹽類，A項錯誤；SiO2是光導纖維材料，Si為半導體材料，B項錯誤；CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示不同的顏色，C項正確；制取Si的過程中涉及了氧化還原反應，D項錯誤。 11．(2018皖北聯(lián)考)甲氣體可發(fā)生如下變化：甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為(　　) A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3 C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2 解析：選C　以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應生成丁固體，說明乙是CO2，則逆推出丙是CO，則甲是O2，丁是CaCO3。 12．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＋＋CO＋H2SiO3 B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO 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－===SiO＋H2O 解析：選D　Na2SiO3是強電解質，應拆寫Na＋、SiO，且應生成HCO，A錯；B項正確寫法是CO2＋OH－===HCO；C項，氫氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。 13．已知A、B、C、D、E、F、G、H可以發(fā)生如圖所示的轉化，反應中部分生成物已略去。其中，A、G為同一主族元素的單質，B、C、H在通常情況下為氣體，化合物C是一種形成酸雨的大氣污染物。 請?zhí)羁眨? (1)寫出E的兩種用途___________________________________________________。 (2)反應②的離子方程式為_______________________________________________。 (3)反應③的化學方程式是_______________________________________________。 (4)反應④的離子方程式是_______________________________________________。 (5)寫出另外一個由A生成H的置換反應的化學方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：由題中信息及轉化關系可知，A、B、C、D、E、F、G、H分別為C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。 答案：(1)制光導纖維、作建筑材料(或其他合理答案) (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (4)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO (5)C＋H2O(g)CO＋H2(合理即可) 14．(2017江西師大附中期中)氮化硅(Si3N4)是一種優(yōu)良的高溫結構陶瓷，在工業(yè)生產和科技領域中有重要用途。 Ⅰ.工業(yè)上有多種方法來制備氮化硅，下面是幾種常見的方法： (1)方法一——直接氮化法：在1 300～1 400℃時，高純粉狀硅與純氮氣化合，其反應方程式為3Si＋2N2Si3N4。 (2)方法二——可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應，并在600℃的加熱基板上生成氮化硅膜，其化學方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)方法三——化學氣相沉積法：在高溫條件下利用四氯化硅氣體、純氮氣、氫氣反應生成氮化硅和氯化氫，與方法一相比，用此法制得的氮化硅純度較高，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)方法四——Si(NH2)4熱分解法：先用四氯化硅與氨氣反應生成Si(NH2)4和一種氣體：________(填化學式)；然后使Si(NH2)4受熱分解，分解后的另一種產物的化學式為________。 Ⅱ.工業(yè)上制取高純硅和四氯化硅的生產流程如下： 已知：X、高純硅、原料B的主要成分都可與Z反應，Y與X在光照或點燃條件下可反應，Z的焰色呈黃色。 (1)寫出焦炭與原料B中的主要成分反應的化學方程式： ________________________________________________________________________。 (2)上述生產流程中電解A的水溶液時，以Cu為陽極電解A的水溶液的電解方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.(2)方法二：可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應，并在600℃的加熱基板上生成氮化硅膜，其化學方程式為3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2。 (3)方法一所得到的產品中混有單質硅，而方法三除產品是固體，其他物質均為氣體，故方法三得到的氮化硅純度較高。 (4)方法四：依據(jù)化學反應中原子守恒可知四氯化硅與氨氣發(fā)生反應：SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4受熱發(fā)生分解：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。 Ⅱ.原料B與焦炭反應得到的粗產品與X反應生成SiCl4，則X為氯氣，粗產品為Si，故B為SiO2；Y與氯氣在光照或點燃條件下可反應，且與SiCl4反應得到高純度Si，則Y為氫氣；Z的焰色呈黃色，含有Na元素，電解A的水溶液得到氫氣、氯氣與Z，則Z為NaOH、A為NaCl。 (1)焦炭具有還原性，與SiO2發(fā)生氧化還原反應生成Si與CO，化學方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)以Cu為陽極電解NaCl的水溶液，開始一段時間，陽極Cu放電生成Cu2＋，陽極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，陰極水放電生成氫氣與氫氧根離子，陰極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，電解的總反應方程式為Cu＋2H2O===H2↑＋Cu(OH)2。 答案：Ⅰ.(2)3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2 (3)方法一所得到的產品中混有單質硅(或方法三除產品是固體外，其他物質均為氣體) (4)HCl　NH3 Ⅱ.(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (2)Cu＋2H2O===H2↑＋Cu(OH)2