江苏鸭2021版新高考化学一轮复习专题3从矿物到基础材料3第三单元含硅矿物与信息材料课后达标检测苏教版

第三单元 含硅矿物与信息材料一、单项选择题1材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()选项材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅解析：选A。刚玉和金刚石的成分分别是三氧化二铝和碳；大理石和石灰石的主要成分都是碳酸钙；普通玻璃和普通水泥都是常见的硅酸盐材料；沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。2天工开物记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是()A沙子和粘土的主要成分为硅酸盐B“燃薪举火”使粘土发生了复杂的物理化学变化C烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦D粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料解析：选A。沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不属于硅酸盐，A项错误。粘土烧制成瓦的过程中发生了复杂的物理化学变化，B项正确。由“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”可知，C项正确。粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料，D项正确。3(新题预测)平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了 20 能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是()A石墨烯是能导热的金属材料B铝合金是密度较低的金属材料C碳纤维是耐低温的无机非金属材料D新型材料种类多、用途广解析：选A。石墨烯为非金属材料，A错误。4昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为()ACaO·MgO·SiO2·H2OB2CaO·5MgO·8SiO2·H2OC2CaO·MgO·SiO2·2H2OD5CaO·2MgO·8SiO2·H2O解析：选B。根据硅酸盐改写成氧化物的要求和元素守恒，昆仑玉的氧化物形式可表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。5(2020·泰州一模)下列叙述正确的是()A利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能BCO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒C从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应DSiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3解析：选A。高纯硅的一个用途就是制成光电池；CO2与血红蛋白不结合；从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应；SiO2和H2O不反应。6将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()解析：选D。CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与 Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。7在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为()ANa2SiO3BNa2SiO3与Na2CO3CSiO2与Na2CO3DSiO2、Na2SiO3及Na2CO3解析：选A。通入少量CO2生成少量Na2CO3和H2SiO3，高温充分灼烧又发生反应：H2SiO3SiO2H2O，SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2。二、不定项选择题8水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%70%、C：30%35%)制取水玻璃的工艺流程：下列说法正确的是()A原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值B操作A与操作B完全相同C该流程中硅元素的化合价未发生改变D反应器中发生的反应为氧化还原反应解析：选AC。A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中硅元素的化合价是4价，硅酸钠中硅元素的化合价也是4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，正确；D项，反应器中发生的反应为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。9如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：选C。SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应，D错。10.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是()AOa段反应的化学方程式是Ba(OH)2CO2=BaCO3H2OBab段与cd段所发生的反应相同Cde段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失Dbc段反应的离子方程式是2AlO3H2OCO2=2Al(OH)3CO解析：选B。CO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab段)，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。三、非选择题11综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是_(填字母)。A可在碱性氧化物中寻找B可在A、A族元素形成的氧化物中寻找C可在具有强氧化性的物质中寻找(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是在500 ，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700 ，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，写出CO2与Li4SiO4反应的化学方程式：_。(3)如图所示，利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用，构建低碳环保社会。过程反应中二氧化碳做_(填“氧化剂”或“还原剂”)，每生成3 mol Fe3O4可转化CO2的体积为_(标准状况)。请说明该转化的优点：_。解析：(1)A项，Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故A正确；B项，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，锂、钠与镁为A、A族元素，所以可在A、A族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故B正确；C项，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原反应无关，故C错误。(2)在500 ，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知生成物还有Li2SiO3，所以化学方程式为CO2Li4SiO4Li2CO3Li2SiO3。(3)根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为C，过程反应的化学方程式为Fe0.9OCO2=Fe3O4C，则每生成3 mol Fe3O4消耗1 mol CO2，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，可实现缺铁氧化物的循环利用。答案：(1)AB(2)CO2Li4SiO4Li2CO3Li2SiO3(3)氧化剂22.4 L将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe0.9O可循环使用(答案合理即可)12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SiO22CSi2CO流化床反应器Si3HClSiHCl3H2还原炉SiHCl3H2Si3HCl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。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SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/2 35557.631.88.230.484.9111.9SiHCl3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)加热石英砂、木炭和铁时，得到的为含有硅、碳的铁合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热反应生成碳化硅，化学方程式为SiO23CSiC2CO；碳化硅俗称金刚砂；它的结构与金刚石(或单晶硅)相似。比较SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点，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，用蒸馏法可分离二者。SiHCl3 极易水解：SiHCl33H2O=H2SiO3H23HCl。(4)氯碱工业产生的H2、HCl，能作为上述工艺生产的原料。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)SiO23CSiC2CO金刚砂金刚石(或单晶硅)精馏(或蒸馏)H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、HCl13某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验操作步骤：.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。.A中看到白色沉淀时关闭活塞a。请回答：(1)B中反应的离子方程式是_。(2)通过步骤、得知盐酸具有的性质是_(填字母)。A挥发性B还原性C氧化性D酸性(3)C装置的作用是_，X是_(写化学式)。(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤中未写的操作和现象是_，D中反应的化学方程式是_。(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是_(从原子结构角度加以解释)。解析：B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO32H=Ca2CO2H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体，以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2，此反应的化学方程式为CO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证明碳的非金属性强于硅。答案：(1)CaCO32H=Ca2CO2H2O(2)AD(3)除去CO2中的HCl气体NaHCO3(4)打开弹簧夹2，关闭弹簧夹1，当D中出现白色胶状沉淀后Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3(5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱14(2017·高考全国卷)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。(3)加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_(写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOHH2C2O4Mn2CO2H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 mol·L1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_。解析：(1)水泥熟料中的CaO和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸，加入硝酸能将水泥样品中可能含有的Fe2氧化为Fe3，为了不引入新杂质，还可用H2O2代替硝酸。(2)根据图示流程可知，不溶于盐酸和硝酸的沉淀A为SiO2，SiO2能溶于弱酸氢氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水调节溶液的pH45的过程中加热，能防止胶体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)根据反应中转移电子数相等可找出关系式2MnO5H2C2O4，结合消耗KMnO4 溶液的浓度和体积可求出n(H2C2O4)4.5×103mol，则该水泥样品中钙的质量分数为×100%45.0%。答案：(1)将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3H2O2(2)SiO2SiO24HF=SiF42H2O(3)防止胶体生成，易沉淀分离Al(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%