2022版高考化学一轮复习课时作业十二碳硅及其化合物无机非金属材料含解析新人教版
2022届高三化学高考备考一轮复习第4章非金属及其重要化合物第4讲碳硅及无机非金属材料讲义

第4讲碳、硅及无机非金属材料[课程标准]1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识碳、硅及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
3.能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。
考点一碳及其重要化合物1.碳单质:存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯等,它们互为同素异形体。
[点拨] ①碳单质的结构不同导致物理性质不同,但化学性质相似。
②同素异形体之间的转化是化学变化,但不是氧化还原反应。
2.碳的氧化物(CO、CO2)的比较CO CO2物理性质无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水无色、无味的气体,密度比空气大,可溶于水(溶解度小)毒性有毒(易结合血红蛋白)无毒(温室效应)化学性质还原性可燃性,还原氧化铁—氧化性—①与炽热的木炭反应②Mg在CO2中燃烧与水反应—CO2+H2O H2CO3与碱反应(石灰水) —Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O(检验CO2)相互转化CO2C,△①O2;②CuO CO用途燃料、冶炼金属灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等3.碳酸(H2CO3):弱酸、不稳定。
碳酸只能存在于水中,在水中与CO2共存,因此常把CO2+H2O当碳酸用。
4.碳酸的正盐和酸式盐的比较正盐(CO2-3) 酸式盐(HCO-3) 溶解性只有钾、钠、铵盐可溶一般都可溶热稳定性正盐>酸式盐溶液(同浓度)pH(同温度)正盐>酸式盐相互转化CO2-3①CO2+H2O;②H+OH-HCO-31.(2021·济宁一模)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。
高考化学人教版一轮复习课时作业12 碳、硅及无机非金属材料 Word版含解析

课时作业12碳、硅及无机非金属材料时间:45分钟一、选择题1.寿山石主要成分为叶蜡石,叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O,下列观点不正确的是()A.寿山石雕刻作品要避免与酸、碱接触B.寿山石颜色丰富多彩是因为含有不同形态的金属氧化物C.潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D.置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质答案:C解析:根据寿山石的主要成分,可知其能与酸或碱发生反应,A 对;寿山石中含有不同形态的Al2O3,造成其色彩丰富,B对;其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应,不会溶解变质,C错;久置于干燥空气中,会造成其中的结晶水失去而变质,D对。
2.下列表述中正确的是()①光导纤维做通讯材料有许多优点,但怕腐蚀,铺设也很不方便②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料④氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能A.①②③B.②④C.①③⑤D.③④⑤答案:D解析:玛瑙是带有特殊杂质的二氧化硅,它的主要成分不是硅酸盐。
3.目前,一项名为“CCS”(二氧化碳捕集封存)的技术正在全球许多国家试运行。
“CCS”就是在CO2排放之前就将其捕集,然后通过管线或船舶运到封存地,最后压缩注入地下,达到彻底减排的目的。
下列有关二氧化碳的叙述中正确的是()A.CO2属于酸性氧化物B.CO2会导致温室效应,是一种大气污染物C.CO2和CO都是碳的氧化物,它们互为同素异形体D.实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳答案:A解析:CO2虽然会导致温室效应,但它不是大气污染物,B项错误;CO2和CO不是同素异形体的关系,C项错误;实验室不可用大理石与稀硫酸反应制取CO2,因为反应生成的CaSO4微溶于水,会附着在大理石的表面,阻止反应进行,D项错误。
高考化学碳、硅及无机非金属材料一轮复习(解析版)

碳、硅及无机非金属材料【考情分析】本讲内容在高考中碳、硅及其化合物的知识单独考查的题目较少。
常与晶体结构、元素周期律、化学方程式及化工流程相结合,重在考查考生创新思维以及理论联系实际的能力。
题型以选择题、推断题为主,难度适中。
【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想:根据碳、硅的结构,预测在一定条件下碳、硅及其化合物可能发生的化学变化。
2.科学态度与社会责任:关注与碳、硅有关的热点问题(如光导纤维、硅电池、半导体材料),形成可持续发展的意识;知道碳、硅及其化合物对社会发展的重大贡献。
【网络构建】【知识梳理】智能点一碳及其重要化合物1.碳单质(1)常见碳单质的结构和物理性质常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等,它们互为同素异形体。
(2)化学性质a .与O 2的反应(用化学方程式表示): ①O 2不足:2C +O 2=====点燃2CO ; ②O 2充足:C +O 2=====点燃 CO 2。
b .与氧化物反应(用化学方程式表示): ①与CuO 反应:2CuO +C 2Cu +CO 2↑; ②与Fe 2O 3反应:Fe 2O 3+3C 2Fe +3CO ↑;③与CO 2反应:CO 2+C2CO ;④与水蒸气反应:C +H 2O(g)CO +H 2(制水煤气); ⑤与SiO 2反应:SiO 2+2C Si +2CO ↑(制粗硅);SiO 2+3CSiC +2CO ↑(制金刚砂)c .与强氧化性酸反应①与浓硫酸反应:C +2H 2SO 4(浓)CO 2↑+2SO 2↑+2H 2O 。
②与浓硝酸反应:C +4HNO 3(浓)CO 2↑+4NO 2↑+2H 2O 。
(3)碳单质的用途:①金刚石结构坚硬,作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等;②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温 铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚; ③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等; ④作燃料,用于家庭取暖、做饭等;⑤作还原剂:冶炼金属,如冶炼金属铜、铁等。
2022届新教材高考化学一轮复习课时练12碳硅无机非金属材料环境保护与绿色化学含解析新人教版

课时规X练12 碳、硅无机非金属材料环境保护与绿色化学基础巩固1.(2020某某学业水平等级考适应性测试)下列“中国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是( )2.(2020华中师大一附中质量测评)碳元素是自然界中与人类关系最密切的元素,金刚石、石墨和石墨烯是碳元素常见的同素异形体。
下列与碳元素相关的说法错误的是( )A.金刚石是自然界中硬度最大的天然材料B.石墨在一定条件下转化成金刚石是化学变化C.石墨烯属于烯烃,能够发生加成反应D.碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料3.(2020某某某某七校联考)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是( )A.全球首段光伏高速公路亮相某某,光伏发电所用电池板主要材料是二氧化硅B.《物理小识》记载“青矾(绿矾)厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂”,青矾厂气是CO和CO2C.平昌冬奥会“8分钟”主创团队用石墨烯制作发热服饰,说明石墨烯是能导热的金属材料D.《本草纲目》描述“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”,其中的碱是K2CO34.(2020某某某某第一高级中学期末)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。
下列说法正确的是( )A.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池5.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。
下列说法错误的是( ) A.粘土是制砖瓦和水泥的主要原料B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化C.沙子的主要成分为硅酸盐D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦6.(2020某某某某第一中学实验学校月考)将过量CO2分别通入①CaCl2溶液,②Na2SiO3溶液,③Ca(OH)2溶液,④饱和Na2CO3溶液,⑤NaAlO2溶液,最终溶液变浑浊的是( )A.①②⑤B.②④⑤C.②③⑤D.②③④7.(2020某某某某第十六中学期中)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。
高考化学考点复习《碳、硅与新型无机非金属材料》真题练习含答案

高考化学考点复习《碳、硅与新型无机非金属材料》真题练习含答案1.[2022·广东卷]广东一直是我国对外交流的重要窗口,馆藏文物是其历史见证。
下列文物主要由硅酸 )A.南宋鎏金饰品B.蒜头纹银盒C.广彩瓷咖啡杯D.铜镀金钟座 2.[2022·河北卷]定窑是宋代五大名窑之一,其生产的白瓷闻名于世。
下列说法正确的是( )A .传统陶瓷是典型的绝缘材料B .陶瓷主要成分为SiO 2和MgOC .陶瓷烧制的过程为物理变化D .白瓷的白色是因铁含量较高3.[2022·辽宁卷]北京冬奥会备受世界瞩目。
下列说法错误的是( )A .冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料B .火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料C.冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料D .短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料4.[2023·湖北卷]工业制备高纯硅的主要过程如下:石英砂――→焦炭1 800~2 000 ℃ 粗硅――→HCl 300 ℃ SiHCl 3――→H 21 100 ℃高纯硅 下列说法错误的是( )A .制备粗硅的反应方程式为SiO 2+2C=====高温 Si +2CO ↑B .1 mol Si 含Si—Si 键的数目约为4×6.02×1023C .原料气HCl 和H 2应充分去除水和氧气D .生成SiHCl 3的反应为熵减过程5.[2023·辽宁大连测试]《厉害了,我的国》展示了中国在航空、深海、交通、互联网等方面取得的举世瞩目的成就,它们与化学有着密切联系。
下列说法正确的是( )A .“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐B .港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐,依据的是外加电流的阴极保护法C .我国提出网络强国战略,光缆线路总长超过三千万公里,光缆的主要成分是晶体硅D .化学材料在北京大兴机场的建设中发挥了巨大作用,其中高强度耐腐蚀钢筋属于无机材料6.[2023·云南昆明摸底]在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固定碳。
2022届新教材高考化学一轮复习课时练12碳硅无机非金属材料环境保护与绿色化学含解析新人教版2021

课时规范练12 碳、硅无机非金属材料环境保护与绿色化学基础巩固1.(2020天津学业水平等级考适应性测试)下列“中国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是( )2.(2020华中师大一附中质量测评)碳元素是自然界中与人类关系最密切的元素,金刚石、石墨和石墨烯是碳元素常见的同素异形体。
下列与碳元素相关的说法错误的是( )C.石墨烯属于烯烃,能够发生加成反应D.碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料3.(2020湖南长沙七校联考)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是( )A.全球首段光伏高速公路亮相济南,光伏发电所用电池板主要材料是二氧化硅B.《物理小识》记载“青矾(绿矾)厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂”,青矾厂气是CO和CO2C.平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作发热服饰,说明石墨烯是能导热的金属材料D.《本草纲目》描述“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”,其中的碱是K2CO34.(2020黑龙江牡丹江第一高级中学期末)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。
下列说法正确的是( )O8,可用K2O·Al2O3·6SiO2表示3B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池5.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。
下列说法错误的是( )B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦6.(2020广东清远第一中学实验学校月考)将过量CO2分别通入①CaCl2溶液,②Na2SiO3溶液,③Ca(OH)2溶液,④饱和Na2CO3溶液,⑤NaAlO2溶液,最终溶液变浑浊的是( )A.①②⑤B.②④⑤C.②③⑤D.②③④7.(2020福建泉州第十六中学期中)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。
2022届新教材高考化学一轮复习4.1碳硅和无机非金属材料课件新人教版

练点二 硅的工业制取
4.高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它可
以按下列方法制备:
SiO2―高①―温C→ Si(粗)―3②0―0H℃C→l SiHCl31 00③0―~过―1量→1H002 ℃ Si(纯) 下列说法正确的是( ) A.步骤①的化学方程式为 SiO2+C=高==温== Si+CO2↑ B.步骤①②③中每生成或反应 1 mol Si,转移 4 mol 电子 C.二氧化硅能与氢氟酸反应,而硅不能与氢氟酸反应 D.SiHCl3(沸点为 33.0 ℃)中含有少量的 SiCl4(沸点为 67.6 ℃),通过 蒸馏(或分馏)可提纯 SiHCl3
4.碳酸(H2CO3) 弱酸、不稳定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与 CO2共存,因此常把CO2+H2O当碳酸用。
5.碳酸的正盐和酸式盐的比较
①CO2+H2O;②H+ OH-
[判断] (正确的打“√”,错误的打“×”) (1)碳有多种同素异形体,而氧不存在同素异形体( × ) (2)金刚石和石墨由相同的元素组成,因此它们具有相同的性质
(2)CO2与多组分反应[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液], 反应的顺序是
①Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O ②2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O ③Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3 ④CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2
2 对点速练 练点一 碳及其化合物的性质判断 1.近年来科学家制造出大量的新物质,对下列三种物质的相关说法错误的是 ()
答案:C
3.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:
2022届高考化学一轮复习训练 碳和硅及其重要化合物(解析版)

碳和硅及其重要化合物一.选择题(共14题)1.(2021·荆州月考)“一带一路”贸易使国外的特色产品走入百姓的日常生活,下列商品的主要成分所对应的材料类型不正确的是(C)泰国银饰埃及棉制品杰克水晶制品土耳其彩瓷金属材料天然高分子材料合成高分子材料无机非金属材料材料的说法中正确的是(C)A.太阳能电池板中的二氧化硅可用作光导纤维B.古代的陶瓷、砖瓦,现代的有机玻璃、水泥都是硅酸盐产品C.航天服材质是由碳化硅陶瓷和碳纤维等复合而成,具有耐高温、防寒等性能D.石英玻璃耐强酸、强碱,可用来制造化学仪器3.下列宝石的主要成分为二氧化硅的是(A)A.水晶 B.琥珀C.刚玉 D.珍珠4.二氧化硅(SiO2)又称硅石,是制备硅及其化合物的重要原料(如图)。
下列说法正确的是(C)A.SiO2既能与HF反应,又能与NaOH反应,属于两性氧化物B.SiO2和Si都是光导纤维材料C.在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶吸水是否失效D.图中所示转化反应都不是氧化还原反应解析两性氧化物的定义为与酸和碱反应均生成盐和水的氧化物,SiO2与HF反应得到的SiF4不属于盐类,A项错误;SiO2是光导纤维材料,Si为半导体材料,B项错误;CoCl2在吸水和失水状态下显示不同的颜色,C项正确;制取Si的过程中涉及了氧化还原反应,D 项错误。
5.(2021·北京二十中月考)有以下六种饱和溶液:①CaCl 2;②Ca(OH)2;③Na 2SiO 3;④Na 2CO 3;⑤NaAlO 2;⑥NH 3·H 2O 和NaCl ,分别持续通入CO 2,最终不会得到沉淀或析出晶体的是( A )A .①②B.③⑤ C .①⑥ D.④⑥解析 碳酸比盐酸酸性弱,CO 2与CaCl 2溶液不反应,无沉淀生成;过量的CO 2与Ca(OH)2发生反应:Ca(OH)2+2CO 2===Ca(HCO 3)2,无沉淀生成;碳酸比硅酸酸性强,过量的CO 2与Na 2SiO 3溶液发生反应:2CO 2+Na 2SiO 3+2H 2O===2NaHCO 3+H 2SiO 3↓,产生硅酸沉淀;过量的CO 2通入饱和Na 2CO 3溶液中发生反应:Na 2CO 3+CO 2+H 2O===2NaHCO 3,因为NaHCO 3溶解度比Na 2CO 3小,所以有NaHCO 3晶体析出;NaAlO 2溶液中通入过量的CO 2,由于碳酸酸性比Al(OH)3强,所以会生成Al(OH)3沉淀和NaHCO 3,其化学方程式为2H 2O +NaAlO 2+CO 2===Al(OH)3↓+NaHCO 3;CO 2、NH 3·H 2O 和NaCl 反应生成NH 4Cl 和NaHCO 3,NaHCO 3的溶解度较小,最终析出NaHCO 3晶体,故①②符合题意。
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碳、硅及其化合物无机非金属材料(建议用时20分钟)1.(2021·天津静海区模拟)中国在航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目,它们与化学有着密切联系。
下列说法正确的是( )A.中国“天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁,属于新型无机非金属材料B.中国“歼20”上用到的氮化镓材料属于合金材料C.“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料D.“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅【解析】选C。
钢铁属于金属材料,故A项错误;合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,是混合物,而氮化镓是化合物,不属于合金,故B 项错误;高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,故C项正确;太阳能电池板的主要材料是单质硅,故D项错误。
【加固训练—拔高】下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同【解析】选B。
无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。
传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料,包括玻璃、水泥、陶瓷等;新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的材料。
新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比,具有许多优良性能,如强度高、耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。
2.下列除杂方法正确的是( )A.SiO2中含Al2O3杂质,可以加入足量NaOH溶液后过滤除去B.CO2中含有CO杂质,可以通入盛有CuO的玻璃管并加热C.CO2中含有HCl杂质,可以通入盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D.Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质,可以通入足量的CO2,然后过滤除去【解析】选B 。
A 项,SiO 2、Al 2O 3均与NaOH 溶液反应;C 项,应通入盛有饱和NaHCO 3溶液的洗气瓶;D 项,引入了NaHCO 3杂质。
【加固训练—拔高】A 、B 、C 、D 、E 五种物质中均含有同一种短周期主族元素R, 它们能发生如图所示的转化关系,已知A 、B 、D 、E 四种物质均难溶于水,单质R 能与NaOH 溶液反应生成盐和氢气。
下列说法正确的是( )A .反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1B .化合物A 既能溶于NaOH 又能溶于氢氟酸C .反应④的离子方程式为2R +2OH -+2H 2O===2RO -2 +3H 2↑D .化合物C 的溶液与反应①产生的气体能够发生化学反应 【解析】选B 。
单质R 能与NaOH 溶液反应生成盐和氢气,常见的是Al 或Si ,由图中转化关系可知,若R 是Al ,则C 应为NaAlO 2,但NaAlO 2与过量盐酸反应生成NaCl 和AlCl 3的混合溶液,不能生成难溶物,所以R 是Si ,A 在高温下能与焦炭和石灰石反应,说明A 是SiO 2,根据图中转化关系可推知,B 为CaSiO 3、D 为Si 、C 为Na 2SiO 3、E 为H 2SiO 3。
A 项,反应①的化学方程式为SiO 2+2C=====高温 Si +2CO↑,由方程式可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,错误;B 项,SiO 2既能与NaOH 溶液反应,又能和氢氟酸反应,正确;C 项,反应④的离子方程式为Si +2OH -+H 2O===SiO 2-3 +2H 2↑,错误;D 项,反应①产生的气体是CO ,Na 2SiO 3溶液与CO 不反应,错误。
3.(2021·大连模拟)中国在航空、深海、交通、互联网等方面取得的举世瞩目的成就,与化学有着密切联系。
下列说法正确的是( )A .第30颗北斗三号卫星太阳能电池板主要成分是二氧化硅B .港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐,依据的是外加电流的阴极保护法C .我国提出网络强国战略,光缆线路总长超过三千万公里,光缆的主要成分是晶体硅D .化学材料在北京大兴机场的建设中发挥了巨大作用,其中高强度耐腐蚀钢筋属于无机材料【解析】选D 。
卫星太阳能电池板主要成分是硅,A 错误;港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐,依据的是牺牲阳极的阴极保护法,B 错误;光缆的主要成分是二氧化硅,C 错误;钢筋属于无机材料,D 正确。
4.(2021·六安模拟)光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段,合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如图:回答下列问题:(1)反应Ⅰ的化学方程式为________________________________________ ________________________________, 氧化剂为________(填化学式)。
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下: 组分名称SiCl 4SiHCl 3 SiH 2Cl 2 HCl BCl 3 PCl 3 质量分数0.5450.405 0.046 2 0.000 3 0.001 93 0.001 57 沸点/℃57.631.8 8.2 -85 12.5 75.5图中“操作X”的名称为________;PCl 3的电子式为________。
(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为________________________________________________________________________;反应Ⅳ的化学方程式为________________________________________________________________________。
【解析】(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO 2,反应方程式为SiO 2+2C=====高温 Si +2CO↑;氧化剂是所含元素化合价降低的物质,根据反应方程式可知,二氧化硅中硅的化合价由+4→0,即SiO 2是氧化剂。
(2)根据表格数据,除HCl 、BCl 3和SiH 2Cl 2常温下是气体外,其余为液体,因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl 4;PCl 3是共价化合物,最外层都满足8电子稳定结构,其电子式为(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO 2和HCl ,尾气是HCl ,反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl 4+4NH 3=====1 400℃ Si 3N 4+12HCl ,尾气是HCl ,因此尾气的用途是制备盐酸。
答案:(1)SiO 2+2C=====高温 Si +2CO ↑ SiO 2(2)精馏(或蒸馏)(3)制取盐酸(或其他合理答案)3SiCl 4+4NH 3=====1 400 ℃ Si 3N 4+12HCl5.(2021·安庆模拟)金刚砂(SiC)可由SiO 2和碳在一定条件下反应制得,反应方程式为SiO 2+3C=====高温 SiC +2CO↑,下列有关说法中正确的是( )A .该反应中的氧化剂是SiO 2,还原剂为CB .该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2C .该反应中每生成1 mol SiC 转移2 mol 电子D .该反应中的还原产物是SiC 、氧化产物是CO ,其物质的量之比为1∶2【解析】选D 。
反应产物SiC 中Si 、C 的化合价分别为+4、-4,SiO 2既不是氧化剂也不是还原剂,A 错误;碳元素从0价转变成-4价(SiC)和+2价(CO),CO 是氧化产物,SiC 是还原产物,物质的量之比为2∶1,B 错误,D 正确;该反应中每生成1 mol SiC ,转移4 mol 电子,C 错误。
6.(2021·聊城模拟)实验室用H 2还原SiHCl 3(沸点:31.85℃)制备纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去),下列说法正确的是( )A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水B.实验时,应先加热管式炉,再打开盛装稀硫酸的分液漏斗C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质,需要用到的试剂为盐酸、过氧化氢、硫氰化钾溶液D.该实验中制备氢气的装置也可用于氢氧化钠稀溶液与氯化铵固体反应制备氨气【解析】选C。
Ⅰ为氢气的发生装置,Ⅱ为干燥装置,浓硫酸是常用的干燥剂,装置Ⅲ需水浴加热,目的是加快反应的速率,且保持稳定恒定;装置Ⅳ不能采用普通玻璃管的原因是温度太高,普通玻璃管易熔化;保证实验成功的关键是装置要严密,控制好温度等,以此解答该题。
装置Ⅲ需水浴加热,目的是使SiHCl3汽化,与氢气反应,故A错误;应先通入氢气,以排出装置内空气,防止在加热时爆炸,故B错误;检验是否含有铁,加入盐酸生成氯化亚铁,加入过氧化氢可生成氯化铁,然后用KSCN检验,故C正确;氨气易溶于水,不能用氢氧化钠稀溶液制备氨气,故D错误。
7.(含硅化合物性质的探究)二氯二氢硅(SiH2Cl2)是外延法工艺中重要的硅源,易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。
在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。
(1)以浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的________ ____性。
(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为______________________________________________________________________。
(3)按照气体从左到右的方向制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→()→()→()→()→()→()→()(填仪器接口的字母,其中装置C用到2次)。
(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为__________,后面装置C的作用为________________________________________________________________________。
(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和____________、__________等。
(6)制取SiH2Cl2的新方案是先往硅粉中通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。
如果通入气体次序相反,结果是_____________________________________________________________(用化学方程式表示)。
【解析】(1)浓硫酸有吸水性,使浓盐酸更易挥发出HCl 。
(3)A 装置制取HCl ,连接C 装置干燥,从f 进入D 中反应,SiH 2Cl 2从g 处挥发出来,在B 装置中收集,SiH 2Cl 2的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水进入B 中,则应在B 后接干燥管。