1.下列有關(guān)硅元素的描述錯(cuò)誤的是( )
A.硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族
B.硅元素位于元素周期表中金屬與非金屬的過渡位置,屬于過渡元素
C.硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間
D.硅是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料
2.硅是帶來人類文明的重要元素。下列物質(zhì)的主要成分是硅酸鹽的是( )
A.青花瓷B.金剛石
C.光導(dǎo)纖維D.大理石
3.下列關(guān)于碳和硅單質(zhì)的描述中,不正確的是( )
A.石墨可以用作導(dǎo)電材料
B.碳的單質(zhì)在加熱時(shí)與O2反應(yīng)可能生成兩種氧化物
C.硅的單質(zhì)在加熱時(shí)能與O2、Cl2反應(yīng)
D.可從自然界中得到純凈的晶體硅,用作半導(dǎo)體材料
4.下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過一步反應(yīng)完成的是( )
A.SiO2→SiB.Si→SiHCl3
C.SiO2→H2SiO3D.Si→Na2SiO3
5.下列藥品可用帶玻璃塞的試劑瓶存放的是( )
A.純堿溶液B.濃硫酸
C.NaOH溶液D.水玻璃
6.下列有關(guān)硅酸鹽材料的說法不正確的是( )
A.普通玻璃可表示為Na2O·CaO·6SiO2,說明普通玻璃是由氧化物形成的復(fù)雜混合物
B.生產(chǎn)玻璃發(fā)生的主要反應(yīng)有Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
C.用水玻璃浸泡過的木材、紡織品既耐腐蝕又不易著火
D.許多硅酸鹽具有多孔結(jié)構(gòu),人們利用這種性質(zhì)制作分子篩
7.下列說法不正確的是( )
A.生產(chǎn)陶瓷的主要原料是黏土,陶瓷的主要成分是硅酸鹽
B.生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和晶體硅
C.生產(chǎn)水泥的主要原料是黏土、石灰石,水泥的主要成分是硅酸鹽
D.生產(chǎn)粗硅的原料是石英砂和焦炭,以粗硅為原料進(jìn)一步除雜得到高純硅
8.下列有關(guān)硅酸鹽材料的說法不正確的是( )
A.石英玻璃的主要成分是二氧化硅
B.硅酸鹽中的每個(gè)硅原子與2個(gè)氧原子結(jié)合形成2個(gè)極性共價(jià)鍵
C.碳化硅(SiC)俗稱金剛砂,常用來制作具有耐高溫、抗氧化等特性的陶瓷
D.石墨烯的電阻率低、熱導(dǎo)率高,且有很高的強(qiáng)度,是一種優(yōu)良的碳納米材料
9.我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號”的問世,填補(bǔ)了我國計(jì)算機(jī)制造史上的一項(xiàng)空白。下列對晶體硅的有關(guān)敘述不正確的是( )
A.晶體硅、金剛石都具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)
B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,所以不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
C.晶體硅是一種應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料
D.晶體硅呈灰黑色,有金屬光澤,屬于非金屬材料
10.有科學(xué)家認(rèn)為硅是“21世紀(jì)的能源”“未來的石油”。下列敘述不正確的是( )
A.自然界中硅元素含量豐富,主要以游離態(tài)的形式存在
B.高純硅廣泛用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域
C.硅燃料便于運(yùn)輸、貯存,從安全角度考慮,硅是優(yōu)質(zhì)燃料
D.硅燃燒放出熱量多,燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的污染小、易控制
11.下列有關(guān)二氧化硅的說法中,不正確的是( )
A.二氧化硅屬于酸性氧化物,但又能與氫氟酸反應(yīng)
B.二氧化硅導(dǎo)電能力很強(qiáng),可用來生產(chǎn)光導(dǎo)纖維
C.盛放NaOH溶液的玻璃瓶,不能用玻璃塞
D.水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅
12.下列說法不正確的是( )
A.晶體硅和二氧化硅中都含有共價(jià)鍵
B.二氧化硅屬于共價(jià)化合物
C.硅酸鈉屬于離子化合物
D.碳化硅存在分子間作用力
13.我國等少數(shù)幾個(gè)國家已經(jīng)研制出了一種陶瓷柴油機(jī)。這種柴油機(jī)的發(fā)動機(jī)部件的受熱面是用一種耐高溫且不易導(dǎo)熱的材料來制造的,這種材料是( )
A.普通硅酸鹽陶瓷
B.氮化硅陶瓷
C.光導(dǎo)纖維
D.硅鋼
14.2018年3月5日,《Nature》報(bào)道了科研人員制得具有超導(dǎo)特性的雙層石墨烯新材料。以下對石墨烯的推測不正確的是( )
A.石墨烯性質(zhì)穩(wěn)定,不能在氧氣中燃燒
B.石墨烯與石墨都具有導(dǎo)電性
C.石墨烯與金剛石互為同素異形體
D.石墨烯與石墨都具有較高的熔點(diǎn)
15.下列關(guān)于碳納米管的描述中,不正確的是( )
A.碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物
B.碳納米管具有納米尺度的直徑
C.碳納米管的比表面積大
D.碳納米管有相當(dāng)高的強(qiáng)度,但其電學(xué)性能差
16.漢代器物上的顏料“漢紫”至今尚沒有發(fā)現(xiàn)其自然存在的記載。20世紀(jì)80年代科學(xué)家進(jìn)行超導(dǎo)材料研究時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)其成分為紫色的硅酸銅鋇(化學(xué)式:BaCuSi2O6,Cu為+2價(jià))。下列有關(guān)“漢紫”的說法不正確的是( )
A.用鹽的形式表示:BaSiO3·CuSiO3
B.用氧化物形式表示:BaO·CuO·2SiO2
C.易溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿
D.性質(zhì)穩(wěn)定,不易褪色
二、非選擇題
17.地殼中廣泛存在硅酸鹽。
(1)硅酸鹽材料大多具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn),原因是在硅酸鹽中,Si和O構(gòu)成了硅氧 。
(2)實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液(如NaOH溶液)的試劑瓶應(yīng)使用 塞,原因是玻璃中的某種成分與NaOH溶液反應(yīng): (填化學(xué)方程式)。
18.工業(yè)上制備高純硅的流程如下:
(1)步驟①發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(2)流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有 。
(3)步驟②③中的反應(yīng)互為可逆反應(yīng),請分析正確與否,并說明理由: 。
19.晶體硅是一種重要的非金屬材料,但粗硅價(jià)值不大,需要制備純硅。
已知:SiHCl3與水強(qiáng)烈反應(yīng)。
(1)粗硅與HCl反應(yīng)完全后,經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6 ℃)和HCl(沸點(diǎn)-84.7 ℃),提純SiHCl3采用的方法為 。
(2)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖(熱源及夾持裝置略去):
①裝置B中的試劑是 。裝置C中的燒瓶需要水浴加熱,目的是 。
②反應(yīng)一段時(shí)間后,裝置D中觀察到的現(xiàn)象是 ,裝置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功,操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性,控制好反應(yīng)溫度以及 。
20.工業(yè)上利用石英砂制取粗硅,繼而制得高純硅。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制法制得高純硅560 g,若不計(jì)各步驟的損失,最初需要含量為80%的石英砂礦 g;粗硅制取步驟得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為 L。
優(yōu)化集訓(xùn)11 無機(jī)非金屬材料
1.B 解析 硅元素位于元素周期表中金屬與非金屬的分界處,不屬于過渡元素。故選B。
2.A 解析 青花瓷的主要成分是硅酸鹽;金剛石的主要成分是碳單質(zhì);光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅;大理石的主要成分是碳酸鈣。故選A。
3.D 解析 碳有石墨、金剛石、C60等同素異形體,其中石墨常用作導(dǎo)電材料;碳與O2反應(yīng)可生成CO、CO2等;硅的單質(zhì)在加熱時(shí)能與O2、Cl2反應(yīng);硅在自然界中主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在,工業(yè)上需要利用氧化還原反應(yīng)制取單質(zhì)硅。故選D。
4.C 解析 SiO2→Si:SiO2+2CSi+2CO↑;Si→SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;SiO2→H2SiO3:不能一步實(shí)現(xiàn);Si→Na2SiO3:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。故選C。
5.B 解析 玻璃塞中含有二氧化硅,純堿溶液、NaOH溶液都呈堿性,玻璃塞會被腐蝕生成有黏性的硅酸鈉溶液,水玻璃就是硅酸鈉溶液,最終會將玻璃塞與瓶口粘住。故選B。
6.A 解析 普通玻璃雖表示為氧化物的形式:Na2O·CaO·6SiO2,但這只是硅酸鹽的一種表示方法。故選A。
7.B 解析 生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和石英砂。故選B。
8.B 解析 在硅酸鹽中,Si和O構(gòu)成了硅氧四面體,許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接,每個(gè)O為2個(gè)四面體所共有,與2個(gè)Si相結(jié)合。故選B。
9.B 解析 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,但在一定條件下能與O2、Cl2等物質(zhì)反應(yīng)。故選B。
10.A 解析 硅在自然界中主要以化合態(tài)(硅酸鹽和氧化物)的形式存在。故選A。
11.B 解析 二氧化硅屬于酸性氧化物,也能與氫氟酸反應(yīng):SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;二氧化硅可用來生產(chǎn)光導(dǎo)纖維,但它沒有導(dǎo)電性;若使用帶玻璃塞的試劑瓶盛放堿液,堿液能與玻璃中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈉,會導(dǎo)致玻璃塞與瓶口內(nèi)側(cè)發(fā)生粘連而無法打開;水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅。故選B。
12.D 解析 碳化硅中碳原子和硅原子間通過共價(jià)鍵連接,不存在分子間作用力。故選D。
13.B 解析 氮化硅陶瓷是一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能?？捎糜诨鸺l(fā)動機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)和高溫電極材料等。故選B。
14.A 解析 石墨烯是由碳元素組成的單質(zhì),能夠在氧氣中燃燒;石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨,其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低;石墨烯與金剛石都是由碳元素組成的不同單質(zhì),互為同素異形體;石墨烯與石墨都具有較高的熔點(diǎn)。故選A。
15.D 解析 碳納米管有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能。故選D。
16.C 解析 硅酸銅鋇能長久保存,說明性質(zhì)穩(wěn)定。故選C。
17.答案 (1)四面體
(2)橡膠 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
解析 (1)在硅酸鹽中,Si和O構(gòu)成了硅氧四面體,許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接,每個(gè)O為2個(gè)四面體所共有,與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性,決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。
(2)實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液(如NaOH溶液)的試劑瓶應(yīng)使用橡膠塞,不能用玻璃塞,原因是玻璃中的SiO2能與NaOH溶液反應(yīng):SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。
18.答案 (1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)H2和HCl
(3)不正確,步驟②中的反應(yīng)為Si+3HClSiHCl3+H2,步驟③中的反應(yīng)為SiHCl3+H2Si+3HCl,兩個(gè)反應(yīng)的溫度不同,所以不是可逆反應(yīng);由步驟②③中的反應(yīng)可知,通過調(diào)控反應(yīng)溫度能改變反應(yīng)進(jìn)行的方向
解析 (1)步驟①②③中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2+2C
Si+2CO↑、Si+3HClSiHCl3+H2、SiHCl3+H2Si+3HCl。(2)從轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,H2和HCl可循環(huán)利用。
19.答案 (1)蒸餾
(2)①濃硫酸 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化
②有固體物質(zhì)生成 在1 100 ℃反應(yīng)溫度下普通玻璃會軟化 SiHCl3+H2Si+3HCl
③排盡裝置中的空氣
解析 (1)利用SiHCl3、SiCl4和HCl的沸點(diǎn)不同,采用蒸餾的方法提純SiHCl3。
(2)①因SiHCl3與水強(qiáng)烈反應(yīng),故A中產(chǎn)生的H2需要干燥,B中的液體為濃硫酸;C中燒瓶需水浴加熱,其目的是使SiHCl3汽化。
②石英管中經(jīng)過反應(yīng)生成硅,故D中現(xiàn)象為有固體產(chǎn)生;制純硅的反應(yīng)條件為1100℃,此溫度下普通玻璃會軟化。
③因高溫下H2與O2混合容易發(fā)生爆炸,故還應(yīng)排盡裝置中的空氣。
20.答案 1 500 896
解析 560g硅的物質(zhì)的量為20ml,設(shè)參與反應(yīng)的SiO2的物質(zhì)的量為n1,生成的CO的物質(zhì)的量為n2,
SiO2+2CSi + 2CO↑
112
n120mln2
,
解得n1=20ml,n2=40ml,
m(石英砂礦)==1500g,
V(CO)=40ml×22.4L·ml-1=896L。

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