课时跟踪检测（十四） 碳、硅及无机非金属材料
A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青，来自氧化铁
B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析：选A 氧化铁的颜为红棕，不是青。
2．(2019·北京高考)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
A.4.03米大口径碳化硅反射镜 | B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服 | C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 | D.“玉兔二号”钛合金筛网轮 |
解析：选A A对：碳化硅材料属于无机非金属材料，且碳、硅元素属于同主族元素。B错：聚氨酯属于合成高分子材料。C错：碳包覆银纳米线不属于无机非金属材料。D错：钛合金属于金属材料。
3．《本草衍义》中有如下叙述：“嘉州峨眉山有燕萨石，形六棱而锐首，莹白明澈。”这里“燕萨石”的主要成分可能是( )
A．CaO B．SiO2
C．石墨 D．NaCl
解析：选B 由题意知“燕萨石”为无透明的晶体，NaCl和CaO的形状不符合，石墨是黑，颜不符合，只有SiO2晶体符合。
4．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 | 光导纤维 | 二氧化硅 |
B | 半导体材料 | 硅 |
C | 普通水泥、普通玻璃 | 硅酸盐 |
D | 沙子、石英 | 硅 |
解析：选D 光导纤维的主要成分为二氧化硅，A正确；半导体材料可以是硅晶体，B正确；水泥成分为硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分为二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠，普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C正确；沙子、石英的主要成分为二氧化硅，不是硅，D错误。
5．用四种溶液进行实验，如表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
选项 | 操作及现象 | 溶液 |
A | 通入CO2，溶液变浑浊 | 饱和Na2CO3溶液 |
B | 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 | Na2SiO3溶液 |
C | 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红褪去 | Ca(ClO)2溶液 |
D | 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 | 澄清石灰水 |
解析：选B A项，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2会析出NaHCO3晶体，正确；B项，CO2通入Na2SiO3溶液中产生H2SiO3沉淀，CO2过量后沉淀不消失，错误；C项，CO2与Ca(ClO)2溶液反应生成CaCO3沉淀和HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪，正确；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，又发生2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊，正确。
6．下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑有金属光泽的固体
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．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属发生反应
解析：选C A项，晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑有金属光泽的非金属固体，正确；
B项，硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，正确；C项，硅元素由＋4价变为0价，被还原，错误；D项，加热条件下，硅能与一些非金属、氧化物等反应，如硅能与氢气、氧气等非金属发生反应，正确。
7．下列关于二氧化硅的说法正确的是( )
A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸
B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应
D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅
解析：选C 二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；碳酸的酸性强于硅酸，二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，高温时，能够与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可得，当生成2.24 L即0.1 mol 气体时，得到0.05 mol即1.4 g硅，故D错误。
8．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应
B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应
D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
解析：选A CO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。
9．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是( )
A．图中所有反应都不属于氧化还原反应
B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维
C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高
解析：选C 图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。
10．下列变化中，不能一步实现的是( )
A．Na2SiO3―→H2SiO3 B．H2SiO3―→SiO2
C．SiO2―→H2SiO3 D．SiO2―→Na2SiO3
解析：选C Na2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2，SiO2Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。
11．(2020·聊城三模)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是( )
A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯
B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C．④中黑固体变红，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种
D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的
解析：选D 由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。
12．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( )
A．SiO2属于两性氧化物
B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶用玻璃塞
C．硅胶吸水后可重复再生
D．图中所示的转化都是氧化还原反应
解析：选C SiO2是酸性氧化物，A错误；Na2CO3溶液呈碱性，试剂瓶不能用玻璃塞，B错误；题图中有的转化不是氧化还原反应，例如SiO2与NaOH溶液的反应，D错误。
13．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，然后过滤除去
B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热
C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有饱和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
解析：选B A项，SiO2、Al2O3均能与NaOH溶液反应，错误；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，错误；D项，引入NaHCO3 杂质，错误。
14．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)的工艺流程如下：
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 | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | HCl | 为什么不建议年轻人做碳14BCl3 | PCl3 |
质量分数 | 0.545 | 0.405 | 0.046 2 | 0.000 3 | 0.001 93 | 0.001 57 |
沸点/℃ | 57.6 | 31.8 | 8.2 | －85 | 12.5 | 75.5 |
图中“操作X”的名称为______________；PCl3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SiO2，反应方程式为SiO2＋2CSi＋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价→0价，即SiO2是氧化剂。
(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2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SiCl4，PCl3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SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
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