专题12无机非金属材料的主角硅教师版备战2020高考化学一轮必刷题集

专题12无机非金属材料的主角-硅1．下列说法正确的是()A．因为晶体硅有熔点高硬度大的性质，所以被用来做芯片B．工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的硅C．合金熔点、硬度都低于成分金属，钢是用量最大用途最广的合金D．工业生产玻璃、水泥都需要用到的原材料是石英砂【答案】B【解析】A.晶体硅是重要的半导体材料，所以被用来做芯片，不是因为其有熔点高硬度大的性质，故A错误；B.焦炭有还原性，工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的硅，故B正确；C.合金熔点一般低于成分金属，但硬度大于成分金属，故C错误；D.玻璃的原料为石英、纯碱和石灰石，水泥的原料是黏土和石灰石，所以都用到石灰石，故D错误。2．世界第一条大面积碲化镉薄膜“发电玻璃”生产线最近在成都投产，该材料是在玻璃表面镀一层碲化镉薄膜，光电转化率高。下列说法错误的是A．普通玻璃含有二氧化硅B．该发电玻璃能将光能完全转化为电能C．碲化镉是一种无机化合物D．应用该光电转化技术可减少温室气体排放【答案】B【解析】A.普通玻璃的主要成分是二氧化硅，故A正确；B.该发电玻璃光电转化率高，但不能将光能完全转化为电能，故B错误；C.碲化镉属于无机化合物，故C正确；D.应用该光电转化技术，提高了光电转化率，能够减少温室气体排放，故D正确。3．有科学家提出，硅是“21世纪的能源”，下面有关硅的叙述中，正确的是（）A．硅单质化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料【答案】D【解析】A.硅单质化学性质不活泼，但在常温下与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，故A错误；B.硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，在地壳中的含量在所有的元素中居第一位的是氧元素，故B错误；C.硅是亲氧元素，在自然界中以化合态的形式存在，故C错误；D.硅的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，故D正确。4．工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是（注：铝土矿中含有A12O3、SiO2、Fe2O3）A．在铝土矿制备较高纯度A1的过程中只用到NaOH溶液、CO2气体B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C．在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2均只是还原产物【答案】C【解析】A.由铝土矿制备较高纯度A1，可用氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，过滤后通入CO2气体生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝可生成铝，电解时为降低熔点，可加入冰晶石，A错误；B.石英主要成分为二氧化硅，不是盐，与盐酸不反应，且玻璃与盐酸不反应，B错误；C.粗硅的反应SiO2+2CSi+2CO↑，反应中SiO2为氧化剂，C为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，C正确；D.黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2、FeO，Cu、O元素化合价降低，则Cu2S、FeO均是还原产物，SO2既是还原产物又是还原产物，D错误。5．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是A．X可用作木材防火剂B．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替C．步骤II的反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3(胶体)+Na2SO4D．步骤Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行【答案】D【解析】A项、硅酸钠水溶液具有阻燃性，可用作木材防火剂，故A正确；B项、碳酸的酸性强于硅酸，能够与硅酸钠溶液反应生成硅酸，故B正确；C项、硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，所以步骤II的反应是Na2SiO3+H2SO4＝H2SiO3（胶体）+Na2SO4，故C正确；D项、加热灼烧固体应在坩埚中进行，D错误。6．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、钾长石(KAlSi3O8)和橄榄石(MgFeSiO4)等，下列说法或分析不正确的是()A．辉石、钾长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B．钾长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2C．橄榄石中铁为＋2价D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱【答案】D【解析】A.辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[（Mg，Fe）2SiO4]的成分均属于硅酸盐类，均属于硅酸盐矿，故A项正确；B.硅酸盐的氧化物表示方法：先写活泼金属氧化物，然后是不活泼的金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水,所以斜长石的氧化物形式可表示为：K2O·Al2O3·6SiO2，故B项正确；C.化合物中化合价代数和为0，镁元素化合价是+2价，硅元素化合价是+4价，氧元素化合价是−2价，所以铁元素化合价是+2价，故C项正确；D.金属铁的活动性是金属本身的性质，这与金属是在月球上还是在地球上无关，只是月球上没有氧气，金属铁不会被氧气氧化，所以在月球上存在游离态铁，故D项错误。7．港珠澳大桥水泥的使用量约198万吨。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：下列叙述正确的是A．水泥、玻璃、陶瓷为传统的硅酸盐材料，三者的原料都主要为SiO2B．沉淀A主要成分为SiO2，沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3C．为了加快溶解速率，使用盐酸代替硫酸处理草酸钙D．草酸钙易溶于水【答案】B【解析】A.水泥、玻璃、陶瓷均为硅酸盐工业产品，所以主要成分是硅酸盐，三者的原料不同，三者的原料并非都主要为SiO2，例如：陶瓷的主要原料有黏土等，水泥的主要原料有石灰石和黏土（铝硅酸盐），故A错误；B.水泥样品的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物，加入氯化铵、盐酸和硝酸，由于二氧化硅与酸不反应，则得到的沉淀A为SiO2，滤液中含有Ca2+、Fe3+、Al3+、Mg2+等离子，加入氨水调节pH到4~5之间，可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，则沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3，故B正确；C.使用盐酸代替硫酸处理草酸钙，在溶液中剩余的盐酸也能被高锰酸钾氧化，从而干扰草酸的测定，进而使测得的钙的含量产生误差，故C错误；D.草酸钙是难溶于水的白色固体，故D错误。8．下列关于硅及其化合物的叙述错误．．的是A．生产普通玻璃和水泥都用到石灰石B．硅是光导纤维的基本原料C．赏心悦目的雕花玻璃是用氢氟酸对玻璃进行刻蚀而制成的D．硅酸凝胶经干燥脱水可得硅胶，硅胶可作瓶装药品的干燥剂【答案】B【解析】A.生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英，生产水泥的原料是石灰石、黏土，因此二者都用到石灰石，A正确；B.二氧化硅是光导纤维的基本原料，B错误；C.二氧化硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，赏心悦目的雕花玻璃是用氢氟酸对玻璃进行刻蚀而制成的，C正确；D.硅酸凝胶经干燥脱水可得硅胶，硅胶多孔吸水性强，可作瓶装药品的干燥剂，D正确。9．二氧化硅又称硅石，是制备硅及其含硅化合物的重要原料。部分转化过程如图所示，下列说法正确的是A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B．因为在高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以H2SiO3的酸性比H2CO3强C．SiO2在高温条件下能与过量的碳反应生成SiC，体现了二氧化硅的氧化性D．除Si的制取过程中涉及的反应外，图中所示其他反应都是非氧化还原反应【答案】D【解析】A.SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，但属于酸性氧化物，因为二氧化硅只能与一种酸反应，且生成的四氟化硅不是盐，A错误；B.高温条件下，二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，常温下，二氧化硅和碳酸钠不反应，所以不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3，事实上碳酸的酸性强于硅酸，B错误；C.SiO2在高温条件下能与过量的碳反应生成SiC，反应中硅元素的化合价不变，不能体现二氧化硅的氧化性，C错误；D.图中氧化还原反应有3个，即Si的制取过程中涉及的反应，其它反应都是非氧化还原反应，D正确。10．下列关于工业生产的说法中，不正确的是A．工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含少量杂质的粗硅B．氯碱工业中所用的交换膜为阳离子交换膜不让氢氧根通过，防止与氯气反应造成氢氧化钠不纯。C．生产普通玻璃的主要原料有石灰石、石英和纯碱D．在高炉炼铁的反应中，焦炭为铁矿石的还原剂【答案】D【解析】A.工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅SiO2+2CSi+2CO↑，得到含少量杂质的粗硅，故A正确；B.氯碱工业中，阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电极电解饱和氯化钠时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极，如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸，且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯，故B正确；C.石灰石、石英和纯碱是制备玻璃的主要原料，故C正确；D.高炉炼铁原理，一氧化碳还原氧化铁生成铁，还原剂为一氧化碳，所以D选项是错误的。11．工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下：已知：流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列说法正确的是A．电弧炉中发生的反应为C＋SiO2CO2↑＋SiB．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯C．每生产lmol高纯硅，需要44.8LCl2（标准状况）D．该工艺Si的产率高，符合绿色化学要求【答案】B【解析】A、二氧化碳与碳在高温下生成粗硅和一氧化碳，电弧炉中发生的反应为2C+SiO22CO↑+Si，选项A错误；B、SiCl4进入还原炉之前在流化床反应器中除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，需要利用相互溶解的物质沸点不同，经过蒸馏提纯，选项B正确；C、根据转化关系Si→SiCl4→Si，每生产lmol高纯硅，需要22.4LCl2（标准状况），选项C错误；D、该工艺中产生氯化氢气体且有氯气的参与，容易引起空气污染，不符合绿色化学要求，选项D错误。12．用如图所示装置和相应试剂能达到实验目的的是（）选项实验目的试剂a试剂b试剂c装置A验证非金属性:SCSi稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液B制备纯净的NO浓硝酸Cu水C检验溶液X中含有CO32-盐酸溶液X澄清石灰水D除去Na2SO3中的Na2SO4氯水混合物NaOH溶液【答案】A【解析】硫酸能和碳酸钠反应制得二氧化碳，二氧化碳和硅酸钠溶液反应生成不溶性的硅酸，所以该实验证明酸性H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3，则非金属性S＞C＞Si，A选项正确；Cu与浓硝酸反应生成NO2，不生成NO，NO遇空气中的氧气立即生成NO2，装置广口瓶上部有空气，也得不得纯净的NO气体，B选项错误；二氧化硫和二氧化碳都能够时澄清石灰水变浑浊，无法检验溶液X中是否含有CO32-，C选项错误；除杂试剂选用氯水，氯水Na2SO3氧化成Na2SO4，反应后引进了杂质氯离子，违反了除杂原则，无法达到实验目的，D选项错误。13．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发生改变D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O【答案】A【解析】A、稻壳灰来源广泛价格低廉，活性碳具有吸附性，有较高的经济价值，A正确；B、操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；C、二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；D、复分解反应