北京专用版高考化学一轮复习 第10讲 无机非金属材料的主角碳硅作业Word文档格式.docx

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B.硅是制造光导纤维的材料

C.硅是制造太阳能电池的常用材料

D.硅是构成一些岩石和矿物的基本元素

6.（2017北京西城期末,17）C、Si是构成无机非金属材料的重要元素。

（1）Si在周期表中的位置为　　　　　　　　。

（2）为比较C、Si的非金属性,某同学设计了如下实验:

装置①中盛放的试剂是　　　　　　,装置②中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。

（3）SiC是一种重要的高温耐磨材料。

SiC中,C元素显 

（填“正”或“负”）化合价,从原子结构角度解释原因:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

7.（2017北京朝阳期中,17）硅材料是微电子工业和太阳能发电的基础材料,以二氧化硅为原料制备纯硅的方法主要有热还原法和熔盐电解法等。

（1）非金属热还原法:

工业上以石英砂（含SiO2）、焦炭为原料,高温熔炼制得工业硅。

流程如下:

石英砂

粗硅

SiCl4

纯硅

①卤素（X2）都能与Si反应生成SiX4,从原子结构角度解释原因:

　。

②Ⅰ中事实不能作为“碳的非金属性比硅强”的证据,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）金属热还原法:

实验室中可将金属镁与足量二氧化硅的微细粉末混合加热而制得硅。

SiO2

①Ⅰ中发生反应的化学方程式是　。

②已知:

ⅰ.Si在常温下很难被氢氟酸腐蚀。

ⅱ.MgF2（氟化镁）难溶于水和氢氟酸。

请设计Ⅱ中分离提纯的实验:

　（按上图形式呈现）。

（3）熔盐电解法:

采用CaCl2为熔盐体系,由SiO2直接电解制得纯硅。

装置图如下:

①判断N为电源正极的理由是　。

②制得硅的电极反应式为　。

B组　提升题组

8.（2018北京海淀期中）下列关于硅及其化合物的说法不正确的是（　　）

A.高纯硅具有良好的半导体性能,可制成硅芯片、光电池、光导纤维等

B.二氧化硅能与氢氟酸反应,可用氢氟酸蚀刻玻璃

C.向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸有不溶物生成,实验室可用该方法制备硅酸

D.“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂

9.（2017北京西城期末,15）将气体a通入溶液b中,始终无明显变化的是（　　）

气体a

溶液b

A

Cl2

NaBr

CO2

CaCl2

SO2

Ba（NO3）2

NO2

FeSO4

10.（2017北京朝阳一模,26）我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。

从含铅废料（PbSO4、PbO2、PbO等）中回收铅,实现铅的再生,意义重大。

一种回收铅的工艺流程如下:

（1）铅蓄电池放电时,PbO2作　　　　　极。

（2）过程Ⅰ,已知:

PbSO4、PbCO3的溶解度（20℃）曲线见图1;

Na2SO4、Na2CO3的溶解度曲线见图2。

①根据图1写出过程Ⅰ的离子方程式:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②生产过程中的温度应保持在40℃。

若温度降低,PbSO4的转化速率下降。

根据图2,解释原因:

ⅰ.温度降低,反应速率降低;

ⅱ.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（请你提出一种合理解释）。

③若生产过程中温度低于40℃,所得固体中含有较多Na2SO4杂质,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）过程Ⅱ,发生反应2PbO2+H2C2O4

2PbO+H2O2+2CO2↑。

实验中检测到有大量O2放出,推测PbO2氧化了H2O2,通过实验证实了这一推测。

实验方案是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（已知:

PbO2为棕黑色固体;

PbO为橙黄色固体） 

（4）过程Ⅲ,将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液。

电解Na2PbCl4溶液,生成Pb,如图3。

图3

①阴极的电极反应式是　。

②电解一段时间后,Na2PbCl4浓度极大下降,为了恢复其浓度且实现物质的循环利用,阴极区采取的方法是　　　　　　　　　　　　　　　。

11.（2017北京理综,26）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:

钛精矿

粗TiCl4

纯TiCl4

资料:

TiCl4及所含杂质氯化物的性质

化合物

TiCl4

AlCl3

FeCl3

MgCl2

沸点/℃

58

136

181（升华）

316

1412

熔点/℃

-69

-25

193

304

714

在TiCl4中的溶解性

互溶

——

微溶

难溶

（1）氯化过程:

TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知:

TiO2（s）+2Cl2（g）

TiCl4（g）+O2（g）　ΔH1=+175.4kJ·

mol-1

2C（s）+O2（g）

2CO（g）　ΔH2=-220.9kJ·

①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式:

　　　　　　　　　　　　。

②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据下图判断:

CO2生成CO反应的ΔH　　0（填“>

”“<

”或“=”）,判断依据:

③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是 

　　　　　　　　　　　　　　。

④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有　。

（2）精制过程:

粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。

示意图如下:

物质a是　　　,T2应控制在　。

12.（2018北京东城期末）从废旧液晶显示器的主材ITO（主要成分是含铟、锡的氧化物）中回收铟和锡,流程示意图如下:

物质

铟（In）

锡（Sn）

周期表位置

第五周期、第ⅢA族

第五周期、第ⅣA族

颜色、状态

银白色固体

与冷酸作用

缓慢反应

与强碱溶液

不反应

反应

（1）为了加快步骤①的反应速率,可以采取的措施有　　　　　　　　（至少答两点）。

（2）步骤①中铟的氧化物转化成In3+的离子方程式是　　　　　　　　。

（3）步骤②中加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+,根据所给资料分析其原因是　。

（4）步骤④和⑤中NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　　。

（5）下图是模拟精炼铟的装置图,请在方框中填写相应的物质。

答案精解精析

1.A　传统无机非金属材料包括水泥、玻璃、陶瓷,后母戊鼎所用材料属于金属材料,不属于无机非金属材料。

2.C　制造光导纤维的原料是二氧化硅,常用的半导体材料是硅单质。

3.A　A项,太阳能热水器可将太阳能转化为热能,不涉及化学反应;

B项,火力发电过程中燃料的燃烧为化学变化;

C项,发动机中燃料的燃烧属于化学变化;

D项,中国古代制陶过程中烧窑时发生化学反应。

4.D　A项,青铜器是合金,属于金属材料;

B项,瓷器是陶瓷,属于硅酸盐材料;

C项,钢化玻璃是复合材料;

D项,涤纶属于有机高分子化合物。

5.B　A项,水玻璃是硅酸钠的水溶液,常用作木材的防火剂;

B项,二氧化硅是制造光导纤维的材料;

C项,硅是制造太阳能电池的常用材料;

D项,硅是构成一些岩石和矿物的基本元素。

6.

答案　

（1）第三周期ⅣA族

（2）饱和NaHCO3溶液　CO2+H2O+Si

H2SiO3↓+C

（3）负　C、Si均位于ⅣA族,从上到下原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子吸引能力逐渐减弱,元素非金属性减弱

解析　

（1）Si是14号元素,在周期表中位于第三周期ⅣA族。

（2）稀盐酸和石灰石反应生成的二氧化碳中混有少量氯化氢,可以选用饱和NaHCO3溶液除去;

装置②中发生反应的离子方程式为CO2+H2O+Si

。

（3）C的非金属性比硅强,故在SiC中C显负化合价。

7.

答案　

（1）①硅原子最外层有4个e-,卤素原子最外层有7个e-　②该反应中C表现还原性（其他答案合理给分）

（2）①SiO2+2Mg

2MgO+Si　

②

含Si、SiO2、

MgO的混合物

（3）①石墨电极上O2-失电子生成O2

②SiO2+4e-

Si+2O2-

解析　

（1）①卤素原子最外层有7个e-,硅原子最外层有4个e-,故每个Si原子可以和4个X原子形成共价键;

②比较元素的非金属性可以利用其单质的氧化性,而在反应Ⅰ中C表现还原性。

（2）①由转化关系可知Mg与SiO2的反应为置换反应;

②所得的粗硅中含有Si、SiO2、MgO,可以先利用盐酸除去MgO,再在常温下加入氢氟酸除去SiO2,从而得纯硅。

（3）①O2-在石墨电极上失电子生成O2,则石墨电极为阳极,故N为电源的正极;

②阴极上SiO2得到电子生成单质Si,电极反应式为SiO2+4e-

Si+2O2-。

8.A　A项,制备硅芯片和光电池的主要原料为高纯硅,光导纤维的主要成分是二氧化硅;

B项,二氧化硅能与氢氟酸反应,故常用氢氟酸蚀刻玻璃;

C项,硅酸钠溶液能与稀盐酸反应生成硅酸不溶物;

D项,“硅胶”由硅酸凝胶经干燥、脱水制得,常用作食品、药品等的干燥剂。

9.B　A项,氯气能够置换出溴,溶液由无色变成橙色;

B项,二氧化碳与氯化钙溶液不反应,无现象;

C项,二氧化硫能够被氧化为硫酸,进而生成硫酸钡沉淀;

D项,二氧化氮与水反应生成硝酸,HNO3具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色。

10.

答案　

（1）正

（2）①PbSO4（s）+C

（aq）

PbCO3（s）+S

②温度降低,Na2CO3溶解度降低,使溶液中c（C

）降低,反应速率降低

③温度低于40℃时,温度降低,平衡“Na2SO4（s）

2Na+（aq）+S

（aq）”逆向移动,产生较多Na2SO4固体杂质

（3）取少量PbO2于试管中,向其中滴加H2O2溶液,产生可使带火星木条复燃的气体,同时棕黑色固体变为橙黄色,证实推测正确

（4）①PbC

+2e-

Pb+4Cl-

②向阴极区电解液中加入适量的PbO粗品

解析　

（1）铅蓄电池放电时,PbO2得电子,作正极;

（2）①由图1可知,PbCO3比PbSO4更难溶,所以PbSO4可转化为PbCO3;

②温度降低时,Na2CO3的溶解度减小,则溶液中c（C

）降低,所以反应速率降低;

③由图2可知,温度低于40℃时,Na2SO4的溶解度较小,所以所得固体中会含有较多Na2SO4杂质;

（4）①由题目信息可知,阴极上PbC

放电生成Pb,电极反应式为PbC

Pb+4Cl-;

②电解一段时间后,阴极区电解液中含有HCl和NaCl,要恢复PbC

的浓度,向阴极区电解液中加入适量PbO粗品即可。

11.

答案　

（1）①TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）

TiCl4（g）+2CO（g）　ΔH=-45.5kJ·

②>

　随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应

③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液

④MgCl2、AlCl3、FeCl3

（2）SiCl4　高于136℃,低于181℃

解析　

（1）①将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。

②观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,ΔH>

0。

④在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。

（2）TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。

T2应控制在136℃以上,181℃以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。

12.

答案　

（1）增大盐酸浓度、加热、将废料粉碎（合理答案均可）

（2）In2O3+6H+

2In3++3H2O

（3）同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱（还原性减弱）

（4）除去a、b两种滤渣中的锡和锌

（5）

解析　

（1）影响化学反应速率的因素包括温度、浓度、压强、催化剂、接触面积等,本题中可以从温度、浓度、接触面积三个角度作答;

（2）In2O3与盐酸反应的离子方程式为In2O3+6H+

2In3++3H2O;

（3）两种元素都在第五周期,铟的族序数更小且与酸反应更剧烈,而锡为两性金属,得出铟的金属活动性强于锡,步骤②中加入过量铟后发生的反应为2In+3Sn2+

2In3++3Sn,以除去溶液中的Sn2+,故加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+的原因为同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱（还原性减弱）;

（4）根据表格中信息和流程图可知,Sn和Zn都能与NaOH溶液反应,分别形成Sn

和Zn

（类似Al和NaOH溶液的反应）,与不和碱反应的In分离,达到提纯In的目的;

故步骤④和⑤中NaOH溶液的作用是除去a、b两种滤渣中的锡和锌。