高考化学 黄金易错点专题汇编 专题05 硅及其化合物.docx
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高考化学黄金易错点专题汇编专题05硅及其化合物
2014年高考化学黄金易错点专题汇编专题05硅及其化合物
1.诺贝尔物理学奖授予“光纤之父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
光导纤维的主要成分是二氧化硅,下列关于二氧化硅的说法正确的是( )
A.二氧化硅是H2SiO3的酸酐,因此能与水反应
B.用二氧化硅制取单质硅时,当生成2.24L(标况)气体时,得到2.8g硅
C.6g的二氧化硅中含有0.2mol的共价键
D.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
2.关于二氧化硅,下列叙述不正确的是( )
A.水晶的主要成分是二氧化硅
B.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
C.二氧化硅不溶于水,也不能跟水反应生成酸
D.二氧化硅是一种酸性氧化物,它不跟任何酸起反应
3.从石英砂制取并获得高纯硅的主要化学反应如下:
①SiO2+2C
Si(粗)+2CO↑
②Si(粗)+2Cl2
SiCl4
③SiCl4+2H2
Si(纯)+4HCl
关于上述反应的分析不正确的是( )
A.粗硅中可能含有SiO2、C等杂质
B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅
C.任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子
D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
4.某氧化物不溶于水,溶于熔化的NaOH中,生成易溶于水的化合物,向稀盐酸中滴加所生成化合物的水溶液,立即有白色沉淀产生,则原氧化物是( )
A.Al2O3B.MgO
C.SiO2D.Fe2O3
5.下列说法不正确的是( )
A.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应
B.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
C.水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂
D.酸性氧化物可以和碱反应,但均不能与酸反应
6.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
7.开发新材料是现代科技发展的方向之一。
下列有关材料的说法正确的是( )
①硅是构成一些岩石和许多矿物的基本元素
②人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
⑤氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
⑥C60属于原子晶体,用于制造纳米材料
A.①②⑥ B.②③⑥
C.①④⑤D.①③④
8.在一定条件下,下列各组物质不能反应的是( )
①CO2+H2O ②SiO2+H2O ③CO+CO2 ④CO2+C ⑤CaCO3+H2CO3 ⑥CO+Fe2O3
A.②③B.②③④
C.①②③D.②③⑤⑥
9.将足量CO2通入KOH和Ba(OH)2的混合溶液中,最后阶段的离子反应是( )
A.CO2+2OH-===CO
+H2O
B.CO2+2OH-+Ba2+===BaCO3↓+H2O
C.BaCO3+CO2+H2O===Ba2++2HCO
D.CO
+CO2+H2O===2HCO
10.向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体后,在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
则下列分析都正确的组合是( )
溶液组成主要成分
对应图像
溶液中离子浓度关系
A
Na2CO3、NaHCO3
Ⅰ
c(Na+)=c(HCO
)
B
NaHCO3、Na2CO3
Ⅱ
c(CO
)=c(HCO
)
C
NaOH、Na2CO3
Ⅲ
c(OH-)>c(CO
)
D
Na2CO3
Ⅳ
c(Na+)=c(CO
)+c(HCO
)+c(H2CO3)
6.【解析】 A项,SiO2、Al2O3均与NaOH反应;C项,Na2CO3溶液吸收CO2;D项,引入NaHCO3。
【答案】 B
易错起源1、硅及其化合物
例1.硅作为一种新型能源被广泛开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不正确的是( )
A.硅燃烧产物对环境产生的污染,容易得到有效控制
B.从Si(s)+O2(g)
SiO2(s) ΔH=-858.6kJ·mol-1可知,硅燃烧放出的热量较多
C.自然界中硅的贮存量丰富,可以从自然界直接获得单质硅
D.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料之一
1.硅
(1)硅的非金属性弱于碳,但碳在自然界中既有游离态又有化合态,而硅却只有化合态。
(2)硅的还原性强于碳,但碳能还原SiO2:
SiO2+2C
2CO↑+Si。
(3)非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生,但Si能跟碱溶液作用放出H2:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。
(4)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但硅能跟氢氟酸反应。
(5)非金属单质一般为非导体,但硅为半导体。
2.二氧化硅
(1)非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiO2的熔点却很高。
(2)酸性氧化物一般不跟酸反应,但SiO2能跟氢氟酸反应。
3.硅酸
(1)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水。
(2)H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,但在高温下Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑能发生是因为生成的CO2容易挥发。
(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途
用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2,用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅。
(2)不要混淆常见含硅物质的成分
①计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。
②水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2,而不是硅酸盐。
③传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。
易错起源2、二氧化碳的性质以及CO
、HCO
的检验
例2.向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体,当通入气体为8.96L(0℃,1.01×105Pa)时立即停止,则这一过程中,溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)
1.CO2与碱溶液反应的产物
(1)反应原理
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
(2)反应后溶质成分的判断
可用数轴表示:
2.CO2与常见溶液的反应和现象
(1)Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液
CO2不足时,生成白色沉淀;CO2过量时,生成的白色沉淀消失,溶液变澄清。
(2)Na2SiO3溶液
CO2不足:
Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓;
CO2过量:
Na2SiO3+2H2O+2CO2===2NaHCO3+H2SiO3↓。
两种情况均生成白色胶状沉淀。
(3)饱和Na2CO3溶液
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,有白色固体析出。
3.CO
、HCO
的检验
检验二者的基本方法是将其转化为CO2气体,再用澄清石灰水变浑浊来检验CO2。
如果被检物中已知没有碳酸氢盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐的干扰时,可用直接加盐酸的方法检验碳酸盐。
若存在其他干扰时,则需要用以下方法来检验。
离子
CO
HCO
原理
CO
+Ca2+===CaCO3↓CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2
HCO
+H+===CO2↑+H2O
方法
向少量待检验溶液中滴加足量的CaCl2或BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加入适量的酸,白色沉淀溶解且生成使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体,则待检溶液中有CO
向少量待检验溶液中滴加足量的CaCl2或BaCl2溶液,无明显现象,再向溶液中加入足量的酸,若溶液中有使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体生成,则待检验溶液中有HCO
(1)CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀,因为碳酸的酸性弱于盐酸,CO2与CaCl2或BaCl2溶液不发生反应。
(2)检验CO
、HCO
时不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液来代替可溶性钡盐或可溶性钙盐溶液,原因是OH-能将HCO
转化为CO
。
1.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中正确的是( )
A.它是一种纯净物,既不燃烧也不易腐蚀
B.水玻璃是生产玻璃的主要原料之一
C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质
2.下列有关硅材料的说法正确的是( )
A.光纤的主要成分是高纯度的单质硅
B.金刚砂的主要成分是二氧化硅
C.28g硅含有6.02×1023个电子
D.28Si、29Si、30Si是不同的核素
3.不能说明碳元素的非金属性比硅元素强的是( )
A.甲烷比硅化氢稳定
B.硅酸钠溶液的碱性比碳酸钠溶液的碱性强
C.碳酸与硅酸钠溶液反应生成硅酸
D.高温下SiO2和Na2CO3反应
4.下列说法正确的是( )
A.工业制水泥、玻璃、陶瓷都要用到石灰石
B.刚玉、红宝石、蓝宝石主要成分是氧化铝
C.石英、硅石、水晶、珍珠、玛瑙主要成分都是SiO2
D.二氧化硅是酸性氧化物,能抗浓硫酸、浓硝酸的腐蚀,故能抗氢卤酸(HX)的腐蚀
5.下列试剂的保存方法正确的是( )
A.氢氟酸保存在玻璃瓶中
B.烧碱溶液放在带有橡胶塞的玻璃瓶中
C.水玻璃存放在滴瓶中
D.液溴直接存放在棕色滴瓶中
6.下列有关物质组成、性质和用途的说法中,正确的是( )
A.合金的熔点一般比组成合金的各成分金属的高
B.氮化硅、光导纤维、氧化铝陶瓷等属于新型无机非金属材料
C.水泥、玻璃和水晶都是硅酸盐产品
D.光导纤维的主要成分是硅,可广泛用于通信和医疗领域
7.某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物,跟足量的稀盐酸反应,消耗H+和生成CO2物质的量之比为6∶5,则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是( )
A.1∶1B.1∶2
C.1∶3D.1∶4
8.已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如下图所示的转化,反应中部分生成物已略去。
其中,A、G为同一主族元素的单质,B、C、H在通常情况下为气体,化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。
请填空:
(1)写出E的两种用途_____________________、_______________。
(2)反应③的化学方程式是__________________________________。
(3)反应④的离子方程式是____________________________________。
(4)写出一个由A生成H的置换反应方程式:
_________________________
______________________________________________________________。
9.世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋混凝土、7000多块红色铝板和1200多块玻璃等建成。
(1)铝________(填“是”或“不是”)红色的,铝板和玻璃均易被烧碱腐蚀,原因为_______________________________________________________。
(用化学方程式表示)
(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是________。
(3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小,是一种特殊玻璃,石英玻璃的主要成分是________;有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)实际上不是硅酸盐材料,而是一种______(选填“橡胶”、“纤维”或“塑料”),有机玻璃是由甲基丙烯酸甲酯在一定条件下通过________反应合成的有机高分子材料。
(4)要将NaOH高温熔化,下列坩埚中可选用的是____。
A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚D.铁坩埚
10.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用过量的碳与二氧化硅反应制得粗硅;
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si+3HCl===SiHCl3+H2);
③SiHCl3与过量的H2在1000~1100℃反应制得纯硅,已知SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。
请回答:
(1)第一步制取粗硅的反应中碳作________剂(填“氧化”或“还原”)。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3可采用________的方法。
(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅的装置如图所示(加热器和夹持装置略去):
①装置B中的试剂是________,装置C需水浴加热,目的是____________。
②反应一段时间后,装置D中可观察到有晶体硅生成,D中发生的反应的化学方程式是_____________________________________________。
③为保证实验的成功,操作的关键除题中已告知的以外,你认为最重要的还有:
_________________________________________________(说出三点)。
11.为了证明一氧化碳具有还原性,有人设计了下列实验:
(1)装置B中最适宜的试剂是________。
(2)装置D中发生反应的化学方程式是___________________________。
(3)必须用装置C吸收除去气体中水蒸气的理由是_____________________
______________________________________________________________。
(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性,应在上图中装置________与________之间连接下列装置中的________(填序号)。
12.有一碳酸钙样品中含有二氧化硅,为测定碳酸钙的质量分数,某化学活动小组设计了多种实验方案。
方案1 称取样品mg,加入过量盐酸,用排水法收集并测定CO2的体积。
方案2 称取样品mg,加入过量的cmol·L-1的盐酸VmL溶解样品(设溶解后溶液的体积仍为VmL),取溶解样品后的溶液0.1VmL,用c1mol·L-1NaOH溶液进行滴定,消耗NaOH溶液V1mL。
方案3 称取样品mg,加入足量盐酸使样品溶解,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称得杂质的质量为m1g。
(1)实验中发现,依方案1所测定的碳酸钙含量不准确,在收集和测定二氧化碳的体积时若改为排________溶液会减小实验误差。
(2)方案2中最好选用指示剂________,滴定终点的颜色变化是_____________________________________________________。
(3)用方案2的实验数据,碳酸钙的质量分数为________。
(4)某同学采用方案3测定CaCO3质量分数时,他取用2.0g样品于烧杯中,把20.0mL某盐酸分4次加入,充分反应后记录烧杯中固体质量如下表:
次序
稀盐酸
剩余固体
1
先加入5.0mL
1.32g
2
再加入5.0mL
0.64g
3
再加入5.0mL
0.20g
4
再加入5.0mL
0.20g
①要测定所取用的稀盐酸的物质的量浓度时应选用哪一组(或哪几组)数据_____________________________________________。
②盐酸的物质的量浓度为_______________________________。
13.已知A~I有如图所示转换关系:
已知:
①单质E可作为半导体材料;
②化合物F是不成盐的氧化物;
③化合物I溶于水呈酸性,它能够跟氧化物A起反应。
已知:
2F2+2H2O===4HF+O2
据此,请填空:
(1)化合物F是________。
(2)化合物I是________。
(3)反应③的化学方程式是_____________________________。
(4)写出I的水溶液与A反应的方程式:
_____________________
______________________________________________________。
14.氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科技领域有重要用途。
Ⅰ.工业上有多种方法来制备氮化硅,常见的方法有:
方法一:
直接氮化法:
在1300~1400℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为____________________________________。
方法二:
Si(NH2)4热分解法:
先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体________(填分子式);然后使Si(NH2)4受热分解,分解后的另一种产物的分子式为________。
Ⅱ.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:
已知:
X、高纯硅、原料B中的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色。
(1)原料B的主要成分是________。
(2)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式:
______________________________________________________。
8.【解析】A、G为同主族的单质,A能在高温条件下从E中置换出G,且A能被浓H2SO4在加热条件下氧化为气体,则A为碳单质,反应①为
+
+
↑,反应③为C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O,C是形成酸雨的大气污染物,为SO2,则B为CO2,根据转化关系可推知其它物质分别是:
F为Na2SiO3,D为H2SiO3,有关问题即可迎刃而解。
(1)装置B用来除去HCl,最适宜的试剂是饱和NaHCO3溶液。
(2)装置D中发生反应的化学方程式是CO2+C
2CO。
(3)水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2,H2也能使CuO还原,故不能证明CO具有还原性,所以必须用装置C除去气体中的水蒸气。
(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性,应在上图中装置D与E之间连接装置④,以除去其中的CO2。
【答案】
(1)饱和NaHCO3溶液
(2)CO2+C
2CO
(3)水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2,H2也能使CuO还原,不能证明CO具有还原性
(4)D E ④
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