1、 课时规范练 12 碳、硅 无机非金属材料 环境保护与绿色化学基础巩固1.(2020 天津学业水平等级考适应性测试)下列“中国制造”所用的材料属于无机非金属材料的是( )B.“天眼”反射面板所用铝合金A.宇航服所用聚酯纤维C.港珠澳大桥所用水泥 D.“蛟龙号”所用钛合金2.(2020 华中师大一附中质量测评)碳元素是自然界中与人类关系最密切的元素,金刚石、石墨和石墨烯是碳元素常见的同素异形体。下列与碳元素相关的说法错误的是A.金刚石是自然界中硬度最大的天然材料( )B.石墨在一定条件下转化成金刚石是化学变化C.石墨烯属于烯烃,能够发生加成反应D.碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料3.
2、(2020 湖南长沙七校联考)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是( )A.全球首段光伏高速公路亮相济南,光伏发电所用电池板主要材料是二氧化硅B.物理小识记载“青矾(绿矾)厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂”,青矾厂气是 CO 和 CO2C.平昌冬奥会“北京 8 分钟”主创团队用石墨烯制作发热服饰,说明石墨烯是能导热的金属材料D.本草纲目描述“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”,其中的碱是 K2CO34.(2020 黑龙江牡丹江第一高级中学期末)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是( )A.某硅酸盐的化学式为 KAlSi O ,可用 K OAl O 6SiO
3、表示382232B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂C.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池.天工开物记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是( )5 A.粘土是制砖瓦和水泥的主要原料B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化C.沙子的主要成分为硅酸盐D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦6.(2020 广东清远第一中学实验学校月考)将过量 CO 分别通入CaCl 溶液,Na SiO 溶液,2223Ca(OH
4、) 溶液,饱和 Na CO 溶液,NaAlO 溶液,最终溶液变浑浊的是( )2232A.B.C.D.7.(2020 福建泉州第十六中学期中)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:.硅粉与 HCl 在 300 时反应生成 1 mol SiHCl 气体和 H ,放出 225 kJ 热量,该反应的热化学方程32式为 。SiHCl3 的电子式为 。.将 SiCl 氢化为 SiHCl 有三种方法,对应的反应依次为:43SiCl (g)+H (g)SiHCl (g)+HCl(g)H 042313SiCl (g)+2H (g)+Si(s)4SiHCl (g)H ac
5、.若起始不通入 NO2,则最终检测不蒸馏水c2-空气到 SO43%氨水d下列说法不正确的是( )A.控制 SO2 和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施B.反应室中可能发生反应:SO +2NO +2H O H SO +2HNO222224C.本研究表明,硫酸盐的形成主要与空气中 O2 有关D.农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成1.二氯二氢硅(SiH Cl )常用于外延法工艺中重要的硅源。该物质易燃、有毒,与水接触易水解,沸点122为 8.2 。在铜催化作用下,HCl 与硅在 250260 反应可以制得 SiH Cl 。22(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料,选用 A 装置制取 HCl,利
6、用了浓硫酸的 性。(2)D 装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 。(3)按照气体从左到右的方向,制取 SiH Cl 的装置(h 处用止水夹夹好)连接顺序为22a( )( )( )( )( )( )( )(填仪器接口的字母,其中装置 C 用到 2次)。(4)按从左到右的顺序,前面装置 C 中装的药品为 ,后面装置 C 的作用为 。(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成 H2 和 、 等。(6)新的制取 SiH Cl 的方法:往硅粉中先通入 Cl ,在 300350 反应生成 SiCl ,然后再与 HCl 在2224250260 反应,可以大大提高产率。如果通入气体顺序相反,结果是 (用化学方程
7、式表示)。2.(2020 江西上饶月考)光纤通信是光导纤维传送信号的一种通信手段,合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下:1 回答下列问题:(1)反应的化学方程式为 2C+ SiO2Si+2CO,其中还原剂为 (填化学式),该反应涉及的副反应可能有(碳不足)C+ SiO2Si+CO2和(碳足量) 。(2)经反应所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下:组分SiCl SiHCl SiH Cl HCl BCl3 PCl34322名称质量分数沸点0.000 0.001 0.00105.5450.405 0.046 27.6 31.8 8.239357-85 12.5 75.5/图中 “操作 X
8、”的名称为 ;PCl3 的电子式为 。(3)已知反应的化学方程式为 3SiCl4+4NH3 Si N +12HCl,则反应和中尾气的用途为 。若向一个 2 L 恒容密闭容器中投入 1 mol SiCl 和 1 mol NH ,6 min 后反应3443完全,则 06 min 内,HCl 的平均反应速率为 molLmin-1。拓展深化13.(2020 福建师大附中期中)为更有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NO )、SO 等,从而减少大气x2污染,科学家不断对相关反应进行研究尝试。(1)按每年全国发电燃煤 8 亿吨,煤中含硫质量分数以 2%计,若不经过脱硫处理,则会有 亿吨 SO 排放到大气中(
9、假设 S 全部转化为 SO )。22(2)下列物质中,能吸收 SO2 的有 (填序号)。a.氨水b.酸性 KMnO4 溶液d.Na CO 溶液c.生石灰23(3)某工厂采用(NH ) SO 和 NH HSO 的混合溶液 A 吸收废气中的 SO 并制备(NH ) SO H O,过程4234324 232如下:“吸收”过程中,溶液中(NH ) SO 和 NH HSO 物质的量之比变 (填“大”或“小”)。42343“制备”过程中,溶液 B 中发生反应的化学方程式是 。 检验产品(NH ) SO H O 中含有少量 SO2 的方法如下:取少量产品加水溶解,-42324(将实验操作和现象补充完整)。(
10、4)选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟的烟气脱硝技术,其反应原理主要为4NH (g)+4NO(g)+O (g)4N (g)+6H O(g)H=-1 627 kJmol-13222被 NO 氧化的 NH 和被 O 氧化的 NH 的物质的量之比为 。323(NH )(NO)氨氮比3 会直接影响该方法的脱硝率。如图为 350 时只改变氨气的投放量,NO 的百分含(NH )(NO)量与氨氮比的关系图。当3 1.0 时,烟气中 NO 含量反而增大,主要原因是 。课时规范练 12 碳、硅 无机非金属材料环境保护与绿色化学1.C 宇航服所用聚酯纤维为有机合成高分子材料,故 A 错误;“天眼”反射面板
11、所用铝合金属于金属材料,故 B 错误;港珠澳大桥所用水泥为硅酸盐材料,属于无机非金属材料,故C 正确;“蛟龙号”所用钛合金属于金属材料,故 D 错误。2.C 金刚石是自然界中硬度最大的天然材料,故 A 正确;石墨在一定条件下转化成金刚石存在旧键断裂和新键生成,该转化过程是化学变化,故 B 正确;石墨烯为碳单质,不属于烯烃,故 C 错误;碳纤维质轻、强度大,可作为航空器材的结构材料,故 D 正确。3.D 光伏发电所用电池板的主要材料是晶体硅,A 错误;题中所说的“青矾厂气”,指的是煅烧硫酸亚铁(FeSO 7H O)后产生的三氧化硫和二氧化硫;这类气体遇水或湿空气会生42成硫酸、亚硫酸或具有腐蚀性
12、的酸雾,B 错误;石墨烯是非金属材料,C 错误;草木灰的主要成分是碳酸钾,用水溶解时碳酸钾水解导致溶液呈碱性,D 正确。4.A 硅酸盐 KAlSi O 可用氧化物的形式表示成 K OAl O 6SiO ,选项 A 正确;水玻璃382232为硅酸钠的水溶液,属于混合物,选项 B 错误;水晶的主要成分是二氧化硅,二氧化硅是氧化物,不是硅酸盐,选项 C 错误;二氧化硅可用于制造光导纤维,高纯硅可用于制造太阳能电池,选项 D 错误。5.C A 项,由“择取无砂粘土而为之”,说明粘土是制砖瓦和水泥的主要原料,正确;B项,“燃薪举火”是提供高温的环境,使粘土发生复杂的物理化学变化,正确;C 项,沙子的主
13、要成分为二氧化硅,错误;D 项,粘土中有一定量的铁元素,泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁),浇水冷却时碳与水反应得到 CO 和 H2,可将三价铁还原为二价亚铁,形成青瓦,正确。6.B 碳酸酸性比盐酸弱,CO 与 CaCl 溶液不会反应,不变浑浊;碳酸酸性比硅酸强,22过量的 CO 与 Na SiO 溶液反应:2CO +Na SiO +2H O 2NaHCO +H SiO ,变浑浊;2232232323酸性氧化物能与碱反应,过量的 CO 与 Ca(OH) 反应:Ca(OH) +2CO2Ca(HCO3)2,不变222浑浊;过量的 CO 通入饱和 Na CO 溶液中发生反应:Na CO +H O+
14、CO22NaHCO3,223232因为碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小,变浑浊;过量的 CO 通入 NaAlO 溶液中发生反22应:CO +2NaAlO +3H O 2Al(OH) +Na CO ,变浑浊。222323Cl 7.答案 .Si(s)+3HCl(g) SiHCl (g)+H (g)H=-225 kJmol -1Cl Si Cl32 H.(1)阴极2H2O+2e- H +2OH-(2)H -H122(3)HCl、H2解析 .根据题意,硅粉与 HCl 在 300 反应的热化学方程式为 Si(s)+3HCl(g)ClSiHCl (g)+H (g)H=-225 kJmol-1;SiHCl 中所有原
15、子达稳定状态,其电子式为 Cl Si323HCl 。.(1)根据电解原理,阴极上产生 H ,阴极电极反应式为 2H O+2e- H2+2OH-。22(2)根据盖斯定律,由-得到反应,即 H =H -H 。321(3)根据流程可知,循环使用的物质除 SiCl 、SiHCl 和 Si 外,还有 HCl、H 。4328.AD 原硅酸钠(Na SiO )是强碱弱酸盐,水解后使溶液呈碱性,A 正确;石英的主要成分44是 SiO ,不是硅酸盐,所以石英玻璃不属于硅酸盐产品,B 错误;2HCl+Na SiO322H SiO +2NaCl 说明酸性 HCl 大于 H SiO ,由于盐酸为无氧酸,不能证明氯的非
16、金属性2323强于硅,C 错误;沙子的主要成分是 SiO2,以沙子为原料经过还原得到晶体 Si,可制成各种半导体电器被人们使用,所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指将二氧化硅制成晶体硅,D 正确。9.D Ca SiO 可写作 3CaOSiO ,则其与 NH Cl 加热时可发生反应,得到 CaSiO 、35243CaCl 、NH 和 H O,A 项正确;Ca SiO 有吸水性,易板结,应密封保存,B 项正确;SO 对应232352的酸为 H SO ,为中强酸,SO 能与 Ca SiO 反应生成新盐 CaSO ,C 项正确;Ca SiO 与盐23235335酸反应会生成 H SiO 沉淀,而不
17、是 SiO ,D 项错误。23210.C 因为空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成,SO和氮氧化物在一定条件下可以产生2SO2-,所以控制 SO 和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施,故 A 正确;反应室中42SO 为还原剂,NO 为氧化剂,N 是载体,蒸馏水是吸收液,可发生反应:SO +2NO +2H O222222H SO +2HNO ,故 B 正确;由 bdac,若起始不通入 NO ,则最终检测不到 S 2-可知,O42422硫酸盐的形成主要与 NO2 有关,故 C 错误;铵态氮肥易分解产生氨气,由已知的数据分析 可知,在载体相同、吸收液为氨水的条件下,将 SO 和 NO 按一定比例混合时产生
18、 SO24-22的浓度较大,而空气中的硫酸盐又会加剧雾霾的形成,所以农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成,故 D 正确。11.答案 (1)吸水(2)Si+2HCl(3)defgbcdSiH2Cl2(4)P O 或无水 CaCl 尾气处理和防止空气中的水蒸气进入 B 中(5)SiCl 2524SiHCl (6)SiH Cl +2ClSiCl +2HCl(或 SiH Cl +Cl2SiHCl3+HCl)3222422解析 (1)浓硫酸有吸水性,且吸水后放热,使浓盐酸更易挥发出 HCl。(2)根据题意并利用原子守恒法可配平反应的化学方程式。(3)利用 A 装置制取 HCl,连接 C 装置干
19、燥,再从 f 进入 D 中反应,SiH Cl 从 g 处挥发,22在B装置中收集,SiHCl的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水蒸气进22入B中,则应在B装置后连接干燥管。(4)前面的装置 C 是用来干燥氯化氢气体的,干燥剂可选用 P O 或无水 CaCl ,后面252装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中,应选碱石灰。(6)如果通入气体顺序相反,生成的 SiH Cl 会与 Cl 继续反应,从而生成 SiCl 、2224SiHCl3。 12.答案 (1)C3C+SiO2 SiC+2CO(2)精馏(或蒸馏或分馏) (3)制取盐酸Cl P Cl Cl(或其他合理答案)0.
20、25解析 (1)反应的化学方程式为 2C+ SiO2 Si+2CO,其中碳元素化合价升高,则还原剂为 C。碳足量时,生成的 CO2 与碳反应生成 CO,同时还会生成 SiC,该反应的化学方程式为3C+SiOSiC+2CO。2(2)根据表中数据可知物质的沸点相差较大,因此图中“操作 X”的名称为精馏(或蒸馏 或分馏);PCl是共价化合物,其电子式为ClPCl。3 Cl(3)根据方程式可知反应和中尾气是氯化氢,HCl 可用于制取盐酸。根据化学方程式可知反应中四氯化硅过量,生成氯化氢是 3 mol,HCl 的浓度是 3 mol2 L=1.5molL-1,则 06 min 内,HCl 的平均反应速率为
21、 1.5 molL-16 min=0.25 molL-1min-1。13.答案(1)0.32(2)abcd(3)小NHHCO+NHHSO(NH ) SO H O+CO 4 24343322加过量盐酸,充分振荡,再加入氯化钡溶液,有白色沉淀产生(4)21过量的4NO+6H2O)解析 (1)燃煤 8 亿吨,煤中含硫质量分数以 2%计,则硫元素的质量为 0.16 亿吨,产生的NH 和 O 反应生成 NO(或 4NH +5O23233624SO 中硫元素也为 0.16 亿吨,则 m(SO ) =0.16 亿吨,解得 m(SO )=0.32 亿吨。222 (2)SO 为酸性氧化物,能与碱性溶液和碱性氧化
22、物反应,氨水、Na CO 溶液、生石223灰均可吸收SO,SO同时具有还原性,能被强氧化剂酸性KMnO溶液吸收。224(3)吸收过程反应的化学方程式为 SO +H O+(NH ) SO2NH HSO ,随着吸收反224 2343应的进行,(NH)SO越来越少,NHHSO越来越多,(NH)SO和NHHSO物质的量之比423434 2343变小;溶液 B 中发生反应的化学方程式是 NH HCO +NH HSO3434(NH ) SO H O+CO ;检验产品(NH ) SO H O 中含有少量 S 2-,应先加酸除去亚硫O4423224 232酸根的干扰,再用氯化钡溶液检验,故方法为取少量产品加水溶解,加过量盐酸,充分振荡,再加入氯化钡溶液,有白色沉淀产生。(4)反应原理为 4NH (g)+4NO(g)+O (g) 4N (g)+6H O(g),从化学方程式可知,43222mol NH 被氧化为 N ,失去电子为 12 mol,得到 12 mol 电子的是 4 mol NO 和 1 mol O ,其322中4molNO得8mol电子,1molO得4mol电子,故其中被NO和O氧化的NH的比223(NH3)(NO)例为21;当氨氮比1.0时,过量的氨气与氧气反应生成NO,化学反应为4NH3+5O2 4NO+6H2O,所以烟气中 NO 浓度增大,烟气中 NO 的含量增大。
