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最新版2017教师用书步步高大一轮复习讲义习题详细答案第4章 第12讲

第 4 章 12 讲 考点一 碳、硅单质及氧化物

n?NaOH? 0.200 mol 4 n?NaOH? = = ,即 1< <2, n?CO2? 0.150 mol 3 n?CO2? 反应产物为 Na2CO3、NaHCO3,设其物质的量分别 为 x、y,则

题组一 途 1.答案 解析

对比掌握碳、硅单质、氧化物的性质和用

?2x+y=0.2 mol ? ?x+y=0.15 mol 所以 c?CO2 1 3 ? - = 。 c?HCO3 ? 2


?x=0.05 mol 解得? , ?y=0.10 mol

B

CO 不溶于水不能生成相应的酸,也不能与

考点二

硅酸盐及无机非金属材料

NaOH 溶液反应;SiO2 不溶于水,也不能生成相应 的酸;碳有金刚石、石墨、C60 等同素异形体,硅有 晶体硅和无定形硅等, 所以两种元素共有多种单质。 2.答案 3.答案 解析 A B 题组一 1.答案 解析 无机非金属材料成分的辨别 C

通常用氢氟酸来刻蚀玻璃,与之对应的反应

水玻璃是 Na2SiO3 的水溶液,可用作防火剂

是③, 因此 a、 c 判断错误; 反应②是一个置换反应, 其中二氧化硅被还原,表现出氧化性,b 判断正确; 反应④是一个复分解反应,用难挥发的二氧化硅制 取易挥发的二氧化碳,d 判断正确;反应⑤中碳的 化合价由 0 价变为-4 和+2,硅的化合价和氧的化 合价都没有改变,因此二氧化硅没有参加氧化还原 反应,e 判断也正确。 题组二 4.答案 CO2 与盐或碱溶液反应的规律 B

和防腐剂,①正确;沙子不是硅酸盐制品,②不正 确;光导纤维的主要成分是 SiO2,③不正确。 2.答案 解析 D

A 项,在氮化硅中 N 元素为-3 价,Si 元素

为+4 价,则化学式为 Si3N4,正确;D 项,在 SiO2 晶体中,一个硅原子与周围 4 个氧原子形成 4 个硅 氧单键,错误。 题组二 3.答案 解析 复杂硅酸盐的成分及性质 B

解析 由于 Na2CO3 的溶解度大于 NaHCO3 的溶解 度,Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,因而会析出 NaHCO3 晶体,A 项正确;B 项,CO2+Na2SiO3+ H2O===Na2CO3 + H2SiO3↓ , CO2 + Na2CO3 + H2O===2NaHCO3,H2SiO3 与 CO2 不反应,浑浊不 会消失;C 项,CO2+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+ 2HClO,溶液变浑浊后加入品红溶液,被 HClO 氧 化退色;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 , 则 : 2NaOH +

硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是

铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总 称,故青石棉是一种硅酸盐产品;青石棉是一种纯 净 物 , 不 可 能 含 有 一 定 量 的 石 英 晶 体 ; 1 mol Na2O· 3FeO· Fe2O3· 8SiO2· H2O 跟硝酸反应时,失去 3 mol 电子,故能使 1 mol HNO3 被还原。 4.答案 SiO2+2NaOH― →Na2SiO3+H2O

CaAl2Si2O8 解析 根据不同类长石其氧原子的物质的量分数相

同, 结合化合价代数和是 0 可写出钙长石的化学式。 题组三 5.答案 解析 化工生产中的硅及化合物的转化 C

Ca(HCO3)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O, 溶液又变 浑浊。 5.答案 解析 B

SiO2 是酸性氧化物,它能与氢氟酸反应是其

特殊性质,A 错;在图示转化关系中只有第一行的 变化是氧化还原反应,其余均为非氧化还原反应。 6.答案 (2)①② 1 (1)SiO2 + 2NaOH===Na2SiO3 + H2O

3.36 L n(CO2)= - =0.150 mol, 22.4 L· mol 1


n(NaOH)=0.200 L×1.00 mol· L 1=0.200 mol,

(3)SiCl4+3H2O===4HCl↑+H2SiO3↓ (4)Si3N4 解析 高温 (5)3SiCl4+2N2+6H2=====Si3N4+12HCl

H2 需要硅 1.4 g, 生成硅酸钠 0.05 mol, 由 SiO2 生成 的硅酸钠的物质的量为(20.0 g-11.4 g-1.4 g)/60 g· mol =0.12 mol,溶液中硅酸钠的物质的量浓度 为(0.05 mol+0.12 mol)/1 L=0.17 mol· L 1。
- -1

石英砂不能与碱性物质共同存放的实质是

SiO2 与碱性物质可以发生反应。反应①是石英砂与 焦炭发生氧化还原反应,反应②是硅单质与 Cl2 反 应, 也是氧化还原反应。 SiCl4 水解可以看作 Si 结合 四个 OH 生成 H4SiO4 , H4SiO4 不稳定失水生成 H2SiO3,Cl 结合 H 生成 HCl。氮化硅的化学式可 通过题目信息运用质量守恒求得。结合题给信息, SiCl4 与 N2、H2 反应可得到 Si3N4 和 HCl。
- + -

练出高分 1.答案 解析 A

C、Si 都是非金属元素,结合形成的化合物

是共价化合物,A 正确;Si 元素为亲氧元素,不能 以游离态存在,故 B 错;非金属性 C>Si,故氢化 物的热稳定性 SiH4<CH4,故 C 错;SiO2 既不溶于 水,也不和水反应,故 D 错。 2.答案 解析 C

2.答案 解析

D

Na2SiO3 俗称泡花碱,B 项正确;明矾只能净

水不能消毒,C 项错误。 3.答案 解析 D

①,该方法中高温反应炉分离出 CO2,需要

消耗较多能量;②,整个过程中 NaOH 和 CaO 均可 循环利用;③,从捕捉室中得到的溶液中含有大量 的 NaHCO3,加入 CaO 后生成 CaCO3 和 NaOH,通 过过滤的方法即可分离;④,捕捉到的 CO2 可与 H2 一定条件 反应制备甲醇:CO2+3H2 ― ― → CH3OH+H2O。 3.答案
? ? · · · · ? ? Cl· Si? · Cl· Cl· · Cl· · · · · ,,?, · · ? ?

硅在自然界中全部以化合态形式存在。 D

4.答案 解析

原硅酸钠是强电解质,A 项错误;石英玻璃

的主要成分是 SiO2, 不属于硅酸盐产品,B 项错误; 盐酸不是 Cl 的最高价氧化物对应的水化物, 无法通 过盐酸与硅酸钠的反应比较 Cl、 Si 的非金属性强弱, C 项错误。 5.答案 解析 A

1 100 ℃ SiCl4(g)+2H2(g) ===== Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.025a kJ· mol 4 . 答案
· · ? ? O· C· O· · · · · ·
-1

硅胶吸附水,与硅作半导体的材料无关, B

(1) 第 2 周期第 ⅣA 族

氧 ( 或 O)

· ·

错误;二氧化硅硬度大,与氢氟酸和玻璃反应无关, C 错误;焦炭具有可燃性,与焦炭还原二氧化硅无

(2)过滤 +2H2↑ 解析

水(或乙醇) 0.17 mol· L
-1

2 (3)Si+2OH +H2O===SiO3




关,D 错误。 6 答案 解析 C 玻璃的主要成分 SiO2 在高温下也与 C 反应,

(1)C 与 Q 形成两种气态化合物, 说明是 CO、

CO2,其中 CO2 是非极性分子,碳元素位于第 2 周 期第ⅣA 族,根据 CO2 的结构式 O===C===O 写出 其电子式。 (2)CCl4 室温下为液体,固液混合物用过滤方法分 离,粗产品金刚石中混有少量的 Na,可利用 Na 的 化学性质将 Na 与水或乙醇反应,然后过滤除去。 高温 (3)3C+SiO2=====SiC+2CO↑反应后主要含杂质 Si、SiO2,加入过量的氢氧化钠溶液,Si 与氢氧化 钠反应生成氢气,反应的离子方程式为 Si+2OH
- -

A 错误;C 由+4 价到 0 价,化合价变化为 4,Na 由 0 价到+1 价,化合价变化为 1,根据化合价升降 值相等原则,CO2 与 Na 物质的量之比为 1∶4,B 错误;SiCl4 水解生成 HCl 和硅酸,HCl 与氨气反应 生成 NH4Cl,C 正确;由化合态到游离态,一定发 生氧化还原反应,D 错误。 7.答案 解析 D

A 项,硅酸钠溶液本身是一种粘合剂,易造

成磨口玻璃塞与瓶口粘结;B 项,两反应条件不同, 反应①是在溶液中进行,强酸可以制弱酸,而高温 条件下,CO2 是气体,逸出反应体系,能促使反应 2

+H2O===SiO2 由方程式可知生成 0.1 mol 3 +2H2↑,

发生;C 项,石英玻璃的成分为 SiO2,SiO2 是氧化 物不是盐;D 项正确。 8.答案 A

再与 FeCl2 反应置换出铁,不可以一步实现;C 项, X 为 Mg,Z 为 O2,镁与氧气可以一步反应生成化 合物乙 MgO;Y 为 C,碳与氧气可以一步反应生成 化合物甲 CO2;镁与二氧化碳可以一步反应生成化 合物乙(MgO)与单质 Y(C),可以一步实现;D 项, X 为 H2,Z 为 Cl2,氢气与氯气可以一步反应生成 化合物乙 HCl;Y 为 Si,硅与氯气可以一步反应生 成化合物甲 SiCl4;氢气与 SiCl4 可以一步反应生成 化合物乙(HCl)与单质 Y(Si),可以一步实现。 13.答案 (1)①②③

解析 将足量 CO2 气体通入水玻璃中,发生反应: 2CO2+Na2SiO3+2H2O===H2SiO3↓+2NaHCO3; 加 △ 热蒸干,高温灼烧时发生反应:H2SiO3=====H2O+ △ SiO2 ; 2NaHCO3 ===== Na2CO3 + CO2↑ + H2O ; 高温 Na2CO3 + SiO2===== Na2SiO3 + CO2↑,所以最后所 得固体物质是 Na2SiO3,故选 A 项。 9.答案 C

1 357 K (2)SiHCl3+H2 ===== Si+3HCl (3)SiO2+Na2CO3 (4)CO2 1 373~1 623 K ===== Na2SiO3+CO2↑

解析 设此铅氧化物的化学式为 PbxOy, PbxOy~y[O]~yCO~yCO2~yCaCO3 16y 100y m(O)=1.28 g 8.0 g 所以 m(Pb)=13.7 g-1.28 g=12.42 g m?Pb? m?O? x∶y= ∶ =3∶4。 M?Pb? M?O? 10. 答案 解析 D

CO2 和 HCl

1 073 K (5)CO+H2O ===== CO2+H2、 催化剂 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O 解析 反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳

3 273 K 的反应:SiO2+2C ===== Si+2CO↑,属于置换反 523~527 K 应;反应②是 Si+3HCl ===== SiHCl3+H2,属 1 357 K 于 置 换 反 应 ; 反 应 ③ 是 SiHCl3 + H2 ===== Si + 3HCl, 属于置换反应; 反应④为特定条件下的反应: 1 073 K CO+H2O ===== H2+CO2, 不属于置换反应。 A、 B、 催化剂 C 分别为 CO、CO2、HCl,其中 CO2 是温室气体, 是节能减排的目标气体; CO2 和 HCl 通入 W(硅酸钠) 溶液中能够生成白色沉淀(硅酸)。 14.答案 +2H2O △ + - + (1)MnO2+4H +2Cl =====Mn2 +Cl2↑

CO2 与 KOH 和 Ca(OH)2 都会反应, 但存在着

竞争, 如果先与 KOH 反应, 则反应后生成的 K2CO3 立即会与 Ca(OH)2 反应生成 CaCO3,因此,可以看 成 CO2 先与 Ca(OH)2 反应,所以通 CO2 后立即有 CaCO3 生成。第二步还要判断 CO2 是先跟 KOH 反 应还是先与生成的 CaCO3 反应,同样可以采用假设 法 判 断 , 即 如 果 先 与 CaCO3 反 应 , 则 生 成 的 Ca(HCO3)2 又会与 KOH 反应,因此是先与 KOH 反 应,此过程生成沉淀的物质的量不变,当 KOH 反 应完全,再与 CaCO3 反应,直至沉淀完全溶解,故 选 D。 11.答案 12.答案 解析 B B

(2)平衡气压

浓 H2SO4

SiCl4 沸点较低, 用冷却液

可得到液态 SiCl4 (3)Al、P、Cl 解析 依题中信息可知 A 为 Cl2 的发生装置,B、C

A 项,X 为 C,Z 为 O2,碳与氧气可以发生

不完全燃烧生成化合物乙 CO, 碳与水在高温的条件 下可以反应生成 CO 和 H2,氢气在氧气中燃烧生成 水,可以一步实现;B 项,X 为 Zn,Z 为 Cl2,锌与 氯气可以一步反应生成化合物乙 ZnCl2;Y 为 Fe, 铁与氯气可以一步反应生成化合物甲 FeCl3; 锌与氯 化 铁 不 能 一 步 反 应 生 成 化 合 物 乙 (ZnCl2) 与 单 质 Y(Fe),二者反应首先生成 ZnCl2 和 FeCl2,然后锌

△ 为 Cl2 的净化装置,D 中发生反应 2Cl2+Si===== SiCl4,生成的 SiCl4 用 E 收集,B 中为饱和食盐水 将氯化氢气体除去,C 中应为浓 H2SO4 除水,由表 中数据可知 SiCl4 沸点较低,用冷却液可得到液态 SiCl4;由题中信息,即可轻松完成第(3)问。

3

4


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