全国版2019版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第1节碳硅及(4)

－

＋

2－

＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法正确的是 ( )

A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为C

B．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2 C．该反应中每生成1 mol SiC转移电子12 mol

D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2 答案 D

解析 反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；每生成1 mol SiC转移电子4 mol。

10．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( )

高温

A．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2=====Si＋2CO↑ B．SiO2是非金属氧化物，它不与任何酸反应

高温

C．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO2=====2CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性

D．高纯硅可用于制造太阳能电池，高纯二氧化硅可用于制造计算机芯片 答案 A

高温

解析 工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅生产硅：2C＋SiO2=====Si＋2CO↑，A正确；

高温

SiO2能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，B错误；在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO2=====2CO↑＋Si，由于反应是在高温条件下进行，且生成CO气体从体系中逸出能够进一步促进反应进行，因此尽管是硅被还原，也不能说明碳的还原性强于硅的还原性，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、计算机芯片等，D错误。

11．[2017·潍坊模拟]硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )

A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．硅酸盐均不溶于水 答案 D

解析 在氮化硅中，N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，A正确；硅酸钠易溶于水，D错误。

12．[2017·湖南十三校联考]将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为( )

答案 D

解析 将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，发生反应的先后顺

序为Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O、2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O、2KAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋K2CO3、K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3、BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2，根据物质的溶解性可知，只有D项符合题意。

二、非选择题(共28分)

13．(15分)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：

(注：SiCl4的沸点为57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于150 ℃)

(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是__________________。 (2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________。由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_____________________________________。

(3)步骤①为：搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________________。 (4)100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。 答案 (1)排出装置中的空气

(2)CO\' SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O (3)过滤\' AlO2、OH、Cl (4)7.8

解析 (1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是排尽反应器中的空气，防止高温下初级石墨与空气中的O2反应。

(2)气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO，由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃，故其为含硅的化合物SiCl4，反应方程式为SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。

(3)步骤①为搅拌，并通过过滤操作将沉淀和溶液分离；由题意分析可知，所得溶液Ⅳ中的阴离子有AlO2、Cl、OH。

(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ，是将AlO2转化为Al(OH)3，由题意可知Al2O3～2Al(OH)3，

－

－

－

－

－

－

－

n(Al2O3)＝

－1

100000 g×5.1%

－1＝50 mol，n[Al(OH)3]＝100 mol，则m[Al(OH)3]＝100 mol×78

102 g·mol

g·mol＝7800 g＝7.8 kg。

14．[2018·江西师大附中月考](13分)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中有重要用途。工业上有多种方法来制备氮化硅，下面是几种常见的方法：

(1)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3Si＋2N21300～1400 ℃,Si3N4。

(2)方法二——可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 ℃的加热基板上生

成

氮

化

硅

膜

，

其

化

学

方

程

式

为

________________________________________________________。

(3)方法三——化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和氯化氢，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是_______________________。

(4)方法四——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：________(填化学式)；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的化学式为________。

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。

(5)写出焦炭与原料

B

中的主要成分反应的化学方程式：

________________________________________________________。

一定条件

答案 (2)3SiH4＋4NH3=====Si3N4＋12H2 (3)方法三除产品是固体外，其他物质均为气体 (4)HCl NH3

(5)SiO2＋2C1600～1800 ℃,Si＋2CO↑

解析 (3)方法一所得到的产品中混有单质硅，而方法三除产品是固体，其他物质均为气体，故方法三得到的氮化硅纯度较高。

(4)方法四：依据化学反应中原子守恒可知四氯化硅与氨气发生反应：SiCl4＋

△

4NH3===Si(NH2)4＋4HCl，Si(NH2)4受热发生分解：3Si(NH2)4=====Si3N4＋8NH3↑。

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