碳、硅及无机非金属材料练习
一、选择题（共10题）
1.《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是( )
A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐
B.“燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理和化学变化
C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
2.科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是( )
A.CO2是自然界碳循环中的重要物质
B.CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料
D.CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
3.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是( )
A.晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维
B.玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰
C.陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料
D.硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2
4.下列物质转化正确的是( )
A.SiSiO2Na2SiO3H2SiO3
B.SiSiO2H2SiO3
C.H2SiO3SiO2SiCl4
D.石英砂粗硅SiCl4高纯度硅
5.玻璃的出现与使用已有四千多年的历史。下列说法正确的是( )
A.玻璃花纹可以用氢氟酸进行雕刻
B.有机玻璃的主要成分为硅酸钠
C.纯碱和硅单质是制取普通玻璃的主要原料
D.玻璃外观规则，属于晶体，有固定的熔点
6.我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(NaAlSi3O8)和橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]等。下列说法或分析不正确的是( )
A.辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿
B.斜长石的氧化物形式可表示为Na2O·Al2O3·3SiO2
C.月球表层沙土中含有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气
D.橄榄石中铁元素为＋2价
7.关于无机非金属材料下列说法正确的是( )
A.氮化硅陶瓷，光导纤维，石英玻璃都属于新型无机非金属材料
B.硅酸盐中Si和O构成了硅氧四面体，每个Si结合2个O，每个O与4个Si相结合
C.石英、硅太阳能电池、水晶、玛瑙主要成分都是SiO2
D.钾长石(K2Al2Si6O16)写成氧化物的形式为K2O·Al2O3·6SiO2
8.高纯硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备，下列说法不正确的是( )
A.硅是地壳中含量第二的元素，主要以石英砂、硅酸盐等形式存在于自然界中
B.步骤电弧炉中的化学方程式为：SiO2＋2CSiC＋CO2↑
C.二氧化硅既能与氢氟酸反应又能与氢氧化钠反应，二氧化硅是典型的酸性氧化物
D.步骤①②③中HCl和H2可以重复使用，三步反应中Si的化合价均发生了改变
9.海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是( )
A.海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能
B.钙化释放CO2的离子方程式：2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等
D.光合作用，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏加德罗常数)
10.以叶蛇纹石[主要成分是Mg6(Si4O10)(OH)8，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3等]为原料提取高纯硅的流程如下：
叶蛇纹石SiO2粗硅SiHCl3高纯硅
下列说法错误的是( )
A.反应2的副产物可作燃料
B.反应3和反应4的副产物可循环利用
C.反应1、2、3、4都是氧化还原反应
D.上述流程中反应3和反应4不可在同一容器中进行
二、非选择题（共4题）
11.综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。
(1)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是________(填字母)。
A.可在碱性氧化物中寻找
B.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
C.可在具有强氧化性的物质中寻找
(2)Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是在500 ℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700 ℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，写出CO2与Li4SiO4反应的化学方程式： _________________________________
_____________________________。
(3)如图所示，利用缺铁氧化物(如Fe0.9O)可实现CO2的综合利用、构建低碳环保社会。
①过程Ⅰ反应中二氧化碳作________(填“氧化”或“还原”)剂，每生成3 mol的Fe3O4可转化CO2的体积为________(标准状况)。
②请说明该转化的优点： _____________________________________。
12.氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________。
(3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为____________________________________________
__。
(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式： ___________________________。
13.某实验小组的同学用氯化钙粉末、碳酸钠粉末、粒状大理石、稀盐酸、稀硫酸这几种药品，探究哪两种药品适合在实验室制取CO2。请你参与下列的探究并回答问题。
【资料卡片】 硫酸钙微溶于水，易在碳酸钙表面形成一层隔膜。
【提出问题】 上述的酸和碳酸盐的反应是否适合在实验室制取CO2
【方案设计】 小红认为可选用稀硫酸、氯化钙反应制得CO2，小江认为不可能。
(1)小江的理由是__________________________________________。
大家经过讨论后，设计了如下三个实验进行对比分析。
【实验与结论】
(2)请你填写实验报告中①、②处的内容。
实验 实验现象 实验分析、结论
A 剧烈反应，放出大量气泡 反应速率过快，气体不便收集，不宜于实验室制取二氧化碳
B 产生气泡，速率迅速减慢，随后反应几乎停止 无法持续产生CO2，不能用于实验室制取CO2
C ①________ ②________
(3)根据探究结论，适合在实验室制取二氧化碳的反应物为________________。
(4)分析：实验室不能用实验B制取二氧化碳的原因是______________________。
【拓展与迁移】
(5)由上述探究可知，在确定实验室制取气体的反应原理时，要考虑诸多因素。请你再写出一种需要考虑的因素： ______________________________________。
(6)以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。
实验 序号 H2O2 溶液浓 度% H2O2 溶液体 积/mL 温度 ℃ MnO2的 用量/g 收集氧 气的体 积/mL 反应所需 的时间/s
① 5 1 20 0.1 4 16.75
② 15 1 20 0.1 4 6.04
③ 30 5 35 2 49.21
④ 30 5 55 2 10.76
通过实验①和②对比可知，化学反应速率与________有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是：________。
14.水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：
回答下列问题：
(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________________________________
________________，
还可使用________代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_______________________________________________________
______________。
(3)加氨水过程中加热的目的是_________________________________________
______。
沉淀B的主要成分为______________、______________(填化学式)。
(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2＋H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 mol·L－1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为________。
答案
1. A 2. C 3. D 4. D 5. A 6. B 7. D 8. B 9. D 10. C
11. (1)AB
(2)CO2＋Li4SiO4Li2CO3＋Li2SiO3
(3)①氧化 22.4 L ②将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe3O4可循环使用
12. (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)①②
(3)Si3N4
(4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
13. (1)反应物中没有碳元素
(2)产生大量平稳的气泡 反应速率适中，气体便于收集
(3)大理石、稀盐酸
(4)B中生成的物质覆盖在碳酸钙表面阻止反应进行
(5)反应装置简约(或反应条件易控或反应原料价廉等) (6)溶液的浓度 温度越高反应速度越快
14. (1)将Fe2＋氧化为Fe3＋ 双氧水
(2)SiO2 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(3)防止胶体生成，沉淀易分离 Fe(OH)3 Al(OH)3
(4)45.0%
