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填空题

含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。

(1)在元素周期表中,A位于       族,与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为       ,A与B在原子的电子层结构上的相同点是                       

(2)易与C发生化学反应的酸是       ,反应的化学方程式是                         

(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D,同时还生成B的最高价氧化物E;将全部的E与全部的D在足量的水中混合后,又发生化学反应生成含A的化合物F。

①写出生成D和F的化学反应方程式:                                 

②要将纯碱高温熔化,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.氧化铝坩锅        D.铁坩锅

(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是                                        

正确答案

(1)ⅣA     最外层均有4个电子,最内层均有2个电子

(2)氢氟酸 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

(3)①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,

Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3

②D (4)50%

(1)A元素单质可作半导体材料,含A元素的某化合物是制造光导纤维的原料,可知A为硅元素,C为SiO2,D为Na2SiO3。比硅相对原子质量小的同族元素B为碳。

(2)C为SiO2,能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。

(3)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2,含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应,故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3

(4)若SiO2恰好完全反应或过量,与CaCO3反应的化学方程式只有一个,即CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。若CaCO3过量,除发生上述反应外,还会发生反应:

CaCO3CaO+CO2↑。总之,CaCO3的多少决定了CO2的产量,可通过以下关系列式求解:

CaCO3 ~ CO2

100 g  22.4 L

m(CaCO3)  11.2 L

m(CaCO3)=50 g

混合物中CaCO3的质量分数:×100%=50%。

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简答题

(4分)在标准状况下,15g二氧化碳和一氧化碳组成的混合气体,其体积为10.08L,则此混合气体中,一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比为多少?

正确答案

2 :1

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简答题

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是       

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有       

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为       ;碳化硅又称       ,其晶体结构与       相似。

②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       

③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为       

(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是       

正确答案

(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)   (2)石英砂、纯碱和石灰石

(3)①SiO2+3CSiC+2CO↑    金刚砂 金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏)③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl    (4)H2、HCl

(1)加热石英砂、木炭和铁时,得到的为合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①石英砂和焦炭在电弧炉中高温中反应生成碳化硅,方程式:SiO2+3CSiC+2CO↑;碳化硅俗称金刚砂,其晶体结构与金刚石类似。②比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体、SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏可分离二者。③SiHCl3极易水解:SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl。(4)氯碱工业产生的H2、HCl,能作为上述工艺生产的原料。

本题考查无机非金属材料——硅及其化合物。

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填空题

(3分) 实验室里盛装NaOH溶液试剂瓶用橡皮塞或软木塞,而不用玻璃塞。用化学方程式解释:                                                          

正确答案

SiO2 + 2NaOH ="=" Na2SiO3 + H2O

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(6分)单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。科学家预计,到2011年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管,其功能远比我们想象的要大的多,这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为:    ①SiO2 + 2C Si + 2CO    ②Si + 2Cl2SiCl4

③SiCl4 + 2H2Si + 4HCl。回答下列问题:

(1)上述反应中,属于氧化还原反应的是           (填序号)。

(2)反应①和③属于           

A.化合反应      B.分解反应       C.置换反应      D.复分解反应

(3)下列描述正确的是         

A.氧化还原反应都是置换反应

B.判断一个反应是否为氧化还原反应的依据是是否有化合价的升降

C.化合反应全部都是氧化还原反应          D.复分解反应全部都是氧化还原反应

正确答案

(1) ①②③ 。 (2) C 。(3)  B  。(每空2分)

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(6分)三硅酸镁被用来治疗胃溃疡是因为该物质不溶于水,服用后中和胃酸作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物形式为:_________________,写出和胃酸反应的化学方程式:_____________________________________。

正确答案

2MgO·3SiO2·nH2O,    2MgO·3SiO2·nH2O +4HCl=2MgCl2+3SiO2+(2+n) H2O

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填空题

如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质),请选用下面提供的试剂和操作,将标号填在表内。

供选试剂:A盐酸;B烧碱溶液;C氧气;D水;ECO2;F不用其他试剂

供选操作:①加热;②加热熔融;③过滤;④结晶

 

正确答案

(1)D ③ (2)A ③ (3)C ① (4)D ③④

(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法;

(2)除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解,然后再过滤。

(3)除去SiO2中的Si可用加热法:Si+O2SiO2

(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水,所以除去NaCl中的SiO2可用过滤、结晶法。

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简答题

(11分)水蒸气通过灼热焦炭后,流出气体主要是CO和H2,还有CO2和水蒸气等。请用下图中仪器,选择必要的试剂,设计实验证明上述混合气体中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)

⑴盛浓硫酸的装置的用途是___________;盛NaOH溶液的装置的用途是___________。

⑵仪器B中需加入试剂的名称是    ,所发生反应的化学方程是

                                                    

⑶仪器C中加试剂的化学式是      ,其目的是           

⑷按气流方向连接各仪器,用字母表示接口的连接顺序:g-ab              

⑸能证明混合气中含有CO的实验依据是                       

能证明混合气中含H2的实验依据                           

正确答案

(1)除去水蒸气  除去CO2  氧化铜

(2)CuO+H2="Cu+" H2O      CuO+CO=Cu+CO2

(3)CuSO4   检验H2O

(4)―kj―hi―cd (或dc)―fe―lm

(5)石灰水变浑浊     无水硫酸铜由白变蓝

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填空题

硅和氮均是自然界含量丰富的元素,其单质及其化合物在环境、能源及材料科学中有着重要影响和广泛应用.试回答下列问题:

(1) 向大气中排放NOx可能导致的环境问题有                .(答两点)已知足量NaOH溶液能完全吸收NO2生成氮的两种含氧酸盐(氮为+3、+5价).试写出该反应的离子方程式                    .

(2) 光导纤维的作用,让人们的生活更加丰富精彩,       是制备光导纤维的基本原料.

(3) 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为             , 可由硅粉(用Al2O3和Y2O3作助剂)在氮气中高温烧结而成,氮气在反应中既是反应物,同时又起了

            作用.由于使用的硅粉表面含二氧化硅,在反应中需加入碳粉.在烧结过程中,二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应生成两 种化合物,该反应的化学方程式为           

(4) 硅燃烧放出大量热量,“硅能源”有望成为二十一世纪的新能源.与“氢能源”比较“硅能源”具有             等更加优越的特点,从而得到全球的关注和期待.

正确答案

(10分)(1)酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏  (2分)[任填二点]

2NO2+2OH-===NO+NO+H2O(2分)

(2) SiO2(或二氧化硅) 

(3) Si3N4防止硅和氮化硅氧化(或作保护气)3SiO2+2N2+6C===Si3N4+6CO(2分) 

(4)便于储运,比较安全 

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(8分)(1)光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维,利用光缆通讯,能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是                ,它属于

         材料。

(2)有些烟幕弹产生烟幕的原理是应用了水解反应。水解反应是一类广泛存在的反应,如PCl3、SiCl4易水解,PCl3的水解反应为PCl3+4H2O   H3PO4+5HCl。现代海战中,常常通过喷放SiCl4和液氨产生大量烟幕,所涉及反应的化学方程式是                   

正确答案

⑴SiO2  ⑵无机非金属材料            

(2)SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl或SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl;NH3+HCl=NH4Cl

(1)光导纤维的主要成分是二氧化硅,二氧化硅属于无机非金属材料。

(2)由于SiCl4水解能产生氯化氢,氨水易挥发出氨气,氯化氢和氨气化合生成氯化铵,同时冒白烟,有关的方程式为SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl或SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl;NH3+HCl=NH4Cl。

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简答题

工业上用“三氯氢硅还原法”制备纯硅的工业流程如图:

(1)石英砂的主要成分是        (填化学式),在制备粗硅时焦炭的作用是        

(2)制备三氯氢硅的反应:

Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)

伴随的副反应为:        

Si(s)+4HCl(g) SiCl4(g)+2H2(g)

已知SiHCl3和SiCl4常温下均为液体,工业上分离SiHCl3和SiCl4的操作方法

        

写出SiHCl3(g)和HCl反应生成SiCl4(g)和H2的热化学方程式        

(3)该生产工艺中可以循环使用的物质是        

(4)实验室用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图(热源及夹持装置略去).已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。

①装置B中的试剂是        (填名称),装置C中的烧瓶需要加热,其目的是         。

②实验中先让稀硫酸与锌粒反应一段时间后,再加热C、D装置的理由是        ,装置D中发生反应的化学方程式为        

正确答案

(1)(1分)   还原剂(1分)

(2)蒸馏,(2分)  (2分)

(3)HCl和(2分)

(4)①浓硫酸,(1分)使进入烧瓶的液态变为气体。(1分)②让排尽装置中的空气;(2分)(2分)

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由短周期元素组成的单质A、B、C和甲、乙、丙、丁四种化合物有如图的转化关系,已知C为密度最小的气体,甲为非电解质。

根据以上转化关系回答下列问题:

(1)写出下列物质的化学式:A     ,B    ,丁      。

(2)元素A在周期表中的位置是           ,写出甲的一种用途                   

(3)写出下列变化的方程式:

①A与NaOH溶液反应的化学方程式                     

②乙与过量CO2反应的离子方程式                       

正确答案

(1)Si  O2 H2SiO3(或H4SiO4)

(2)第三周期ⅣA族 制玻璃、光导纤维等

(3)①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

②Si+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HC(或Si+2CO2+3H2O=H4SiO4↓+2HC)

由于C是密度最小的气体,所以C是H2。又因A+NaOH溶液C(H2),故A为Al或Si,无论A是Al或Si,产物乙通过量CO2后的产物丁失去的化合物丙应为H2O,故B为O2,又据甲为非电解质,故A应为Si,甲为SiO2,乙为Na2SiO3,丁为H2SiO3(或H4SiO4)。据此解答有关问题。

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填空题

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②的离子方程式为                               

(3)反应③的化学方程式是                               

(4)反应④的离子方程式是                               

(5)写出一个由A生成H的置换反应方程式:                               

正确答案

(1)制光导纤维 作建筑材料(或其他合理答案)

(2)SiO2+2OH=SiO32-+H2O

(3)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O

(4)SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-

(5)C+H2O(g)CO+H2(合理即可)

由题中信息及转化关系可知A、B、C、D、E、F、G、H分别为:C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。

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(10分)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题:

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:

①写出由纯制备高纯硅的化学方程式:                         

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。遇水剧烈反应生成、HCl和另一种物质,配平后的化学反应方程式为                   ;还原过程中若混入可能引起的后果是                 

(2)下列有关硅材料的说法正确的是       (填字母)。

E.盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入稀硝酸,振荡。写出实验现象并给予解释                         

正确答案

(1)① Si+3HCl

↑  发生爆炸 (2)BC

(3)有白色胶状沉淀生成,反应原理为  Na2SiO+ 2HNO=  H2SiO3+  2NaNO3

试题分析:(1)①根据原子守恒即质量守恒可以写出SiHCl3与H2反应的化学方程式。

②SiHCl3和H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,分析它们化合价的变化可知, ,而Cl的化合价未发生变化,因此另一种元素即H元素的化合价必定降低,即另一种物质是H2

(2)SiC和Si3N4均为原子晶体,熔点高,性质稳定,A、B正确。光导纤维的材料为SiO2,C正确。玻璃是一种玻璃态物质,无固定的熔点。盐酸不能与硅反应,而HCl在573 K以上的温度下可与硅发生反应。因此D、E都不正确。

(3)有白色胶状沉淀生成,反应原理用化学反应方程式表示。

点评:本题主要考查硅单质及其化合物的性质及其应用,综合性较强,考查学生的综合思维能力。题目难度中等。

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(14分)二氧化碳又名碳酸气,具有较高的民用和工业价值,在多种领域有着广泛的应用。目前,二氧化碳在棚菜气肥、蔬菜(肉类)保鲜、生产可降解塑料等领域也展现良好的发展前景。二氧化碳是一种无色无味的气体,无毒、不导电并且没有可燃性。但是金属镁在点燃的条件下可以在二氧化碳气体中燃烧。其中还原产物是碳。

Ⅰ.①氧化产物是                     

②请写出化学反应方程式,并用双线桥法表示该反应的电子转移总        

Ⅱ.CO2气体与碱溶液反应时,用量不同其生成的产物不同。

取两份等物质的量浓度等体积的Ca(OH)2的溶液,一份通入过量CO2,生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系如图所示

写出沉淀变化由a到b的离子方程式:                                                         

Ⅲ.另一份先加入少量的KOH固体溶解,再将过量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液中,请绘图表示出生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系;

并写出与上图中不同曲线处对应的离子反应方程式                                  

                                                               

正确答案

(14分)Ⅰ.①MgO      (2分)

(正确写出方程式且配平正确得1分,线桥标注正确得2分,共计3分)

Ⅱ.CaCO+ CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-      (2分)

Ⅲ.

CO2 + 2OH- = CO32- + H2O             (2分)

CO32- +CO2 + H2O = 2HCO3-                (2分)

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