【高考風向標】高考化學一輪課時知能訓練 第講 碳、硅及其化合物 新人教版

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1、 第12講　碳、硅及其化合物 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、單項選擇題 1．下列對材料的說法錯誤的是(　　)。 A．新材料的開發(fā)和應用，是社會發(fā)展和人類進步的一種標志 B．水泥、玻璃、陶瓷屬于新型無機非金屬材料 C．傳統(tǒng)的無機非金屬材料雖有不少優(yōu)點，但質脆、經不起熱沖擊 D．新型結構陶瓷具有承受高溫、抗氧化、耐磨損、密度小等特點，可應用于宇航事業(yè) 2．有些科學家提出硅是“21世紀的能源”，這主要是由于作為半導體材料的硅在太陽能發(fā)電過程中具有重要的作用。下列關于硅的說法不正確的是(　　)。 A．高純度的單質硅被廣泛用于制作計算機芯片 B．硅可由二氧

2、化硅還原制得 C．低溫時硅與水、空氣和酸不反應，但能與氫氟酸反應 D．自然界硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質硅 3．青石棉(Crocidolite in Ironstone)是一種致癌物質，其化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2(化學組成可表示為：Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O)。青石棉用稀硝酸溶液處理時，還原產物只有NO，下列說法正確的是(　　)。 A．青石棉不屬于硅酸鹽材料 B．青石棉中含有一定量的石英晶體 C．青石棉屬于新型無機非金屬材料 D．1 mol青石棉能使1 mol 稀HNO3被還原 4．下列表述正確的是(　　)。 ①人造剛玉熔點很高，可用作

3、高級耐火材料，主要成分是二氧化硅；②化學家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應物進行無溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽；③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料；④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛；⑤太陽能電池可采用硅材料制作，其應用有利于環(huán)保、節(jié)能。 A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤ 5．四氯化硅還原法是當前制備較高純度硅的一種方法，有關反應的化學方程式：SiCl4＋2H24HCl＋Si。下列說法不合理的是(　　)。 A．反應制得的硅可用于制造半導體材料 B．增大壓強有利于加快上述反應的化學反應速率 C．四氯化硅可以由粗硅與氯氣

4、通過化合反應制得 D．混入少量空氣對上述反應無影響 6．華裔科學家高琨因“在光纖傳輸信息領域中的突破性成就”獲得2009年諾貝爾物理學獎。下列有關硅材料的說法正確的是(　　)。 A．光纖的主要成分是高純度的單質硅 B．金剛砂的主要成分是二氧化硅 C．28 g硅含有6.021023個電子 D．28Si、29Si、30Si是不同的核素 7．(2011年上海高考)120 mL含有0.20 mol碳酸鈉的溶液和200 mL鹽酸，不管將前者滴加入后者，還是將后者滴加入前者，都有氣體產生，但最終生成的氣體體積不同，則鹽酸的濃度合理的是(　　)。 A．2.0 mol/L B．1.5 mol

5、/L C．0.18 mol/L D．0.24 mol/L 8．(2011年江蘇高考)下列有關物質的性質和該性質的應用均正確的是(　　)。 A．常溫下濃硫酸能是鋁發(fā)生鈍化，可在常溫下用鋁制貯藏貯運濃硫酸 B．二氧化硅不與任何酸反應，可用石英制造耐酸容器 C．二氧化氯具有還原性，可用于自來水的殺菌消毒 D．銅的金屬活潑性比鐵的差，可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕 二、雙項選擇題 9．(2011年海南高考)“碳捕捉技術”是指通過一定的方法將工業(yè)生產中產生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，其基本過程如圖K2－12－1所示(部分條件及物質未標出)。

6、 圖K2－12－1 下列有關該方法的敘述中正確的是(　　)。 A．能耗大是該方法的一大缺點 B．整個過程中，只有一種物質可以循環(huán)利用 C．“反應分離”環(huán)節(jié)中，分離物質的基本操作是蒸發(fā)結晶、過濾 D．該方法可減少碳排放，捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產品 10．對于化學方程式SiO2＋3CSiC＋2CO↑，有關敘述正確的是(　　)。 A．反應中SiO2是氧化劑，C是還原劑 B．硅元素被還原了，碳元素被氧化了 C．在反應中C既是氧化劑又是還原劑 D．在反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2 11．某些保健品中含有的鍺元素(Ge)位于周期表的第4周期第ⅣA族。有關鍺的

7、敘述正確的是(　　)。 A．鍺的原子序數為34 B．鍺元素金屬性比錫強 C．Ge可形成Na2GeO3的鹽 D．單質鍺是半導體材料 三、非選擇題 12．(1)普通玻璃的化學式是Na2CaSi6O14，以氧化物形式可表示為__________________，鉀云母的化學式是K2H4Al6Si6O24，以氧化物形式表示為_______________________________。 正長石的化學式是KAlSi3Ox，x是______________，以氧化物形式表示為_____________ _________。 (2)三硅酸鎂(2MgO3SiO2nH2O)被用來治療胃潰瘍

8、，是因為該物質不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。寫出三硅酸鎂與鹽酸(胃酸中含有鹽酸)反應的化學方程式：______________________________________________________________。 13．氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質穩(wěn)定。工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300 ℃反應獲得氮化硅。 (1)根據性質推測氮化硅陶瓷的用途是________(填字母)。 A．制汽輪機葉片 B．制有色玻璃 C．制永久性模具 D．制造柴油機 (2)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應，寫出該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化

9、學方程式：_________________________________________________________。 (3)現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅。反應的化學方程式為：___________________________________________________________。 14．晶體硅是一種重要的非金屬材料。制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅； ②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應制得純

10、硅； 已知SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。 請回答下列問題： (1)粗硅與HCl反應完全后，經冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6 ℃)和HCl(沸點－84.7 ℃)，提純SiHCl3采用的方法為：__________。 (2)用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)： 圖K2－12－2 ①裝置B中的試劑是____________，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是：____________________________________________________。 ②裝置D中發(fā)生反應的化

11、學方程式為：______________________________________，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是______________________________。 ③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及__________________________________________。 ④為鑒定產品硅中是否含微量鐵單質，請設計實驗進行檢驗，敘述實驗操作、預期現(xiàn)象和結論。 ________________________________________________________________________ ___

12、_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 第12講　碳、硅及其化合物 1．B　解析：水泥、玻璃、陶瓷屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料。 2．D　解析：自然界中無單質硅存在。 3．D　解析：本題考查硅酸鹽材料。青石棉屬于硅酸鹽材料，且屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料，A、C錯；硅酸鹽材料可以寫成氧化物的形式，但并不是表示由這些氧化物組成的，B錯；觀察氧化物

13、組成形式，里面有3個Fe2＋，與硝酸反應被氧化為Fe3＋，根據化合價升降相等，D正確。 4．D　解析：本題主要考查硅及其化合物的具體應用。剛玉的主要成分為Al2O3；瑪瑙的主要成分是SiO2；玻璃的主要成分為SiO2；水泥的主要成分為3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3等，為硅酸鹽材料；Cu2O雖然是紅色的，但它不能變色，也不能吸收有害光線。 5．D　解析：此反應可以制得較高純度的硅，工業(yè)上用此反應制得的硅生產半導體；對有氣體參加的化學反應，增大壓強能提高其反應速率，這個反應有氣體參加，增大壓強能提高其反應速率；反應中的四氯化硅是由粗硅與氯氣通過化合反應制得；如果反應中混

14、入少量空氣，制得的硅會和氧氣發(fā)生反應生成SiO2，使制得的不再是純硅，故只有D不合理。 6．D　解析：光纖的主要成分為高純度的二氧化硅，A錯；金剛砂的主要成分為碳化硅，B錯；1個硅原子中含有14個電子，因此28 g硅含有電子的數目為146.021023 mol－1＝8.4281024，C錯。 7．B　解析：若碳酸鈉恰好與鹽酸反應生成碳酸氫鈉，則鹽酸的濃度是1.0 mol/L；若碳酸鈉恰好與鹽酸反應生成二氧化碳，則鹽酸的濃度是2.0 mol/L。由于最終生成的氣體體積不同，所以鹽酸的濃度只能是介于二者之間。 8．A　解析：二氧化硅可與氫氟酸反應；二氧化氯中氯的化合價為＋4價，用它來給自來水

15、消毒主要體現(xiàn)氧化性；銅的金屬活潑性比鐵的差，在原電池中作正極，海輪外殼上裝銅塊會加快海輪外殼的腐蝕。 9．AD　解析：由題可知基本過程中有兩個反應：①二氧化碳與氫氧化鈉反應，②碳酸鈣的高溫分解。A選項正確，循環(huán)利用的應該有CaO和NaOH 兩種物質，B選項錯誤；“反應分離”過程中分離物質的操作應該是過濾，C選項錯誤；D選項中甲醇工業(yè)上可用CO2作原料。 10．CD　解析：根據氧化還原反應中各物質得失電子的情況可知：C、D選項正確；A選項中碳既是氧化劑，又是還原劑，A選項錯誤；B選項錯誤，硅元素化合價沒有變化。 11．CD　解析：A選項錯誤，鍺的原子序數為32；根據同主族元素性質的相似性及

16、遞變性可知，B選項錯誤，C選項正確；常用作半導體材料的元素有Si、Ge、Se。 12．(1)Na2OCaO6SiO2　K2O3Al2O36SiO22H2O 8　K2OAl2O36SiO2 (2)2MgO3SiO2nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O 解析：求正長石中的x值，根據元素正、負化合價和為零法，則1＋3＋34＝2x，x＝8。 13．(1)ACD (2)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑ (3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 解析： (1)據氮化硅硬度大、熔點高等性能知為A、C、D。(2)氮化硅被HF腐蝕

17、是由于Si與F有極強的親合性生成了SiF4，則反應中另一產物為NH3。(3)SiCl4與N2、H2反應產物之一為Si3N4，則另一產物必是HCl。可理解為H2還原SiCl4制得Si，Si又與N2反應生成Si3N4。 14．(1)蒸餾 (2)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化，從而與H2充分混合 ②SiHCl3＋H2Si＋3HCl　在1 000～1 100 ℃時，普通玻璃管會軟化 ③排盡裝置中的空氣 ④在試管中加入少許樣品，加入過量稀硫酸，取加入硫酸反應后的上清液，加入少許稀硝酸(或氯水等氧化劑)，加入KSCN，溶液呈血紅色，說明樣品中含F(xiàn)e 解析：(1)根據三種物質的沸點差異，可以采用蒸餾的方法分離。(2)由信息可知SiHCl3與水強烈反應，制備的氫氣含有水蒸氣，必須除去；這里用水浴加熱的目的是控制SiHCl3變成蒸氣的速度，使其進入反應管前與氫氣充分混合。普通的玻璃管在300 ℃以上就開始變軟，只能用熔點更高的石英管；檢驗鐵單質，應將其轉化為離子，檢驗Fe3＋的存在即可。 4 用心 愛心 專心