【名師指點(diǎn)】2021屆高三化學(xué)基礎(chǔ)訓(xùn)練：碳、硅及其化合物

碳、硅及其化合物一、選擇題(本題共10個(gè)小題，每題6分，共60分，每個(gè)小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。)1．2021年我國載人飛船再次升空，顯示出我國航天技術(shù)已進(jìn)入世界一流。飛船應(yīng)用了很多尖端的合成材料。據(jù)報(bào)道我國科學(xué)家近年來研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是 ()。A．它耐高溫抗氧化B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆C．它沒有固定熔點(diǎn)D．它是一種新型無機(jī)非金屬材料解析航空材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化等性能，又由題中信息可知，該材料具有肯定的韌性，故B錯(cuò)，A正確；復(fù)合材料屬于混合物，沒有固定的熔點(diǎn)，碳化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料均屬于新型無機(jī)非金屬材料，C、D正確。答案B2．(2021·廣東四校聯(lián)考)材料與化學(xué)親密相關(guān)，表中對應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()。材料主要化學(xué)成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C一般水泥、一般玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅解析A項(xiàng)中金剛石是碳的一種單質(zhì)。答案A3．下列敘述正確的是 ()。A．高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳，說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強(qiáng)B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸C．石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同D．玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳解析二氧化硅在高溫下能與碳酸鈉反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，但不能說明硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)，上述反應(yīng)之所以能進(jìn)行，是由于CO2不斷逸出，而促使了反應(yīng)向右進(jìn)行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，會(huì)與氫氟酸反應(yīng)；石灰抺墻的硬化過程是由于發(fā)生了反應(yīng)CO2＋Ca(OH)2=CaCO3＋H2O，而水泥砌墻是水泥與水作用發(fā)生一系列變化而凝固變硬。答案D4．硅是構(gòu)成無機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是 ()。A．氮化硅陶瓷是一種新型無機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C．光導(dǎo)纖維是一種新型無機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D．二氧化硅為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體中硅原子和硅氧單鍵的個(gè)數(shù)之比為1∶2解析二氧化硅晶體中，一個(gè)硅原子可形成4個(gè)硅氧單鍵，故硅原子和硅氧單鍵的個(gè)數(shù)之比為1∶4，故D錯(cuò)誤。答案D5．在①濃硝酸②水③濃硫酸④氫氟酸⑤氫氧化鉀溶液中，能與單質(zhì)硅起化學(xué)反應(yīng)的是 ()。A．①② B．②④C．④⑤ D．③④解析硅能與F2、HF、強(qiáng)堿在常溫下反應(yīng)，在加熱或高溫條件下也能與Cl2、O2、H2發(fā)生反應(yīng)。 答案C6．(2021·石家莊部分學(xué)校聯(lián)考)下列說法正確的是 ()。A．高溫下，可在試管內(nèi)完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反應(yīng)B．CO2和鈉在肯定條件下反應(yīng)可以得到金剛石和碳酸鈉，反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是3∶4C．現(xiàn)代海戰(zhàn)通過噴放液體SiCl4(極易水解)和液氨可產(chǎn)生煙幕，其主要成分是NH4ClD．從燃煤煙道灰中(含GeO2)提取半導(dǎo)體材料單質(zhì)鍺(Ge)，沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)解析玻璃的主要成分是SiO2，高溫下與C(碳)反應(yīng)，A錯(cuò)誤；反應(yīng)中CO2作氧化劑，Na作還原劑，依據(jù)化合價(jià)升降值相等的原則，作為氧化劑的CO2與作為還原劑的Na的物質(zhì)的量之比為1∶4，B錯(cuò)誤；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl與液氨反應(yīng)生成NH4Cl，C正確；由化合態(tài)到游離態(tài)，肯定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案C7．(2021·陜西質(zhì)檢)下列關(guān)于SiO2和CO2的敘述中不正確的是 ()。A．都是共價(jià)化合物B．SiO2可用于制光導(dǎo)纖維，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸D．都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)解析SiO2和CO2中都只含有共價(jià)鍵，均為共價(jià)化合物，A項(xiàng)正確；干冰升華吸熱，可用于人工降雨，B項(xiàng)正確；SiO2不能與水反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽，CO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成碳酸鹽或碳酸氫鹽，D項(xiàng)正確。答案C8．(2021·福州質(zhì)檢)壽山石主要成分為葉蠟石，葉蠟石組成為Al2O3·4SiO2·H2O，下列觀點(diǎn)不正確的是 ()。A．壽山石雕刻作品要避開與酸、堿接觸B．壽山石顏色豐富多彩是由于含有不同形態(tài)的金屬氧化物C．潮濕的空氣可能導(dǎo)致壽山石作品表面溶解變質(zhì)D．置于干燥空氣中可能會(huì)導(dǎo)致壽山石作品脫水變質(zhì)解析依據(jù)壽山石的主要成分，可知其能與酸或堿發(fā)生反應(yīng)，A對；壽山石中含有不同形態(tài)的Al2O3，造成其顏色豐富，B對；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反應(yīng)，不會(huì)溶解變質(zhì)，C錯(cuò)；久置于干燥空氣中，會(huì)造成其中的結(jié)晶水失去而變質(zhì)，D對。答案C9．將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是 ()。解析CO2與KOH和Ca(OH)2都會(huì)反應(yīng)，但存在著競爭，假如先與KOH反應(yīng)，則反應(yīng)后生成的K2CO3馬上會(huì)與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，因此，可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng)，所以通CO2后馬上有CaCO3生成。其次步還要推斷CO2是先跟KOH反應(yīng)還是先與生成的CaCO3反應(yīng)，同樣可以接受假設(shè)法推斷，即假如先與CaCO3反應(yīng)，則生成的Ca(HCO3)2又會(huì)與KOH反應(yīng)，因此應(yīng)是先與KOH反應(yīng)，此過程生成沉淀的物質(zhì)的量不變，當(dāng)KOH反應(yīng)完全，再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解，故選D。答案D10．用如圖裝置來分別CO2和CO混合氣體并干燥，圖中a、c、d為止水夾，b為分液漏斗活塞，通過Y形管和止水夾分別接兩個(gè)球膽，現(xiàn)裝置內(nèi)空氣已排盡，為使試驗(yàn)成功，甲、乙、丙分別盛放的試劑為 ()。甲乙丙A飽和NaHCO3溶液12mol·L－1鹽酸18.4mol·L－1H2SO4B飽和Na2CO3溶液2mol·L－1H2SO4飽和NaOH溶液C飽和NaOH溶液2mol·L－1H2SO418.4mol·L－1H2SO4D18.4mol·L－1H2SO4飽和NaOH溶液18.4mol·L－1H2SO4解析分別CO2和CO應(yīng)當(dāng)先把CO2吸取，干燥后用一個(gè)球膽收集CO，然后再用酸制出CO2，干燥后用另一個(gè)球膽收集，故丙裝置中盛的肯定是濃硫酸(18.4mol·L－1H2SO4)，其中乙中的酸應(yīng)選用2mol·L－1的硫酸，而不能選用鹽酸，由于鹽酸易揮發(fā)HCl氣體而混進(jìn)CO2中。另外，飽和NaHCO3溶液不能吸取CO2，用飽和Na2CO3溶液吸取CO2，再用酸制CO2時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變CO2的量，且吸取效果不如飽和NaOH溶液，故選C。答案C二、非選擇題(本題共4個(gè)小題，共40分)11．(8分)如何除去下列各粉末狀混合物中的雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))，請選用下面供應(yīng)的試劑和操作，將標(biāo)號(hào)填在表內(nèi)。供選試劑：A.鹽酸B．燒堿溶液C．氧氣D．水E．CO2供選操作：①加熱②加熱熔融③過濾④結(jié)晶含雜質(zhì)的物質(zhì)所加試劑主要操作(1)SiO2(NaHCO3)(2)SiO2(CaCO3)(3)SiO2(Si)(4)NaCl(SiO2)解析(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法；(2)除去SiO2中的CaCO3可先用鹽酸溶解，然后再過濾。(3)除去SiO2中的Si可用加熱法：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2。(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水，所以除去NaCl中的SiO2可用過濾、結(jié)晶法。答案(1)D③(2)A③(3)C①(4)D③④12．(10分)(2021·廈門模擬)已知A、B、C、D、E、F、G、H可以發(fā)生如下圖所示的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)中部分生成物已略去。其中，A、G為同一主族元素的單質(zhì)，B、C、H在通常狀況下為氣體，化合物C是一種形成酸雨的大氣污染物。請?zhí)羁眨?1)寫出E的兩種用途____________、____________。(2)反應(yīng)②的離子方程式為__________________________________________。(3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式是___________________________________________。(4)反應(yīng)④的離子方程式是__________________________________________。(5)寫出一個(gè)由A生成H的置換反應(yīng)方程式：______________________________________________________________________________________________。解析由題中信息及轉(zhuǎn)化關(guān)系可知A、B、C、D、E、F、G、H分別為：C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。答案(1)制光導(dǎo)纖維作建筑材料(或其他合理答案)(2)SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O(3)C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(4)SiO32－＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋CO32－(5)C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2(合理即可)13．(12分)純堿、燒堿等是重要的化工原料。(1)利用上圖所示裝置可間接證明二氧化碳與燒堿溶液發(fā)生了反應(yīng)。將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，此時(shí)的試驗(yàn)現(xiàn)象是___________________________________________________________________________________________________________________________________，若其他操作不變，將A與C連接，可觀看到的現(xiàn)象是_________________________________________________________________________________。(2)向NaOH溶液中通入肯定量CO2，結(jié)晶后得到白色固體，該白色固體的組成可能是A．NaOH和Na2CO3；B.________________；C．________________；D.________________。(3)設(shè)計(jì)試驗(yàn)確定(2)中白色固體中存在A項(xiàng)中的陰離子：試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論(1)取少量白色固體于試管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液(2)答案(1)水沿長導(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶廣口瓶中的長導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生(2)Na2CO3Na2CO3和NaHCO3NaHCO3(3)試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論產(chǎn)生白色沉淀有CO32－(2)過濾，取少量濾液于試管中，滴加酚酞濾液變紅有OH－14.(10分)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高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，同時(shí)得到一種可燃性氣體；②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃),\s\do5(銅粉))SiHCl3＋H2)；③SiHCl3與過量的H2在1100～1200℃的溫度下反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl3能與水猛烈反應(yīng)，請回答：(1)第一步制取粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________。(2)粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7℃)，(3)試驗(yàn)室用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去)：①裝置B中的試劑是________，裝置C中的燒杯需要加熱，目的是_________________________________________________________________。②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀看到的現(xiàn)象是___________________________________________________________________________________________，裝置D不能接受一般玻璃管的緣由是________________________________，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________。③為保證制備純硅試驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查試驗(yàn)裝置的氣密性，把握好反應(yīng)溫度以及__________________________________________________。解析(3)①因SiHCl3與水猛烈反應(yīng)，故A中產(chǎn)生的H2必需干燥，因此B中的試劑為濃H2SO4，且C燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl