2021届一轮复习人教版碳、硅及其化合物作业(1)

2021届一轮复习人教版碳、硅及其化合物作业(1)

碳、硅及其化合物 时间：45分钟 ‎1．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘(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”。下列说法中错误的是(　C　)‎ A．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化 C．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 D．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 解析：沙子的主要成分是二氧化硅，黏土的主要成分为硅酸盐，C项错误。‎ ‎2．化学与生产、生活密切相关，下列与化学有关的说法错误的是(　B　)‎ A．水玻璃可作木材防腐剂和阻燃剂 B．“大漠孤烟直”描述的是物质升华的过程 C．蒸馏法是常用的海水淡化的方法之一 D．黏土既是制水泥的原料又是制作陶瓷的原料 解析：水玻璃具有耐酸、耐高温等性能，可用作木材防腐剂和阻燃剂，故A正确；“大漠孤烟直”中的“烟”指烽火台燃起的狼烟，并非物质升华的过程，故B错误；蒸馏法是常用的海水淡化的方法之一，故C正确；生产陶瓷的原料是黏土，生产水泥的原料是石灰石、黏土，故D正确。‎ ‎3．下列说法中不正确的是(　D　)‎ A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃 B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶 C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，其化学式为Si3N4‎ D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能 解析：SiO2‎ 能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃，A正确；向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，B正确；氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，其化学式为Si3N4，C正确；硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，石英的主要成分是SiO2，D错误。‎ ‎4．碳是构成地球生命的一种重要非金属元素，碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物，更是生命的根本。下列有关说法中正确的是(　A　)‎ A．含碳的化合物数量众多，分布极广 B．向空气中大量排放二氧化碳气体会形成酸雨，破坏建筑物 C．碳单质有多种不同的存在形式，如金刚石、12C、14C、C60等 D．煤、石油属于不可再生资源，天然气、乙醇属于可再生资源 解析：碳是构成有机物的基础元素，有机物的种类繁多，即含碳的化合物数量众多，分布极广，A项正确；酸雨是SO2、NO、NO2等大量排放形成的，B项错误；12C、14C是碳的两种核素，不是单质，C项错误；煤、石油、天然气属于不可再生资源，D项错误。‎ ‎5．2017年国产大飞机C919试飞成功，化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。下列关于C919的说法中错误的是(　B　)‎ A．机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用 B．发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品 C．使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验 D．使用的第三代铝锂合金具有低密度、高比强度、优良的耐低温等性能 解析：B项，氮化硅不属于硅酸盐，故B项错误；A项，氢氧化铝受热分解吸热，分解得到的氧化铝的熔点很高，所以氢氧化铝有阻燃作用，故A项正确；C项，碳纤维是主要由碳元素组成的一种特种纤维，具有出色的耐热性和低膨胀系数，所以能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”‎ 的考验，故C项正确；D项，锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的密度，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和耐低温性以及适宜的延展性，故D项正确。‎ ‎6．下列说法中正确的是(　C　)‎ A．单质氧化物酸或碱盐，硅单质可以按上述关系进行转化 B．若a、b，c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现如图所示的转化关系 C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中 D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为Al2O3·SiO2·H2O 解析：本题考查硅及其化合物的性质与转化。Si与O2反应生成SiO2，SiO2不与H2O反应，“氧化物酸或碱”不能实现，A错误；b―→c，c―→a均不能通过一步反应实现，B错误；二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，都能与NaOH溶液反应生成盐和水，C正确；硅酸盐可用盐的形式或氧化物的形式表示，高岭土[Al2Si2O5(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，D错误。‎ ‎7．下列说法正确的是(　C　)‎ A．在粗硅的制取反应2C＋SiO22CO＋Si中，硅被还原，所以碳的还原性强于硅的还原性 B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中 C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO2‎ D．由Na2CO3＋SiO2CO2＋Na2SiO3‎ 可知硅酸的酸性强于碳酸 解析：依据元素周期律可知，硅的还原性强于碳，题述反应能发生是因为产物中有CO气体生成，促进了反应的自发进行，A项错误；硅酸钠溶液是一种黏合剂，不能保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中，B项错误；D项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与硅酸和碳酸的酸性强弱无关，D项错误。‎ ‎8．下列叙述正确的是(　D　)‎ A．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强 B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的性质相似 C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物 D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸 解析：A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体放出，促使反应顺利进行，不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于碱性氧化物的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C错误。‎ ‎9．下列除杂方法正确的是(　B　)‎ A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液充分反应后过滤除去 B．CO2中含有CO杂质，可以使其通过盛有CuO的玻璃管并加热除去 C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶 D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤 解析：A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，Na2CO3‎ 溶液会吸收CO2生成NaHCO3；D项，Na2CO3溶液最终变为NaHCO3溶液。‎ ‎10．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行的判断，其中正确的是(　B　)‎ ‎①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ‎②SiO2＋2CSi＋2CO ‎③SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O ‎④Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2‎ ‎⑤SiO2＋3CSiC＋2CO a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃 b．反应②中SiO2表现出氧化性 c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性 d．反应④符合用难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐 e．反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应 A．ace B．bde C．cde D．ab 解析：通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a判断错误，c判断也错；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b判断正确；反应④是用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d判断正确；反应⑤中硅的化合价和氧的化合价都没有改变，因此二氧化硅没有参加氧化还原反应，e判断正确，所以选项B正确。‎ ‎11．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　B　)‎ 选项 操作及现象 ‎ 溶液 A 通入足量CO2，溶液变浑浊 饱和Na2CO3‎ B 通入CO2，溶液变浑浊；继续通CO2‎ Na2SiO3溶液 至过量，浑浊消失 C 通入CO2，溶液变浑浊；再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2，溶液变浑浊；继续通CO2至过量，浑浊消失；再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液 解析：A项，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，由于NaHCO3的溶解度小，生成的NaHCO3的质量多而析出；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3＋2HClO，所以溶液变浑浊，加入的品红被HClO氧化褪色；D项，首先，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3＋H2O，继续通CO2至过量，产生可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则发生反应：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。‎ ‎12．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种短周期主族元素R，它们能发生如图所示的转化关系，已知A、B、D、E四种物质均难溶于水，单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气。下列说法正确的是(　B　)‎ A．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1‎ B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氢氟酸 C．反应④的离子方程式为2R＋2OH－＋2H2O===2RO＋3H2‎ D．化合物C的水溶液与反应①产生的气体能够发生化学反应 解析：单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气，常见的是Al或Si，由图中转化关系可知，若R是Al，则C应为NaAlO2，但NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl和AlCl3‎ ‎，不能生成难溶物，所以R是Si，A在高温下能与焦炭和石灰石反应，说明A是SiO2，根据图中转化关系可推知，B为CaSiO3、D为Si、C为Na2SiO3、E为H2SiO3。反应①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO，由化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故A错误；SiO2既能与NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，故B正确；反应④的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2，故C错误；反应①产生的气体是CO，Na2SiO3溶液与CO不反应，故D错误。‎ ‎13．不论以何种比例混合，将甲和乙两种混合气体同时通入过量的丙溶液中，一定能产生沉淀的组合是(　D　)‎ 序号 甲 乙 ‎ 丙 ‎①‎ CO2 ‎ SO2 ‎ 石灰水 ‎②‎ HCl ‎ CO2 ‎ 石灰水 ‎③‎ CO2 ‎ SO2‎ Ba(NO3)2 ‎ ‎④‎ NO2 ‎ SO2 ‎ BaCl2 ‎ ‎⑤‎ CO2 ‎ NH3 ‎ CaCl2 ‎ A.②③④ B．②③④⑤ ‎ C．①③④ D．①②③④‎ 解析：本题考查SO2与其他气体之间的反应。对于①，由于石灰水过量，因此必有CaCO3和CaSO3沉淀生成。对于②，同样由于石灰水过量，因此必有CaCO3沉淀生成。对于③，CO2气体与Ba(NO3)2不反应，SO2气体通入Ba(NO3)2溶液后，由于溶液酸性增强，SO2将被NO氧化，生成SO，因此有BaSO4沉淀生成。对于④，NO2和SO2混合后，SO2将被NO2氧化成SO3，通入BaCl2溶液后有BaSO4沉淀生成。对于⑤，当NH3过量时溶液中CaCO3沉淀生成，发生反应的化学方程式为2NH3＋CO2＋CaCl2＋H2O===CaCO3＋2NH4Cl；当NH3不足时，最终无沉淀生成，发生反应的化学方程式为2NH3＋2CO2＋CaCl2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2NH4Cl。‎ ‎14．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2‎ 的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是(　B　)‎ A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2===BaCO3＋H2O B．ab段与cd段所发生的反应相同 C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失 D．bc段反应的离子方程式是2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3＋CO 解析：本题考查CO2与某些物质反应的图象。CO2优先与Ba(OH)2反应(图象中Oa段)，然后与KOH反应(图象中ab段)，接着与KAlO2反应(图象中bc段)，再与K2CO3反应(图象中cd段)，最后与BaCO3反应(图象中de段)，故A、C、D项正确；ab段与cd段所发生的反应不相同，故B项错误。‎ ‎15．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，用化学反应方程式表示其原因：________________________________________ ________________________。‎ ‎(2)图示①～⑤‎ 的变化中，属于氧化还原反应的是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(5)在高温下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：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：本题考查氮化硅的制备流程。(1)石英砂不能与碱性物质共同存放的原因是SiO2与碱性物质可以发生反应。(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应生成硅单质，反应②是硅单质与Cl2反应生成氯化硅，也是氧化还原反应。(3)SiCl4水解可以看作Si结合四个OH－生成H4SiO4，H4SiO4不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。(4)由于3 mol Si(NH2)4加热生成1 mol SixNy和8 mol A，A为含H的气体，由元素守恒推断A为NH3，Si原子守恒则x＝3，N原子守恒3 mol×4＝1 mol×y＋8 mol×1，则y＝4，氮化硅的分子式为Si3N4。(5)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。‎ 答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(2)①②‎ ‎(3)SiCl4＋3H2O===4HCl＋H2SiO3　(4)Si3N4‎ ‎(5)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl ‎16．单晶硅是信息产业中重要的基础材料，通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)。粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。‎ 氯气的制取：‎ ‎ ‎ ‎(1)实验室用MnO2和浓盐酸制取氯气，若要制得干燥、纯净的氯气，所需装置的接口连接顺序是________(填字母)。‎ ‎(2)写出实验室制取氯气的离子方程式：‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(3)装置A中恒压分液漏斗M与常用分液漏斗相比，其优点是________________________________________________________________________。‎ 装置D的作用是________。将上述方法制得的氯气通入下图装置中可以制得四氯化硅。‎ ‎【资料】a.四氯化硅遇水极易水解 b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物 c．有关物质的熔、沸点见下表：‎ 物质 SiCl4‎ BCl3‎ ‎ AlCl3‎ FeCl3‎ PCl3‎ 沸点/℃‎ ‎57.7‎ ‎ 12.8‎ ‎—‎ ‎315‎ ‎—‎ 熔点/℃‎ ‎－70.0‎ ‎－107.2‎ ‎180(升华)‎ ‎300(升华)‎ ‎162(升华)‎ ‎(4)装置f中盛放的药品是________，h瓶中左边用粗导管导出物质的目的是____________________________________________ ____________________________。‎ ‎(5)从h瓶得到的液体中蒸馏出SiCl4，所需用的仪器是________(填序号)。‎ A．容量瓶 B．温度计 C．冷凝管 D．分液漏斗 ‎(6)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素被还原成Fe2＋，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。某同学称取5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10－2 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，滴定终点的现象是________________________________________ ________________________，‎ 残留物中铁元素的质量分数是________。‎ 解析：(1)实验室用MnO2和浓盐酸在加热条件下制取氯气，生成的氯气中往往混有氯化氢和水蒸气，若要制得干燥、纯净的氯气，需要先用饱和食盐水除去氯化氢，再用浓硫酸进行干燥，故所需装置的接口连接顺序为aedih。(2)实验室制取氯气的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2＋2H2‎ O。(3)恒压分液漏斗的优点是可以平衡气压，使液体顺利流下，装置D中饱和食盐水的作用是除去氯气中的HCl气体。(4)已知四氯化硅遇水极易水解，故装置f的作用是吸收空气中的水分，盛放的药品可以是碱石灰。根据表格中数据，SiCl4中混有的AlCl3、FeCl3、PCl3高温时易升华，遇冷后易凝华形成固体，堵塞导管，所以h瓶中左边用粗导管导出物质，可以防止导管堵塞。(5)蒸馏所需用到的仪器有温度计、冷凝管、蒸馏烧瓶、酒精灯等，故选BC。(6)用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，滴定过程中，MnO转化为Mn2＋，当溶液颜色由无色变成红色(或浅紫色)，且半分钟内不褪色时达到滴定终点。利用关系式法计算：‎ ‎ 5Fe2＋　　　 ～　　　 MnO ‎ 　　　　　　　　　　1.000 ×10－2 mol·L－1×0.02 L 铁元素的质量为mol×56 g·mol－1＝0.224 g，铁元素的质量分数为×100%＝4.48%。‎ 答案：(1)aedih ‎(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2＋2H2O ‎(3)平衡气压，使液体顺利流下　除去氯气中的HCl气体 ‎(4)碱石灰　防止导管堵塞　(5)BC ‎(6)溶液变为红色(或浅紫色等)，且半分钟内不褪色　4．48%‎