2020届高考化学一轮复习碳、硅及其化合物作业

2020届高考化学一轮复习碳、硅及其化合物作业

课时达标作业10　碳、硅及其化合物 基础题 ‎1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　　)‎ 解析：玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。‎ 答案：C ‎2．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。‎ 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．石墨烯是一种新型化合物 B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C．二者和石墨都是碳的同素异形体 D．氧化石墨烯具有一定的亲水性 解析：石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以具有一定的亲水性，D正确。‎ 答案：D ‎3．下列关于硅的说法不正确的是(　　)‎ A．硅的非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析：‎ 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅在常温下化学性质不活泼，但仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。‎ 答案：C ‎4．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)‎ A．‎2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2SiCl4‎ D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl 解析：工业制取纯硅的工艺流程为SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。‎ 答案：B ‎5．将足量的CO2通入下列溶液中，一定能产生沉淀的是(　　)‎ A．硅酸钠溶液　B．石灰水 C．氯化铝溶液 D．碳酸钠溶液 解析：A项，生成硅酸沉淀；B项，先生成碳酸钙沉淀，后沉淀溶解，生成可溶的碳酸氢钙；C项，氯化铝溶液与CO2不反应；D项，因碳酸钠溶液的浓度未知，若是稀溶液，即使通足量CO2生成溶解度更小的NaHCO3，也不一定会产生沉淀。‎ 答案：A ‎6．甲气体可发生如下变化：‎ 甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为(　　)‎ A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3‎ C．O2、CO2、CO、CaCO3‎ D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2‎ 解析：以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2‎ ‎，则反推丙是CO，则甲是O2，丁是CaCO3。‎ 答案：C ‎7．下列叙述正确的是(　　)‎ A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强 B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同 D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳 解析：高温下互相反应不能说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强，应根据溶液中进行的反应来判断，A错误；陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其中含有的二氧化硅都能和氢氟酸反应，B错误；水泥的硬化是一个复杂的物理化学过程，石灰抹墙的硬化是氢氧化钙和二氧化碳生成碳酸钙反应，所以硬化过程原理不同，C错误；由Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑可知，玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳，D正确。‎ 答案：D ‎8．硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　)‎ A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为氧化剂 D．硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应 解析：由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化还原反应，B项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。‎ 答案：A ‎9．下列有关说法正确的是(　　)‎ A．生活中常用的陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐产品 B．干冰只能用于人工降雨 C．用二氧化碳生产肥料可以缓解温室效应 D．二氧化硅制成的玻璃纤维，因导电能力强而用于制造通信光缆 解析：A项，石英玻璃的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，错误；B项，干冰空气化会吸收热量，可作制冷剂使用，也可用于人工降雨，错误；D项，二氧化硅具有很强的导光能力从而用于制造通信光缆，错误。‎ 答案：C ‎10．下列有关硅酸盐及无机非金属材料的说法正确的是(　　)‎ A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生 C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2‎ 解析：A项，Na2SiO3溶液是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，相对强的酸可以制相对弱的酸，而反应②CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐。‎ 答案：D ‎11．如图是二氧化硅及其化合物的流程，下列说法正确的是(　　)‎ A．SiO2属于两性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞 C．硅胶吸水后可重复再生 D．图中所示转化反应都是氧化还原反应 解析：SiO2是酸性氧化物，它能与氢氟酸反应是其特殊性质，A错；在图示转化关系中只有第一行的变化是氧化还原反应，其余均为非氧化还原反应。‎ 答案：C 能力题 ‎12.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。‎ 下列有关该方法的叙述中正确的是(　　)‎ ‎①能耗大是该方法的一大缺点　②整个过程中，只有一种物质可以循环利用　③“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤　④该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品 A．①② B．②③‎ C．③④ D．①④‎ 解析：该方法中高温反应炉分离出CO2，需要消耗较多能量，①对；整个过程中NaOH和CaO均可循环利用，②错；从捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通过过滤的方法即可分离，③错；捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O，④对。‎ 答案：D ‎13．如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是(　　)‎ A．CO2是形成酸雨的主要物质 B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物 C．CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH＞0，高温有利于该反应自发进行 D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳 解析：CO2不是大气污染物，也不能形成酸雨，A、B错；C项为熵增的吸热反应，高温有利于自发进行。‎ 答案：C ‎14．据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取到一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法中，正确的是(　　)‎ A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物 B．将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸 C．因为高温时二氧化硅能与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强 D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 解析：‎ 二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，不能和水反应生成硅酸，A错误；碳酸的酸性比硅酸强，B正确；高温下二氧化硅与碳酸钠的反应是在非溶液状态下进行的，属于用不挥发性的酸酐来制取挥发性的酸酐，所以该反应不能作为判断硅酸与碳酸酸性强弱的依据，C错误；二氧化硅可以与氢氟酸发生反应，D错误。‎ 答案：B ‎15．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。‎ ‎(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的作用下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________。‎ ‎(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下：‎ 已知硅的熔点是1 ‎420 ℃‎，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。‎ ‎①N2净化时，铜屑的作用是：____________________________；‎ 硅胶的作用是______________________________________。‎ ‎②在氮化炉中反应为3Si(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)　ΔH＝－727.5 kJ/mol，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是____________________________________________________。‎ ‎③X可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。‎ 解析：(1)工业上采用化学气相沉淀法制备Si3N4的反应中，反应物是H2、SiCl4和N2，根据质量守恒，除了Si3N4外，含有HCl气体生成，从而写出该反应的化学方程式。(2)①氮气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品Si3N4，因此需要将氮气净化，用Cu除去氧气，硅胶除去水蒸气。②氮化炉温度为1 200～1 ‎400 ℃‎，硅的熔点为1 ‎420 ℃‎，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为1 200～1 ‎400 ℃‎，防止硅熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。③Si3N4与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将硅块中的Fe、Cu杂质溶解而除去。‎ 答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl ‎(2)①除去原料气中的氧气　除去水蒸气　②这是放热反应，防止局部过热导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的充分接触　③硝酸 ‎16．二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为‎8.2 ℃‎ ‎。在铜催化作用下，HCl与硅在250～‎260 ℃‎反应可以制得SiH2Cl2。‎ ‎(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。‎ ‎(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为___________________________________________________________________________。‎ ‎(3)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(　　　)→(　　　)→(　　　)→(　　　)→(　　　)→(　　　)→(　　　)(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。‎ ‎(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为___________________________________________________，‎ 后面装置C的作用为___________________________。‎ ‎(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和_____________________、________等。‎ ‎(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～‎350 ℃‎反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～‎260 ℃‎反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会________________(用化学方程式表示)。‎ 解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。‎ ‎(2)利用原子守恒法配平。‎ ‎(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。‎ ‎(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。‎ ‎(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。‎ 答案：(1)吸水　(2)Si＋2HClSiH2Cl2‎ ‎(3)d　e　f　g　b　c　d　(4)P2O5或CaCl2　尾气处理和防止空气中的水进入B中　(5)SiCl4　SiHCl3‎ ‎(6)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)‎