2022高考化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)16碳硅與新型無機(jī)非金屬材料含解析

PAGE專練16碳硅與新型無機(jī)非金屬材料一、單項選擇題1．[2021·全國乙卷]我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要?！疤贾泻汀笔侵窩O2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是()A．將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料B．大規(guī)模開采可燃冰作為新能源C．通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇2．[2021·遼寧大連測試]《厲害了，我的國》展示了中國在航空、深海、交通、互聯(lián)網(wǎng)等方面取得的舉世矚目的成就，它們與化學(xué)有著密切聯(lián)系。下列說法正確的是()A．“神舟十一號”宇宙飛船返回艙外表面使用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的主要成分是硅酸鹽B．港珠澳大橋使用高性能富鋅底漆防腐，依據(jù)的是外加電流的陰極保護(hù)法C．我國提出網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略，光纜線路總長超過三千萬公里，光纜的主要成分是晶體硅D．化學(xué)材料在北京大興機(jī)場的建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用，其中高強(qiáng)度耐腐蝕鋼筋屬于無機(jī)材料3．[2021·云南昆明摸底]在海洋碳循環(huán)中，通過如圖所示的途徑固定碳。下列說法錯誤的是()A．該循環(huán)過程中未涉及氧化還原反應(yīng)B．光合作用能將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．鈣化作用涉及的離子方程式之一為Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2OD．吸收作用中產(chǎn)生HCOeq\o\al(－,3)的途徑為CO2＋H2OH2CO3，H2CO3HCOeq\o\al(－,3)＋H＋4．[2020·山東，4]下列關(guān)于C、Si及其化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的論述錯誤的是()A．鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此C2H6穩(wěn)定性大于Si2H6B．立方型SiC是與金剛石成鍵、結(jié)構(gòu)均相似的共價晶體，因此具有很高的硬度C．SiH4中Si的化合價為＋4，CH4中C的化合價為－4，因此SiH4還原性小于CH4D．Si原子間難形成雙鍵而C原子間可以，是因?yàn)镾i的原子半徑大于C，難形成p-pπ鍵5．用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0g，則此鉛氧化物的化學(xué)式是()A．PbOB．Pb2O3C．Pb3O4D．PbO26．工業(yè)上利用無機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料的流程示意圖如下。下列說法正確的是()(注：鋁土礦中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3)A．在鋁土礦制備較高純度Al的過程中只用到NaOH溶液、CO2氣體、冰晶石B．石灰石、純堿、石英、玻璃都屬于鹽，都能與鹽酸反應(yīng)C．在制粗硅時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2D．黃銅礦(CuFeS2)與O2反應(yīng)產(chǎn)生的Cu2S、SO2均是還原產(chǎn)物7．有一粗硅，含雜質(zhì)鐵，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等量的H2，則該粗硅中鐵和硅的關(guān)系正確的是(提示：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑)()A．物質(zhì)的量之比為1：1 B．物質(zhì)的量之比為1：2C．質(zhì)量之比為4：1 D．質(zhì)量之比為2：1二、不定項選擇題8．下列物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用對應(yīng)關(guān)系正確的是()A．晶體硅熔點(diǎn)高硬度大，可用于制作半導(dǎo)體材料B．氫氧化鋁具有弱堿性，可用于制胃酸中和劑C．漂白粉在空氣中不穩(wěn)定，可用于漂白紙張D．氧化鐵能與酸反應(yīng)，可用于制作紅色涂料9．將足量CO2氣體通入水玻璃中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分燃燒，最后所得的固體物質(zhì)是()A．硅酸鈉 B．碳酸鈉，硅酸鈉C．碳酸鈉，二氧化硅 D．二氧化硅10．多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能電池等的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示：下列說法錯誤的是()A．Y、Z分別為H2、Cl2B．制取粗硅時焦炭與石英發(fā)生副反應(yīng)生成碳化硅，該副反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1C．SiHCl3極易水解，產(chǎn)物為H2SiO3、H2、HCl，據(jù)此推測SiHCl3中硅為＋2價D．多晶硅是硅的一種同素異形體11．下列離子方程式的書寫正確的是()A．水玻璃中通入過量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．硅與氫氟酸的反應(yīng)：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O12．某二價金屬的碳酸鹽和碳酸氫鹽的混合物，跟足量的稀鹽酸反應(yīng)，消耗的H＋和生成的CO2的物質(zhì)的量之比為5：4，則該混合物中碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質(zhì)的量之比為()A．1：1 B．1：2C．1：3 D．2：3三、非選擇題13．Ⅰ.在工業(yè)中加熱條件下利用鎂制取硅：2Mg＋SiO2eq\o(=,\s\up7(△))2MgO＋Si，同時有副反應(yīng)發(fā)生：2Mg＋Sieq\o(=,\s\up7(△))Mg2Si，Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)，SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體。如圖是進(jìn)行Mg與SiO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置：(1)由于氧氣的存在對該實(shí)驗(yàn)有較大影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，試管中的固體藥品可選用________(填序號)。a．石灰石b．鋅粒c．純堿(2)實(shí)驗(yàn)開始時，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是________，當(dāng)反應(yīng)開始后，移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是______________________。(3)反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸?？捎^察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為________。Ⅱ.草酸晶體受熱分解產(chǎn)物中含有CO和CO2氣體，為驗(yàn)證氣體中含有CO氣體，可用下圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(4)該實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計的裝置中，按氣體流向依次連接的合理順序?yàn)開_______。(5)能證明混合氣體中有CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是__________________________________。(6)若不用F裝置，則多余的CO氣體將如何處理__________________________________。14．多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡易過程?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.硅粉與HCl在300℃時反應(yīng)生成1molSiHCl3氣體和H2，放出225kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________。SiHCl3的電子式為________________________。Ⅱ.將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法，對應(yīng)的反應(yīng)依次為：①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)氫化過程中所需的高純度H2可用惰性電極電解KOH溶液制備，寫出產(chǎn)生H2的電極名稱____________(填“陽極”或“陰極”)，該電極反應(yīng)方程式為________________________。(2)已知體系自由能變ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0時反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。三個氫化反應(yīng)的ΔG與溫度的關(guān)系如圖1所示，可知：反應(yīng)①能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是________________；相同溫度下，反應(yīng)②比反應(yīng)①的ΔG小，主要原因是________________________。(3)不同溫度下反應(yīng)②中SiCl4轉(zhuǎn)化率如圖2所示。下列敘述正確的是____________(填序號)。a．B點(diǎn)：v正>v逆b．v正：A點(diǎn)>E點(diǎn)c．反應(yīng)適宜溫度：480～520℃(4)反應(yīng)③的ΔH3＝____________(用ΔH1，ΔH2表示)。溫度升高，反應(yīng)③的平衡常數(shù)K____________(填“增大”“減小”或“不變”)。(5)由粗硅制備多晶硅過程中循環(huán)使用的物質(zhì)除SiCl4、SiHCl3和Si外，還有____________(填分子式)。15．下圖中反應(yīng)①是制備SiH4的一種方法，其副產(chǎn)物MgCl2·6NH3是優(yōu)質(zhì)的鎂資源?；卮鹣铝袉栴}：(1)MgCl2·6NH3所含元素的簡單離子半徑由小到大的順序(H－除外)：________，Mg在元素周期表中的位置：________，Mg(OH)2的電子式：________。(2)A2B的化學(xué)式為__________。反應(yīng)②的必備條件是________。上圖中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有________。(3)在一定條件下，由SiH4和CH4反應(yīng)生成H2和一種固體耐磨材料________(寫化學(xué)式)。(4)為實(shí)現(xiàn)燃煤脫硫，向煤中加入漿狀Mg(OH)2，使燃燒產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Mg化合物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________。專練16碳硅與新型無機(jī)非金屬材料1．D無論是重質(zhì)油還是輕質(zhì)油，燃燒時均會產(chǎn)生大量CO2，對CO2排放量的降低幾乎無影響，A項錯誤；可燃冰中的甲烷燃燒也會產(chǎn)生大量的CO2，B項錯誤；減少煤燃燒產(chǎn)生的污染與碳中和無關(guān)，C項錯誤；將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇可促進(jìn)碳中和，D項正確。2．D高溫結(jié)構(gòu)陶瓷種類很多，包括氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等，它們均不屬于硅酸鹽，A項錯誤；港珠澳大橋使用高性能富鋅底漆防腐，依據(jù)的是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，B項錯誤；光纜的主要成分是二氧化硅，C項錯誤；鋼筋屬于無機(jī)材料，D項正確。3．A光合作用中，利用太陽能將二氧化碳、水轉(zhuǎn)化為(CH2O)n和O2，發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，A項錯誤；由圖可知，光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B項正確；NaHCO3和Na2CO3與CaCl2發(fā)生的離子反應(yīng)分別為Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O、Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，C項正確；二氧化碳溶于水，發(fā)生反應(yīng)：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)，D項正確。4．CA項，分子內(nèi)的鍵能越大，鍵長越短，分子越穩(wěn)定，正確；B項，SiC共價晶體內(nèi)只存在強(qiáng)度很大的C—Si共價鍵，并且原子之間形成穩(wěn)定的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故硬度很高，正確；C項，非金屬性C>Si，則鍵能C—H>Si—H，鍵長Si—H>C—H，穩(wěn)定性CH4>SiH4，氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性越強(qiáng)，其還原性越弱，故還原性SiH4>CH4，錯誤；D項，Si原子半徑較大，p軌道電子云肩并肩重疊程度小，很難形成p-pπ鍵，正確。5．C根據(jù)CaCO3的量可以得到CO2的生成量，n(CO2)＝n(CaCO3)＝eq\f(8.0,100)＝0.08mol，鉛氧化物被CO還原，則生成的CO2分子中的一個氧元素來自鉛氧化物中的氧元素，所以CO2的物質(zhì)的量等于鉛氧化物中氧元素的物質(zhì)的量。由CO2的量可知該鉛的氧化物中氧原子的物質(zhì)的量為0.08moL，含有氧原子的質(zhì)量為0.08×16＝1.28g，則13.7g鉛的氧化物中鉛的質(zhì)量為13.7－1.28＝12.42g，物質(zhì)的量為eq\f(12.42,207)＝0.06mol，則該氧化物中eq\f(nPb,nO)＝eq\f(0.06,0.08)＝eq\f(3,4)，所以該鉛氧化物的化學(xué)式為Pb3O4，C項正確。6．C在鋁土礦制備較高純度Al的過程中除用到NaOH溶液、CO2氣體、冰晶石，還用到鹽酸，A錯誤；石英不屬于鹽，不能與鹽酸反應(yīng)，B錯誤；由方程式SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑可知在制粗硅時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2，C正確；SO2是氧化產(chǎn)物，D錯誤。7．C粗硅與鹽酸反應(yīng)是其中的Fe與鹽酸反應(yīng)：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，粗硅與堿反應(yīng)是其中的硅與堿液反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。因放出等量H2，則Fe與Si的物質(zhì)的量之比為2:1，質(zhì)量之比為4:1。8．B晶體硅熔點(diǎn)高硬度大，可以制作玻璃刀等，硅位于金屬和非金屬分界線處，可用于制作半導(dǎo)體材料，二者沒有關(guān)系，選項A錯誤；胃酸的主要成分是HCl，氫氧化鋁具有弱堿性，能中和酸，二者有對應(yīng)關(guān)系，選項B正確；漂白粉漂白紙張是因?yàn)槠渚哂衅仔?，而與穩(wěn)定性無關(guān)，選項C錯誤；氧化鐵用作紅色涂料是因?yàn)槠滹@紅棕色且化學(xué)性質(zhì)相對較穩(wěn)定，而與能否與酸反應(yīng)無關(guān)，選項D錯誤。9．A二氧化碳先與水玻璃反應(yīng)生成硅酸和碳酸氫鈉，蒸干灼燒時，硅酸分解成二氧化硅和水，碳酸氫鈉分解得到碳酸鈉、二氧化碳和水；二氧化硅和碳酸鈉在高溫下又發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳和硅酸鈉，所以最終所得固體是硅酸鈉。所以A選項是正確的。10．BC電解飽和食鹽水得到NaOH、H2、Cl2，Y和Z點(diǎn)燃下能夠發(fā)生反應(yīng)，即X為NaOH，根據(jù)流程中，SiHCl3被還原成Si，即Y為H2，Z為Cl2，故A說法正確；焦炭和石英發(fā)生的副反應(yīng)：SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑，焦炭既是氧化劑又是還原劑，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1:2，故B說法錯誤；SiHCl3水解的產(chǎn)物是H2SiO3、H2、HCl，推出SiHCl3中H應(yīng)為－1價，即Si的化合價為＋4價，故C說法錯誤；多晶硅為單質(zhì)，是硅的一種同素異形體，故D說法正確。11．CDNa2SiO3是強(qiáng)電解質(zhì)，應(yīng)該拆分，且生成HCOeq\o\al(－,3)，故A錯誤；澄清石灰水中通入過量二氧化碳，反應(yīng)產(chǎn)物是碳酸氫鈣，氫氧化鈣是強(qiáng)電解質(zhì)，應(yīng)該拆分，故B錯誤；HF是弱酸，不能拆分，故C正確；二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O，故D正確。12．D設(shè)碳酸鹽和碳酸氫鹽的物質(zhì)的量分別為xmolMCO3、ymolM(HCO3)2，則反應(yīng)時，1molMCO3消耗2molHCl，生成1molCO2,1molM(HCO3)2消耗2molHCl，生成2molCO2，故n(H＋)＝2x＋2y，n(CO2)＝x＋2y，則eq\f(2x＋2y,x＋2y)＝eq\f(5,4)，解得x:y＝2:3，故D項正確。13．(1)b(2)讓氫氣排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的成分對實(shí)驗(yàn)的影響該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)進(jìn)行(3)Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O(4)C→A→D→E→A→F(5)E中黑色粉末變?yōu)榧t色；前一個A中澄清石灰水無明顯現(xiàn)象，后一個A中澄清石灰水變渾濁(6)先通入C裝置除去CO2氣體后，再將剩余的氣體點(diǎn)燃解析：(1)Mg可以與CO2反應(yīng)生成氧化鎂和碳，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣，選用的藥品為稀硫酸和鋅粒，再用濃硫酸干燥；(2)裝置中有空氣，若不用氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會發(fā)生爆炸，所以反應(yīng)開始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣；Mg與SiO2反應(yīng)的條件是加熱，停止加熱后，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)進(jìn)行；(3)Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷)，其反應(yīng)的方程式為：Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體，反應(yīng)的方程式為SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O，所以往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星。(4)要驗(yàn)證草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO，只能通過檢驗(yàn)CO與CuO反應(yīng)的產(chǎn)物CO2的存在來達(dá)到這一目的。因?yàn)椴菟峋w的分解產(chǎn)物本身含有CO2，會對CO的檢驗(yàn)造成干擾，所以在檢驗(yàn)CO前應(yīng)將分解產(chǎn)物中的CO2除盡，可選用C裝置來除去CO2，A裝置用來檢驗(yàn)CO2是否除盡．將除去CO2的氣體通過盛有無水氯化鈣的裝置D干燥，然后通過盛有CuO的裝置E，CuO將CO氧化為CO2，再將氣體通過盛有澄清石灰水的A裝置，用來檢驗(yàn)CO2的存在。因CO有毒，最后可將尾氣通過排水法收集。(5)若前一個裝置A中澄清石灰水不變渾濁，說明草酸晶體分解的產(chǎn)物CO2已除盡；E中黑色CuO變紅，同時其后的裝置A中澄清石灰水變渾濁，說明草酸晶體分解產(chǎn)物中含有CO。(6)F裝置的作用是收集CO氣體，以防污染環(huán)境，更換的方法是將氣體先通入C裝置除去CO2氣體后，將CO點(diǎn)燃。14．Ⅰ.Si(s)＋3HCl(g)eq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－1Ⅱ.(1)陰極2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－或2H＋＋2e－=H2↑(2)1000℃ΔH2<ΔH1導(dǎo)致反應(yīng)②的ΔG小(3)a、c(4)ΔH2－ΔH1減小(5)HCl、H2解析：本題涉及的知識點(diǎn)有熱化學(xué)方程式的書寫、電子式的書寫、電解原理、反應(yīng)自發(fā)性、化學(xué)平衡等；通過閱讀題目提取信息，考查了接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力；通過分析題圖、推理等認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征，體現(xiàn)了證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)，以及創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識的價值觀念。Ⅰ.放熱焓變?yōu)樨?fù)值，書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)標(biāo)明物質(zhì)狀態(tài)。Ⅱ.(1)電解KOH溶液，H2為還原產(chǎn)物，則產(chǎn)生H2的電極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(2)ΔG<0時反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，由圖1可知溫度高于1000℃時反應(yīng)①的ΔG<0。反應(yīng)①的ΔH1>0、ΔS1＝0，而反應(yīng)②的ΔH2<0、ΔS2<0，相同溫度下，ΔH對反應(yīng)的影響較大，故反應(yīng)①的ΔG較反應(yīng)②大。(3)根據(jù)圖2，在溫度變化過程中D點(diǎn)SiCl4轉(zhuǎn)化率最高，為平衡點(diǎn)。B點(diǎn)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行：v正>v逆，a項正確；E點(diǎn)溫度比A點(diǎn)高，正反應(yīng)速率：A點(diǎn)<E點(diǎn)，b項錯誤；C到D溫度區(qū)間SiCl4的轉(zhuǎn)化率較高，對應(yīng)溫度為480～520℃，c項正確。(4)由蓋斯定律，反應(yīng)③＝反應(yīng)②－反應(yīng)①，故ΔH3＝ΔH2－ΔH1<0。升高溫度，反應(yīng)③逆向移動，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小。(5)從流程圖看，除SiCl4、SiHCl3