2025屆高考化學一輪復習第四章非金屬及其重要化合物第9講碳硅及其重要化合物練習含解析新人教版

PAGEPAGE8第9講碳、硅及其重要化合物A組基礎必做題(40分)一、選擇題(本題包括4小題，每題4分，共16分)1．(2024·山東青島高三檢測)用金屬鈉還原CCl4和SiCl4制得一種一維SiC納米棒，相關反應的化學方程式為8Na＋CCl4＋SiCl4=SiC＋8NaCl。下列說法不正確的是(B)A．SiC和SiO2中Si元素的化合價相同B．上述反應中SiC既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物C．SiO2制備單質(zhì)Si、單質(zhì)Si制備SiCl4均涉及氧化還原反應D．一維SiC納米棒比表面積大，對微小粒子有較強的吸附實力[解析]SiC和SiO2中Si元素的化合價均為＋4，A項正確，SiC是還原產(chǎn)物，NaCl是氧化產(chǎn)物，B項錯誤；SiO2制備單質(zhì)Si需加入還原劑，單質(zhì)Si制備SiCl4需加入氧化劑，C項正確；一維粒子上下表面均能與其他物質(zhì)接觸，比表面積大，對微小粒子有較強的吸附實力，D項正確。2．(2024·課標Ⅱ，9)二氧化碳的過量排放可對海洋生物的生存環(huán)境造成很大影響，其原理如下圖所示。下列敘述錯誤的是(C)A．海水酸化能引起HCOeq\o\al(－,3)濃度增大、COeq\o\al(2－,3)濃度減小B．海水酸化能促進CaCO3的溶解，導致珊瑚礁削減C．CO2能引起海水酸化，其原理為HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)D．運用太陽能、氫能等新能源可改善珊瑚的生存環(huán)境[解析]海水酸化會引起H＋濃度增大，H＋與COeq\o\al(2－,3)結(jié)合生成HCOeq\o\al(－,3)，故HCOeq\o\al(－,3)濃度增大、COeq\o\al(2－,3)濃度減?。缓Ｋ峄瘯笴Oeq\o\al(2－,3)濃度減小，平衡CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)朝著CaCO3溶解的方向移動，導致珊瑚礁削減；CO2引起海水酸化的原理是CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)；運用太陽能、氫能等新能源可削減二氧化碳的排放，可改善珊瑚的生存環(huán)境。故選C。3．(2024·廣西高三檢測)SiO2是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是(C)A．圖中全部反應都不屬于氧化還原反應B．硅酸鹽的化學性質(zhì)穩(wěn)定，常用于制作光導纖維C．可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D．一般玻璃是由純堿、石灰石和石英制成的，其熔點很高[解析]圖中SiO2與CaO、CaCO3、Na2CO3的反應不屬于氧化還原反應，SiO2與C、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應屬于氧化還原反應，A錯誤；光導纖維的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽，B錯誤；玻璃沒有固定的熔點，D錯誤。4．(2024·湖北武漢模擬)水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是(A)A．原材料稻殼灰價格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟價值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價發(fā)生變更D．反應器中發(fā)生的復分解反應為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O[解析]稻殼灰來源廣泛價格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟價值，A正確；操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，B錯誤；二氧化硅中，硅元素的化合價是＋4，硅酸鈉中，硅元素的化合價是＋4，所以該流程中硅元素的化合價沒有發(fā)生變更，C錯誤；由復分解反應的概念可知，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O不屬于復分解反應，D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題，共24分)5．(2024·山東煙臺檢測)光纖通訊是光導纖維傳送信號的一種通訊手段，合成光導纖維及氮化硅(一種無機涂層)的工藝流程如下：回答下列問題：(1)反應Ⅰ的化學方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，氧化劑為SiO2(填化學式)。(2)經(jīng)反應Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下：組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質(zhì)量分數(shù)0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸點/℃57.631.88.2－8512.575.5圖中“操作X”的名稱為精餾(或蒸餾)；PCl3的電子式為。(3)反應Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為制取鹽酸(或其他合理答案)；反應Ⅳ的化學方程式為3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl。[解析](1)反應Ⅰ是焦炭還原SiO2，反應方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；氧化劑是所含元素化合價降低的物質(zhì)，依據(jù)反應方程式可知，二氧化硅中硅的化合價由＋4價→0價，即SiO2是氧化劑。(2)依據(jù)表格數(shù)據(jù)，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常溫下是氣體外，其余為液體，因此采納精餾(或蒸餾)的方法得到SiCl4，PCl3是共價化合物，最外層都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為。(3)反應Ⅲ中得到的物質(zhì)為SiO2和HCl，尾氣是HCl，反應Ⅳ中發(fā)生的反應是3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl，尾氣是HCl，因此尾氣的用途是制備鹽酸。6．(2024·山東濱州高三檢測)從“南澳一號”沉船中發(fā)覺了大量宋代精致瓷器，體現(xiàn)了絢麗的中華文明。青花瓷胎體的原料——高嶺土[Al2Si2O5(OH)x]可摻進瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是鉀長石(KAlSi3O8)，在1300℃左右一次燒成的釉可形成精致的青花瓷。(1)下列說法正確的是CD(填序號)。A．高嶺土化學式中x＝2B．鉀長石能完全溶解在鹽酸中形成澄清的溶液C．燒制青花瓷過程中發(fā)生了困難的物理變更和化學變更D．青花瓷、玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品(2)在“南澳一號”考古過程中，需用高純度SiO2制造的光纖。下圖是用海邊的石英砂(含氯化鈉、氧化鋁等雜質(zhì))制備二氧化硅粗產(chǎn)品的工藝流程。①洗滌石英砂的目的是除去石英砂中的NaCl雜質(zhì)。②二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式是SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。③在以上流程中，要將洗凈的石英砂研磨成粉末，目的是增大反應物之間的接觸面積，從而增大反應速率，提高生產(chǎn)效率。④工業(yè)上常用純凈石英砂與C在高溫下發(fā)生反應制備粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1︰1。下列說法正確的是B(填序號)。A．SiC是一種傳統(tǒng)的無機非金屬材料B．制造粗硅時的反應為2SiO2＋5Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋SiC＋4CO↑C．在以上流程中，將鹽酸改為NaOH溶液，也可達到目的D．純凈的SiO2只能用于制造光導纖維[解析](1)選項A，依據(jù)化合物中各元素的正、負化合價代數(shù)和等于零的原則，可得(＋3)×2＋(＋4)×2＋(－2)×5＋(－1)×x＝0，解得x＝4，A錯；選項B，鉀長石與鹽酸反應后不能形成澄清的溶液，B錯；選項C，依據(jù)陶瓷的制作過程可推想出燒制青花瓷的過程中發(fā)生了困難的物理變更和化學變更，C正確；選項D，青花瓷，玻璃、水泥都屬于硅酸鹽產(chǎn)品，D正確。(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl雜質(zhì)，洗滌石英砂可使NaCl與SiO2分別。②SiO2與NaOH溶液反應生成Na2SiO3和H2O，據(jù)此可寫出相應的離子方程式。③將洗凈的石英砂研磨成粉末后能增大反應物的表面積，從而增大反應物之間的接觸面積，增大反應速率，提高生產(chǎn)效率。④選項A，SiC是一種新型無機非金屬材料。選項B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物質(zhì)的量之比為1︰1，依據(jù)元素的原子個數(shù)守恒和得失電子守恒，可將題述信息轉(zhuǎn)化為如下反應：2SiO2＋5Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋SiC＋4CO↑。選項C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，無法實現(xiàn)二者的分別。選項D，純凈的SiO2還可用于制造光學玻璃等，正確答案為B。B組實力提升題(60分)一、選擇題(本題包括4小題，每題6分，共24分)1．(2024·山東，4)下列關于C、Si及其化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的論述錯誤的是(C)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)均相像的共價晶體，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，是因為Si的原子半徑大于C，難形成p－pπ鍵[解析]A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，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。2．(2024·山東臨沂模擬改編)某學習小組擬探究CO2和鋅粒反應是否生成CO，已知CO能與銀氨溶液反應產(chǎn)生黑色固體。試驗裝置如圖所示：下列說法正確的是(D)A．試驗起先時，先點燃酒精燈，后打開活塞KB．b、c、f中試劑依次為氫氧化鈉溶液、濃硫酸、銀氨溶液C．裝置e的作用是收集一氧化碳氣體D．用上述裝置(另擇試劑)可以制備氫氣并探究其還原性[解析]依據(jù)題意分析可知裝置圖中各個裝置的作用分別是a裝置是二氧化碳氣體發(fā)生裝置，生成的二氧化碳氣體含有氯化氫和水蒸氣，通過b中飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫，通過裝置c中濃硫酸除去水蒸氣，通過d加熱和鋅發(fā)生反應，生成的氣體通過裝置e分別二氧化碳和一氧化碳，一氧化碳進入裝置f中的銀氨溶液產(chǎn)生黑色固體，驗證一氧化碳的存在。試驗起先時，裝置內(nèi)含有空氣，若先點燃酒精燈，鋅與空氣反應產(chǎn)生ZnO，無法使CO2與Zn反應，所以應當先打開活塞K，使CO2充溢整個裝置后再點燃酒精燈，A錯誤；b中飽和碳酸氫鈉溶液用來除去HCl，c中濃硫酸用來干燥CO2氣體；f中試劑為銀氨溶液，驗證一氧化碳的存在，B錯誤；裝置e的作用是分別二氧化碳與一氧化碳的混合氣體，C錯誤；由于在試驗室中是用稀鹽酸與Zn粒反應制取氫氣，反應不須要加熱，因此也可以運用啟普發(fā)生器制取，然后用飽和食鹽水或水除HCl雜質(zhì)，用濃硫酸干燥氫氣，再通過盛有CuO的硬質(zhì)玻璃管來驗證H2的還原性，e作平安瓶，可以防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生，氫氣是可燃性氣體，在排放前要進行尾氣處理，D正確。3．(2024·天津高三檢測)二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(制備流程如圖所示)。下列說法正確的是(B)A．SiO2既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶不能用玻璃塞C．硅膠吸水后不能重復運用D．圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是氧化還原反應[解析]二氧化硅與NaOH反應的化學方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，生成了鹽和水，SiO2只能與HF反應，即只能與特別酸反應，與其他酸不反應，所以二氧化硅不是兩性氧化物，故A錯誤；Na2CO3溶液呈堿性，二氧化硅能與堿反應生成具有黏合性的硅酸鈉，使玻璃塞無法打開，故B正確；硅膠吸附水分后，可通過熱脫附方式將水分除去重復運用，故C錯誤；圖中二氧化硅與氫氟酸、氫氧化鈉、碳酸鈉的反應，硅酸鈉與鹽酸的反應，硅酸的分解反應，這些反應中元素的化合價都沒有發(fā)生變更，屬于非氧化還原反應，故D錯誤。4．(2024·北京十中月考)我國化學家侯德榜創(chuàng)立了聞名的“侯氏制堿法”(流程圖如圖所示)，促進了世界制堿技術的發(fā)展。下列有關說法正確的是(D)A．沉淀池中的反應物共含有五種元素B．過濾得到的“母液”中肯定只含有兩種溶質(zhì)C．圖中X可能是氨氣D．通入氨氣的作用是使溶液呈堿性，促進二氧化碳的汲取，更多地析出沉淀[解析]沉淀池中的反應物是氯化鈉、氨氣、二氧化碳和水，所以含有Na、Cl、N、H、C、O六種元素，故A項錯誤；過濾得到的“母液”中含有的溶質(zhì)有碳酸氫鈉、氯化銨，還可能含有過量的氯化鈉，故B項錯誤；碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳，所以X是二氧化碳，故C項錯誤；氨氣的水溶液顯堿性，能更好地汲取二氧化碳，更多地析出沉淀，故D項正確。二、非選擇題(本題包括2小題，共36分)5．(2024·廣西高三檢測)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有肯定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。試驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：回答下列問題：(1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，以氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fe2＋氧化為Fe3＋，還可運用H2O2代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF=SiF4↑＋3H2O)。(3)加氨水過程中加熱的目的是防止膠體生成，易沉淀分別。沉淀B的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3(寫化學式)。(4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀硫酸處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應為MnOeq\o\al(－,4)＋H＋＋H2C2O4→Mn2＋＋CO2↑＋H2O。試驗中稱取0.400g水泥樣品，滴定時消耗了0.0500mol·L－1的KMnO4溶液36.00mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為45.0%。[解析](1)在此過程中需將鐵元素轉(zhuǎn)化為Fe3＋，再通過調(diào)整pH4～5使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，所以加入硝酸的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，還可以用H2O2代替硝酸，不會產(chǎn)生其他雜質(zhì)。(2)A為SiO2或H2SiO3，SiO2、H2SiO3均能與HF反應，反應的化學方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O或H2SiO3＋4HF=SiF4↑＋3H2O。(3)加熱使得Fe3＋、Al3＋的水解平衡正向移動，促進Fe3＋、Al3＋的水解，能防止膠體生成，易沉淀分別，沉淀B的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)滴定反應的離子方程式為2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋＋5H2C2O4=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，由方程式可得關系式5Ca2＋～5H2C2O4～2MnOeq\o\al(－,4)52n0.0500×36×10－3moln＝4.5×10－3mol，所以m(Ca)＝4.5×10－3mol×40g·mol－1＝0.18g所以w(Ca2＋)＝eq\f(0.18g,0.400g)×100%＝45.0%。6．(2024·浙江高三檢測)硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)建了一個又一個奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高、硬度大、化學性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采納化學氣相沉積法，在H2的愛護下，使SiCl4與N2反應生成Si3N4沉積在石墨表面，寫出該反應的化學方程式：3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(2)一種工業(yè)用硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物)，已知硅的熔點是1420℃，高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。一種合成氮化硅的主要工藝流程如下：①凈化N2和H2時，銅屑的作用是除去原料氣中的氧氣