2025屆高三化學高考一輪復習同步練習：碳、硅及無機非金屬材料

PAGE碳、硅及無機非金屬材料

一、選擇題(每題6分，共66分)1．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應制得，反應方程式為SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑，下列有關制造金剛砂的說法正確的是()A．該反應中的氧化劑是SiO2，還原劑為CB．該反應中的氧化產物和還原產物的物質的量之比為1∶2C．該反應中每生成1molSiC轉移電子12molD．該反應中的還原產物是SiC、氧化產物是CO，其物質的量之比為1∶22．下列說法中不正確的是()A．光導纖維的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反應來制取硅酸C．硅的化學性質不活潑，但在常溫下也可和某些物質反應D．盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸鈉溶液水解呈堿性3．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復再生D．圖中所示的轉化都是氧化還原反應4．下列敘述中不正確的是()A．單質硅是重要的半導體材料B．二氧化硅是制造光導纖維的材料C．硅酸鈉可以作木材防火劑D．自然界里存在大量的單質硅和二氧化硅5．下列說法中不正確的是()A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應的酸B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀C．SiO2熔點高、硬度大D．氫氟酸能夠雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸6．(2024·北京師大附中高三期中)根據侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實驗，經過制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個步驟，下列圖示裝置和原理能達到實驗目的的是()7．(2024·合肥質檢)硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質。下列說法正確的是()A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產品B．水玻璃是純凈物，可用于生產黏合劑和防火劑C．某硅酸鹽的化學式為KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高純硅可用于制造光導纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池8．(2024·陜西高三教學質量檢測)化學與生產、生活密切相關，下列有關說法正確的是()A．用氫氟酸蝕刻玻璃儀器上的刻度，是利用了氫氟酸的強氧化性B．太陽能電池板的主要成分是二氧化硅C．生物柴油和液化石油氣(LPG)的主要成分都是烴類D．壓敏膠黏劑是一種復合材料，一般選擇以橡膠為基料，并加入增黏樹脂合成9．下列說法不正確的是()A．SiO2能與HF反應，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料，化學式為Si3N4D．石英是良好的半導體材料，可以制成光電池，將光能直接轉化成電能10．下列離子方程式中書寫正確的是()A．水玻璃中通入過量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．二氧化硅與氫氟酸反應：SiO2＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2OD．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O11．下列敘述正確的是()A．因為Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強B．碳和硅都是第ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質相似C．二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅是兩性氧化物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應生成硅酸二、非選擇題(共34分)12．(15分)石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質。設計的提純與綜合利用工藝如下：(注：SiCl4的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃)(1)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是__________________。(2)高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳穆然?。氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為________。由氣體Ⅱ中某物質得到水玻璃的化學反應方程式為____________________________________________________________________________________________________________。(3)步驟①為：攪拌、________。所得溶液Ⅳ中的陰離子有________________。(4)100kg初級石墨最多可獲得Ⅴ的質量為________kg。13．(19分)光纖通訊是用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________________________________________________________________________，氧化劑為________(填化學式)。(2)經反應Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質如下：組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質量分數(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________；PCl3的電子式為________________。(3)反應Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為________；反應Ⅳ的化學方程式為________________________________________________________________________。(4)Si(NH2)4熱分解法制取氮化硅：先用四氯化硅與氨氣反應生成Si(NH2)4和一種氣體：________(填化學式)；然后使Si(NH2)4受熱分解，分解后的另一種產物的化學式為________。碳、硅及無機非金屬材料

一、選擇題(每題6分，共66分)1．金剛砂(SiC)可由SiO2和碳在一定條件下反應制得，反應方程式為SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑，下列有關制造金剛砂的說法正確的是()A．該反應中的氧化劑是SiO2，還原劑為CB．該反應中的氧化產物和還原產物的物質的量之比為1∶2C．該反應中每生成1molSiC轉移電子12molD．該反應中的還原產物是SiC、氧化產物是CO，其物質的量之比為1∶2答案D解析反應產物SiC中Si、C的化合價分別為＋4、－4價，所以SiO2既不是氧化劑，又不是還原劑；碳元素從0價轉變成－4價(SiC)和＋2價(CO)，CO是氧化產物，SiC是還原產物，兩者的物質的量之比為2∶1；每生成1molSiC轉移電子4mol。2．下列說法中不正確的是()A．光導纖維的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅是硅酸的酸酐，但不可以用它和水直接反應來制取硅酸C．硅的化學性質不活潑，但在常溫下也可和某些物質反應D．盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸鈉溶液水解呈堿性答案D解析盛放硅酸鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞的主要原因是硅酸鈉溶液黏性強，容易使瓶塞和瓶口黏合在一起而不易打開，D錯誤。3．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是()A．SiO2屬于兩性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復再生D．圖中所示的轉化都是氧化還原反應答案C解析SiO2是酸性氧化物，它能與氫氟酸反應是其特殊性質，A錯誤；Na2CO3溶液顯堿性，應用橡膠塞，B錯誤；在圖示轉化關系中只有第一行的變化是氧化還原反應，其余均為非氧化還原反應，D錯誤。4．下列敘述中不正確的是()A．單質硅是重要的半導體材料B．二氧化硅是制造光導纖維的材料C．硅酸鈉可以作木材防火劑D．自然界里存在大量的單質硅和二氧化硅答案D解析硅在自然界中以化合態(tài)形式存在，多以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在于巖石、礦物中，D錯誤。5．下列說法中不正確的是()A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應的酸B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀C．SiO2熔點高、硬度大D．氫氟酸能夠雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸答案A解析H2SiO3對應的酸性氧化物是SiO2，但SiO2不能直接與水反應生成H2SiO3。6．(2024·北京師大附中高三期中)根據侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實驗，經過制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個步驟，下列圖示裝置和原理能達到實驗目的的是()答案C解析氯化銨受熱分解生成的氨氣和氯化氫在試管口遇冷又生成氯化銨固體，不能用加熱氯化銨固體的方法制備氨氣，A錯誤；B中氣流方向錯誤，應該從右側導管通入CO2氣體，B錯誤；從溶液中分離出碳酸氫鈉固體用過濾的方法，C正確；碳酸氫鈉受熱易分解，不能用D中裝置干燥碳酸氫鈉，D錯誤。7．(2024·合肥質檢)硅及其化合物是帶來人類文明的重要物質。下列說法正確的是()A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都屬于硅酸鹽產品B．水玻璃是純凈物，可用于生產黏合劑和防火劑C．某硅酸鹽的化學式為KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示D．高純硅可用于制造光導纖維，高純二氧化硅可用于制造太陽能電池答案C解析水晶的主要成分是SiO2，不屬于硅酸鹽，故A錯誤；水玻璃是硅酸鈉的水溶液，是混合物，故B錯誤；高純度的SiO2用于制光纖，高純度的Si用于制太陽能電池，故D錯誤。8．(2024·陜西高三教學質量檢測)化學與生產、生活密切相關，下列有關說法正確的是()A．用氫氟酸蝕刻玻璃儀器上的刻度，是利用了氫氟酸的強氧化性B．太陽能電池板的主要成分是二氧化硅C．生物柴油和液化石油氣(LPG)的主要成分都是烴類D．壓敏膠黏劑是一種復合材料，一般選擇以橡膠為基料，并加入增黏樹脂合成答案D解析HF能夠與玻璃中二氧化硅反應，腐蝕玻璃，與HF氧化性無關，故A錯誤；太陽能電池板的主要成分是晶體硅，故B錯誤；生物柴油主要成分是以植物油脂和動物油脂為原料合成的高級脂肪酸甲酯或乙酯，而液化石油氣(LPG)的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯等的混合物，故C錯誤。9．下列說法不正確的是()A．SiO2能與HF反應，因此可用HF刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料，化學式為Si3N4D．石英是良好的半導體材料，可以制成光電池，將光能直接轉化成電能答案D解析石英的成分為SiO2是絕緣體，Si才是良好的半導體材料，可以制成光電池，D錯誤。10．下列離子方程式中書寫正確的是()A．水玻璃中通入過量的二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)C．二氧化硅與氫氟酸反應：SiO2＋4H＋＋4F－=SiF4↑＋2H2OD．二氧化硅溶于燒堿溶液中：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O答案D解析Na2SiO3是強電解質，應拆成Na＋、SiOeq\o\al(2－,3)，CO2過量，產物應為HCOeq\o\al(－,3)，A項正確寫法是SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)；B項正確寫法是CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；C項氫氟酸是弱酸，在離子方程式中不能拆分。11．下列敘述正確的是()A．因為Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強B．碳和硅都是第ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性質相似C．二氧化硅既溶于氫氧化鈉溶液又溶于氫氟酸，所以二氧化硅是兩性氧化物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應生成硅酸答案D解析A項的反應之所以能夠發(fā)生，是因為生成的產物中有氣體生成，平衡正向移動，促使反應能夠順利進行，故不能通過此反應判斷H2CO3與H2SiO3的酸性強弱，A錯誤；CO2和SiO2的物理性質差異較大，B錯誤；SiO2與氫氟酸反應不生成鹽，因此SiO2不屬于兩性氧化物，C錯誤。二、非選擇題(共34分)12．(15分)石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質。設計的提純與綜合利用工藝如下：(注：SiCl4的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃)(1)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是__________________。(2)高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳穆然铩怏wⅠ中的碳氧化物主要為________。由氣體Ⅱ中某物質得到水玻璃的化學反應方程式為____________________________________________________________________________________________________________。(3)步驟①為：攪拌、________。所得溶液Ⅳ中的陰離子有________________。(4)100kg初級石墨最多可獲得Ⅴ的質量為________kg。答案(1)排出裝置中的空氣，減少C的損失(2)COSiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O(3)過濾AlOeq\o\al(－,2)、OH－、Cl－(4)7.8解析(1)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是排盡反應器中的空氣，防止高溫下初級石墨與空氣中的O2反應，減少C的損失。(2)氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為CO，由氣體Ⅱ中某物質得到水玻璃，故其為含硅的化合物SiCl4，反應方程式為SiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。(3)步驟①為攪拌，并通過過濾操作將沉淀和溶液分離；由題意分析可知，所得溶液Ⅳ中的陰離子有AlOeq\o\al(－,2)、Cl－、OH－。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ，是將AlOeq\o\al(－,2)轉化為Al(OH)3，由題意可知Al2O3～2Al(OH)3，n(Al2O3)＝eq\f(100000g×5.1%,102g·mol－1)＝50mol，n[Al(OH)3]＝100mol，則m[Al(OH)3]＝100mol×78g·mol－1＝7800g＝7.8kg。13．(19分)光纖通訊是用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________________________________________________________________________，氧化劑為________(填化學式)。(2)經反應Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質如下：組分名稱SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3質量分數(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________；PCl3的電子式為________________。(3)反應Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為_