2020高考化学碳、硅及其化合物

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：C2．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：D3．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：C4．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO 2制取Si 。

制取过程中不涉及的化学反应是( )A ．2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO ↑ B ．SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2OC ．Si ＋2Cl 2=====△SiCl 4D ．SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 解析：工业制取纯硅的工艺流程为SiO 2――――――――→C 粗硅――――――――→Cl 2SiCl 4――――――――→H 2纯硅，该工艺流程中不涉及SiO 2与NaOH 溶液的反应。

答案：B5．将足量的CO 2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CO 2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CO 2生成溶解度更小的NaHCO 3，也不一定会产生沉淀。

答案：A6．甲气体可发生如下变化：甲气体――――――――→通过灼热的炭层乙气体――――――――→通过灼热的炭层丙气体――――――――→通过灼热的CuO 乙气体――――――――→通过澄清石灰水丁固体。

则甲、乙、丙、丁分别为( )A ．CO 2、CO 、O 2、CaOB ．O 2、CO 、CO 2、CaCO 3C ．O 2、CO 2、CO 、CaCO 3D ．CO 、CO 2、O 2、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CO 2，则反推丙是CO ，则甲是O 2，丁是CaCO 3。

答案：C7．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(H 2SiO 3)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(H 2SiO 3)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Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑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：D8．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 ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑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Si ――――――――→Cl 2SiCl 4――――――――→H 2Si ＋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：A9．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SiO 2，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：C10．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①Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，反应②Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，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Be 3Al 2Si 6O 18，用氧化物形式表示为3BeO·Al 2O 3·6SiO 2解析：A 项，Na 2SiO 3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②CO 2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SiO 2，SiO 2是氧化物不是盐。

答案：D11．如图是二氧化硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )A ．SiO 2属于两性氧化物B ．盛放Na 2CO 3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：SiO 2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CO 2分离出来并利用。

如可利用NaOH 溶液来“捕捉”CO 2，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CO 2还可用来制备甲醇等产品A ．①②B ．②③C ．③④D ．①④解析：该方法中高温反应炉分离出CO 2，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NaHCO 3，加入CaO 后生成CaCO 3和NaOH ，通过过滤的方法即可分离，③错；捕捉到的CO 2可与H 2反应制备甲醇：CO 2＋3H 2――――――――→一定条件CH 3OH ＋H 2O ，④对。

答案：D13．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 ．CO 2是形成酸雨的主要物质B ．CO 2导致温室效应，是一种大气污染物C ．CO 2(g)＋C(s)=====高温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：CO 2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：C14．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：B15．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。