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1、2022年高考化學大一輪復習 課時達標作業(yè)10 碳、硅及其化合物
基礎題
1.硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無機非金屬材料中,硅一直扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是( )
解析:瑪瑙、光導纖維和水晶的主要成分是SiO2,硅單質(zhì)可用來制造太陽能電池板。
答案:C
2.新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學研究的國際熱點課題。其結(jié)構模型如圖所示。
下列有關說法正確的是( )
A.石墨烯是一種新型化合物
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異形體
D.氧化石墨烯具有一定的親水性
解析:石
2、墨烯是碳的單質(zhì),A錯誤;氧化石墨烯因為還含有氫元素,故不是石墨烯的氧化物,也不是碳的同素異形體,B、C錯誤;由于氧化石墨烯結(jié)構中含有羥基和羧基等親水基團,所以具有一定的親水性,D正確。
答案:D
3.下列關于硅的說法不正確的是( )
A.硅的非金屬元素,晶體硅是灰黑色有金屬光澤的固體
B.硅的導電性能介于導體和絕緣體之間,是良好的半導體材料
C.硅的化學性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)起反應
D.加熱到一定溫度時,硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應
解析:晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間,是良好的半導體材料。硅在常溫下化學性質(zhì)不活潑,但仍能與氟氣、氟化氫和NaOH溶液等發(fā)生反應,加熱
3、至一定溫度時,硅能與氯氣、氧氣等發(fā)生反應。
答案:C
4.半導體工業(yè)中,有一句行話:“從沙灘到用戶”,即由SiO2制取Si。制取過程中不涉及的化學反應是( )
A.2C+SiO2Si+2CO↑
B.SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
C.Si+2Cl2SiCl4
D.SiCl4+2H2Si+4HCl
解析:工業(yè)制取純硅的工藝流程為SiO2粗硅SiCl4純硅,該工藝流程中不涉及SiO2與NaOH溶液的反應。
答案:B
5.將足量的CO2通入下列溶液中,一定能產(chǎn)生沉淀的是( )
A.硅酸鈉溶液 B.石灰水
C.氯化鋁溶液 D.碳酸鈉溶液
解析:A項,生成
4、硅酸沉淀;B項,先生成碳酸鈣沉淀,后沉淀溶解,生成可溶的碳酸氫鈣;C項,氯化鋁溶液與CO2不反應;D項,因碳酸鈉溶液的濃度未知,若是稀溶液,即使通足量CO2生成溶解度更小的NaHCO3,也不一定會產(chǎn)生沉淀。
答案:A
6.甲氣體可發(fā)生如下變化:
甲氣體乙氣體丙氣體乙氣體丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為( )
A.CO2、CO、O2、CaO
B.O2、CO、CO2、CaCO3
C.O2、CO2、CO、CaCO3
D.CO、CO2、O2、Ca(OH)2
解析:以丙氣體為突破口,丙通過灼熱的CuO后,生成的乙氣體可與澄清石灰水反應生成固體,說明乙是CO2,則反推丙是CO,則甲是O2,
5、丁是CaCO3。
答案:C
7.下列敘述正確的是( )
A.高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳,說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強
B.陶瓷、玻璃、水泥容器都能貯存氫氟酸
C.石灰抹墻、水泥砌墻的硬化過程原理相同
D.玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳
解析:高溫下互相反應不能說明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸強,應根據(jù)溶液中進行的反應來判斷,A錯誤;陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸鹽,其中含有的二氧化硅都能和氫氟酸反應,B錯誤;水泥的硬化是一個復雜的物理化學過程,石灰抹墻的硬化是氫氧化鈣和二氧化碳生成碳酸鈣反應,所以硬化過程原理不同,C錯誤;由Na2CO3+S
6、iO2Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑可知,玻璃窯中出來的氣體的主要成分是二氧化碳,D正確。
答案:D
8.硅及其化合物的應用范圍很廣。下列說法正確的是( )
A.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料
B.粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應
C.反應Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑中,Si為氧化劑
D.硅能與氫氟酸反應,則硅可以與鹽酸反應
解析:由粗硅制備單晶硅的過程一般為SiSiCl4Si+HCl,都是氧化還原反應,B項錯誤;硅不能與鹽酸反應,D項錯誤。
答案:A
9.下列有關說法正確的是( )
A.生活中常用的
7、陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品
B.干冰只能用于人工降雨
C.用二氧化碳生產(chǎn)肥料可以緩解溫室效應
D.二氧化硅制成的玻璃纖維,因?qū)щ娔芰姸糜谥圃焱ㄐ殴饫|
解析:A項,石英玻璃的主要成分為SiO2,不是硅酸鹽,錯誤;B項,干冰空氣化會吸收熱量,可作制冷劑使用,也可用于人工降雨,錯誤;D項,二氧化硅具有很強的導光能力從而用于制造通信光纜,錯誤。
答案:C
10.下列有關硅酸鹽及無機非金屬材料的說法正確的是( )
A.硅酸鈉屬于鹽,不屬于堿,所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中
B.反應①Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓,反應②Na2
8、CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,兩反應是相互矛盾的,不可能都能發(fā)生
C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料
D.祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示為3BeO·Al2O3·6SiO2
解析:A項,Na2SiO3溶液是一種黏合劑,易造成磨口玻璃塞與瓶口黏結(jié);B項,兩反應條件不同,反應①是在溶液中進行,相對強的酸可以制相對弱的酸,而反應②CO2是氣體,逸出反應體系,能促使反應發(fā)生;C項,石英玻璃的成分為SiO2,SiO2是氧化物不是鹽。
答案:D
11.如圖是二氧化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
9、B.盛放Na2CO3溶液的試劑瓶能用玻璃塞
C.硅膠吸水后可重復再生
D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是氧化還原反應
解析:SiO2是酸性氧化物,它能與氫氟酸反應是其特殊性質(zhì),A錯;在圖示轉(zhuǎn)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。
答案:C
能力題
12.“碳捕捉技術”是指通過一定的方法將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來并利用。如可利用NaOH溶液來“捕捉”CO2,其基本過程如下圖所示(部分條件及物質(zhì)未標出)。
下列有關該方法的敘述中正確的是( )
①能耗大是該方法的一大缺點?、谡麄€過程中,只有一種物質(zhì)可以循環(huán)利用?、邸胺磻蛛x”環(huán)節(jié)中,分離物質(zhì)的基本操作是蒸
10、發(fā)結(jié)晶、過濾 ④該方法可減少碳排放,捕捉到的CO2還可用來制備甲醇等產(chǎn)品
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
解析:該方法中高溫反應爐分離出CO2,需要消耗較多能量,①對;整個過程中NaOH和CaO均可循環(huán)利用,②錯;從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,通過過濾的方法即可分離,③錯;捕捉到的CO2可與H2反應制備甲醇:CO2+3H2CH3OH+H2O,④對。
答案:D
13.如何解決好碳排放問題是關系到人類可持續(xù)發(fā)展的重大課題之一。目前,采用較多的方法是對二氧化碳進行捕集封存和富集再利用。下列與二氧化碳有關的敘述正確的是( )
11、
A.CO2是形成酸雨的主要物質(zhì)
B.CO2導致溫室效應,是一種大氣污染物
C.CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,高溫有利于該反應自發(fā)進行
D.實驗室常用大理石與稀鹽酸或稀硫酸反應制取二氧化碳
解析:CO2不是大氣污染物,也不能形成酸雨,A、B錯;C項為熵增的吸熱反應,高溫有利于自發(fā)進行。
答案:C
14.據(jù)報道,科學家通過對稻殼進行控制性焚燒熱解,從中提取到一種叫作生物質(zhì)納米結(jié)構二氧化硅的超高活性材料,將少量這種材料摻入混凝土中,即可制備出超高強度的高性能混凝土。下列關于二氧化硅的說法中,正確的是( )
A.二氧化硅溶于水顯酸性,所以二氧化硅屬于酸性氧化物
B
12、.將二氧化碳通入硅酸鈉溶液可以得到硅酸
C.因為高溫時二氧化硅能與碳酸鈉反應放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強
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,不能和水反應生成硅酸,A錯誤;碳酸的酸性比硅酸強,B正確;高溫下二氧化硅與碳酸鈉的反應是在非溶液狀態(tài)下進行的,屬于用不揮發(fā)性的酸酐來制取揮發(fā)性的酸酐,所以該反應不能作為判斷硅酸與碳酸酸性強弱的依據(jù),C錯誤;二氧化硅可以與氫氟酸發(fā)生反應,D錯誤。
答案:B
15.硅是帶來人類文明的重要元素之一,在傳統(tǒng)材料發(fā)展到信息材料的過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔點高
13、、硬度大、化學性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學氣相沉積法,在H2的作用下,使SiCl4與N2反應生成Si3N4沉積在石墨表面,該反應的化學方程式為_____________________________________________________________________________。
(2)一種用工業(yè)硅(含少量鐵、銅的單質(zhì)及化合物)和氮氣(含少量氧氣)合成氮化硅的工藝主要流程如下:
已知硅的熔點是1 420 ℃,高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅。
①N2凈化時,銅屑的作用是:____________________________;
硅膠的作用是________
14、______________________________。
②在氮化爐中反應為3Si(s)+2N2(g)===Si3N4(s) ΔH=-727.5 kJ/mol,開始時須嚴格控制氮氣的流速以控制溫度的原因是____________________________________________________。
③X可能是________(選填“鹽酸”“硝酸”“硫酸”或“氫氟酸”)。
解析:(1)工業(yè)上采用化學氣相沉淀法制備Si3N4的反應中,反應物是H2、SiCl4和N2,根據(jù)質(zhì)量守恒,除了Si3N4外,含有HCl氣體生成,從而寫出該反應的化學方程式。(2)①氮氣中含有少量氧氣及水
15、蒸氣,高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕產(chǎn)品Si3N4,因此需要將氮氣凈化,用Cu除去氧氣,硅膠除去水蒸氣。②氮化爐溫度為1 200~1 400 ℃,硅的熔點為1 420 ℃,該反應是放熱反應,嚴格控制氮氣流速,以控制溫度為1 200~1 400 ℃,防止硅熔化成團,阻礙硅與氮氣充分接觸。③Si3N4與氫氟酸反應,而硝酸不反應,且稀硝酸可將硅塊中的Fe、Cu雜質(zhì)溶解而除去。
答案:(1)3SiCl4+2N2+6H2===Si3N4+12HCl
(2)①除去原料氣中的氧氣 除去水蒸氣?、谶@是放熱反應,防止局部過熱導致硅熔化熔合成團,阻礙與N2的充分接觸?、巯跛?
16.二氯二氫硅(SiH2Cl2)
16、常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒,與水接觸易水解,沸點為8.2 ℃。在銅催化作用下,HCl與硅在250~260 ℃反應可以制得SiH2Cl2。
(1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料,選用A裝置制取HCl,利用了濃硫酸的________性。
(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學方程式為___________________________________________________________________________。
(3)按照氣體從左到右的方向,制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接次序為a→( )→( )→( )→( )→( )→(
17、 )→( )(填儀器接口的字母,其中裝置C用到2次)。
(4)按從左到右的順序,前面裝置C中裝的藥品為___________________________________________________,
后面裝置C的作用為___________________________。
(5)反應除生成二氯二氫硅之外,還會生成H2和_____________________、________等。
(6)新的制取SiH2Cl2的方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反應生成SiCl4,然后再與HCl在250~260 ℃反應,可以大大提高產(chǎn)率。如果通入氣體次序相反,結(jié)果會__
18、______________(用化學方程式表示)。
解析:(1)濃硫酸有吸水性,使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。
(2)利用原子守恒法配平。
(3)A裝置制取HCl,連接C裝置干燥,從f進入D中反應,SiH2Cl2從g處揮發(fā)出來,在B裝置中收集,SiH2Cl2的密度比空氣大,導氣管應長進短出,為防止空氣中的水進入B中,則應在B后接干燥管。
(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的,應選用P2O5或CaCl2,后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進入B中,應選堿石灰。
(6)如果通入氣體次序相反,SiH2Cl2會與Cl2繼續(xù)反應,生成SiCl4、SiHCl3。
答案:(1)吸水 (2)Si+2HClSiH2Cl2
(3)d e f g b c d (4)P2O5或CaCl2 尾氣處理和防止空氣中的水進入B中 (5)SiCl4 SiHCl3
(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)