备战2021 高考化学 加餐练10 碳硅及其化合物 7页

加餐练 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( ) 2．碳循环(如图)对人类生存、发展有着重要的意义。下列说法错误的是( ) A．碳是构成有机物的主要元素 B．光合作用是将太阳能转化为化学能的过程 C．化石燃料的大量燃烧是产生温室效应的原因之一 D．石油的年产量是一个国家石油化工发展水平的标志 3．新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化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 4．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．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3 C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2 5．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(H2SiO3)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 6．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＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si 为氧化剂 D．硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应 7．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 8．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由 SiO2 制取 Si。制取过程中不涉 及的化学反应是( ) A．2C＋SiO2===== 高温 Si＋2CO↑ B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O C．Si＋2Cl2===== △ SiCl4 D．SiCl4＋2H2===== 高温 Si＋4HCl 9．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应①为 Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应② 为 SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是( ) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．最好用分液的方法分离 Si 和 SiHCl3 C．反应①和②中 HCl 均作氧化剂 D．反应①和②均属于可逆反应 10．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 ①Na2SiO3 ＋ H2O ＋ CO2===Na2CO3 ＋ H2SiO3↓ ， 反 应 ②Na2CO3 ＋ SiO2===== 高温 Na2SiO3＋CO2↑，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 Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为 3BeO·Al2O3·6SiO2 能力题 11.碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示，则下列说法正确的是( ) A．由碳酸转化成 X 一定要在加热条件下进行 B．由碳转化为 X 一定发生的是化合反应 C．物质 X 一定是二氧化碳 D．若使一氧化碳转化成 X，只能通过一氧化碳在空气(或氧气)中燃烧获得 12．如图是二氧化硅及其化合物的转化关系，下列说法正确的是( ) A．SiO2 属于两性氧化物 B．盛放 Na2CO3 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 13．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的 CO2 分离出来并利用。如可 利用 NaOH 溶液来“捕捉”CO2，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 CO2 还可用来制备甲醇等产品 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 14．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．CO2 是形成酸雨的主要物质 B．CO2 导致温室效应，是一种大气污染物 C．CO2(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 15．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 16．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”)。 加餐练 10 碳、硅及其化合物 1．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：C 2．答案：D 3．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：D 4．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 CO2，则反推丙是 CO，则甲是 O2，丁是 CaCO3。 答案：C 5．解析：高温下互相反应不能说明硅酸(H2SiO3)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 Na2CO3 ＋ SiO2===== 高温 Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2===== 高温 CaSiO3＋CO2↑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：D 6．解析：由粗硅制备单晶硅的过程一般为 Si――→ Cl2 SiCl4――→ H2 Si＋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：A 7．解析：A 项，石英玻璃的主要成分为 SiO2，不是硅酸盐，错误；B 项，干冰汽化会 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：C 8．解析：工业制取纯硅的工艺流程为 SiO2 ――→ C 粗硅 ――→ Cl2 SiCl4 ――→ H2 纯硅，该工艺 流程中不涉及 SiO2 与 NaOH 溶液的反应。 答案：B 9．解析：从反应流程容易看出，HCl 可循环使用，A 项正确；Si 为固体，SiHCl3 为液 体，用过滤法分离，B 项错误；反应①中 HCl 作氧化剂，反应②中 HCl 为氧化产物，C 项 错误；反应①和②都不是可逆反应，D 项错误。 答案：A 10．解析：A 项，Na2SiO3 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②CO2 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 SiO2，SiO2 是氧化物 不是盐。 答案：D 11．解析：由转化关系图可知，碳酸分解生成二氧化碳，二氧化碳与水反应生成碳酸， 故 X 是二氧化碳，碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，C 与少量氧气反应生成 CO，CO 与氧气反应生成二氧化碳，碳酸钙分解生成二氧化碳和 CaO，CaO 与二氧化碳反应生成碳 酸钙。 答案：C 12．解析：SiO2 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 13．解析：该方法中高温反应炉分离出 CO2，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 NaHCO3，加入 CaO 后生成 CaCO3 和 NaOH，通过过滤的方法即可分离，③错；捕捉到的 CO2 可与 H2 反应 制备甲醇：CO2＋3H2 ――→ 一定条件 CH3OH＋H2O，④对。 答案：D 14．解析：CO2 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：C 15．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：B 16．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。③Si3N4 与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将 硅块中的 Fe、Cu 杂质溶解而除去。 答案：(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl (2)①除去原料气中的氧气 除去水蒸气 ②这是放热反应，防止局部过热导致硅熔化 熔合成团，阻碍与 N2 的充分接触 ③硝酸