2021届高考化学一轮复习课时作业10碳硅及其重要化合物含解析鲁科版

2021届高考化学一轮复习课时作业10碳硅及其重要化合物含解析鲁科版

课时作业10　碳、硅及其重要化合物 时间：45分钟 一、选择题 ‎1．(2020·福建厦门外国语学校月考)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之……凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中，燃薪举火……浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法。”下列说法错误的是(　C　)‎ A．“黏土”是制砖瓦和水泥的主要原料 B．“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化 C．沙子的主要成分为硅酸盐 D．泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 解析：沙子的主要成分为二氧化硅，C错误。‎ ‎2．(2020·无锡模拟)我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．SiO2与干冰的物理性质相似 B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应 C．工业上用SiO2制备粗硅 D．光纤主要成分是SiO2，具有导电性 解析：SiO2熔点高，硬度大，而CO2熔点低，常温下为气体，A项错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，B项错误；SiO2无导电性，D项错误。‎ ‎3．(2020·福建莆田一中期中)《厉害了，我的国》“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是(　C　)‎ A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“歼20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料 C．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 8‎ 解析：钢铁属于金属材料，A项错误；碳纤维的主要成分是单质碳，不是新型有机高分子材料，B项错误；新型无机非金属材料在性能上比传统无机非金属材料有了很大提高，高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，C项正确；“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是晶体硅，D项错误。‎ ‎4．(2020·四川绵阳二诊)化学在生产、生活中有着广泛的应用，下列物质性质与实际应用对应关系错误的是(　B　)‎ 选项 物质性质 实际应用 A 明矾溶于水能生成胶体 明矾用作净水剂 B SiO2熔点高、硬度大 SiO2作光导纤维 C 次氯酸盐具有强氧化性 漂粉精用于游泳池消毒 D Na2CO3溶液呈碱性 用热的纯碱溶液除去油污 解析：本题考查生活中常见物质的性质与应用，包括明矾净水、光导纤维、漂粉精和纯碱去油污。明矾溶于水电离产生铝离子，铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附性，能够用于净水，故A项正确；SiO2作光导纤维，是因为SiO2具有良好的光学特性，与其熔点高、硬度大无关，故B项错误；次氯酸根离子具有强氧化性，能够使蛋白质变性，可以用于杀菌消毒，故C项正确；Na2CO3为强碱弱酸盐，水解后溶液显碱性，加热会促进碳酸根离子水解，使溶液的碱性增强，油脂在碱性环境下水解生成可溶性高级脂肪酸盐和甘油，则可用热的纯碱溶液除去油污，故D项正确。‎ ‎5．(2020·河南洛阳月考)将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　A　)‎ A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3‎ C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2‎ 解析：本题考查反应条件及反应物的量对化学反应的影响。将足量CO2气体通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀和碳酸氢钠：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，NaHCO3、H2SiO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑、H2SiO3H2O＋SiO2，生成的Na2CO3和SiO2的物质的量之比为1∶1，二者在高温下充分反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以最后得到的固体物质是硅酸钠，A正确。‎ ‎6．(2020·福建南平一模)化学家Seidel 指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH－反应，生成SiO。下列有关说法正确的是(　D　)‎ A．原硅酸钠(Na4SiO4)能水解，且水解后呈碱性，故Na4SiO4为弱电解质 8‎ B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品 C．2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl说明Cl的非金属性强于Si D．半导体工业所说的“从沙滩到用户”是指将二氧化硅制成晶体硅 解析：原硅酸钠(Na4SiO4)是强电解质，A项错误；石英玻璃的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐产品，B项错误；HCl不是Cl的最高价氧化物对应的水化物，无法通过盐酸与硅酸钠的反应比较Cl、Si的非金属性强弱，C项错误。‎ ‎7．(2020·广西南宁联考)下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是(　A　)‎ A．CO2、SiO2对应的含氧酸分别是H2CO3、H2SiO3‎ B．常温下CO2和SiO2均能与Na2CO3溶液反应 C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物 D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的 解析：CO2、SiO2均为酸性氧化物，对应的酸分别是H2CO3、H2SiO3；CO2与Na2CO3溶液在常温下发生反应，但SiO2只有在高温条件下才与Na2CO3固体发生反应；CO2由分子构成，SiO2由硅、氧原子按1∶2比例构成。故正确答案为A。‎ ‎8．(2020·聊城模拟)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(　D　)‎ A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯 B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水 C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种 D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的 解析：由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。‎ ‎9．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程：‎ 8‎ 下列说法正确的是(　A　)‎ A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B．操作A与操作B完全相同 C．该流程中硅元素的化合价发生改变 D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析：A项，稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，SiO2中，硅元素的化合价是＋4价，Na2SiO3中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，错误。‎ ‎10．(2020·陕西西安第一中学月考)将足量的CO2不断通入NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系为下图中的(　C　)‎ 解析：反应依次为CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O、CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2＋2NaAlO2＋3H2O===Na2CO3＋2Al(OH)3↓、CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3、CO2＋BaCO3＋H2O===Ba(HCO3)2。‎ ‎11．(2020·山东济南联考)某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO，已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示：‎ 下列说法正确的是(　D　)‎ A．实验开始时，先点燃酒精灯，后打开活塞K B．b、c、f中试剂依次为氢氧化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液 8‎ C．装置e的作用是收集一氧化碳气体 D．用上述装置(另择试剂)可以制备氢气并探究其还原性 解析：实验开始时，需先打开活塞K，利用a中反应产生的CO2排尽装置内空气，避免点燃酒精灯时装置中的空气与锌粉反应，A项错误；a中制得的CO2中含有HCl和水蒸气，用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，B项错误；装置e作安全瓶，作用是防止装置f中的液体倒吸到硬质玻璃管中，C项错误；a装置适用于块状固体与液体反应，可以用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制备氢气，可将d装置中锌粒换成氧化铜来探究H2的还原性，D项正确。‎ 二、非选择题 ‎12．(2020·安徽蚌埠质检)1871年门捷列夫最早预言了类硅元素锗，1886年德国化学家文克勒发现和分离了锗元素，并以其祖国的名字命名为“Ge”。锗是重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。如图为工业上利用锗锌矿(主要成分为GeO2和ZnS)来制备高纯度锗的流程。‎ 已知：①丹宁是一种有机沉淀剂，可与四价锗络合形成沉淀；②GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低。‎ ‎ ‎ ‎(1)简述步骤①中提高酸浸效率的措施把矿石粉碎、加热、充分搅拌(任写两种，答案合理即可)(写两种)。‎ ‎(2)步骤②中操作A是过滤。‎ ‎(3)若在实验中进行步骤③，则步骤③中的物质在坩埚(填仪器名称)中焙烧。‎ ‎(4)步骤④不能用稀盐酸，原因可能是防止四价锗水解；防止GeO2不能充分反应；有利于GeCl4析出。‎ ‎(5)写出步骤⑤中发生反应的化学方程式GeCl4＋(2＋n)H2O===GeO2·nH2O＋4HCl。写出步骤⑦中发生反应的化学方程式 GeO2＋2H2Ge＋2H2O。‎ ‎(6)请写出一种证明步骤⑦反应完全的操作方法将反应后得到的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象产生则说明反应完全(其他合理方法亦可)。‎ 8‎ 解析：(1)提高酸浸效率，可以通过粉碎矿石(增大矿石与酸的接触面积)、适当提高温度，搅拌等措施实现。(2)根据流程图，可知经过操作A之后，得到了沉淀和滤液，所以操作A为过滤。(3)步骤③为焙烧，固体焙烧需要在坩埚中进行。(4)根据题给信息可知GeCl4易水解，而且在浓盐酸中溶解度低，能沉淀，易分离。如果用稀盐酸，GeCl4会水解，而且其在稀盐酸中的溶解度较大不利于析出，另外也无法确保GeO2完全反应生成GeCl4。(5)步骤⑤中GeCl4和纯水反应生成GeO2·nH2O，该反应为水解反应，反应的化学方程式为GeCl4＋(2＋n)H2O===GeO2·nH2O＋4HCl。步骤⑦中GeO2被H2还原得到Ge，反应的化学方程式为GeO2＋2H2Ge＋2H2O。(6)步骤⑦反应完全从Ge或者GeO2不易看出现象，可以从生成物水分析，通过检验气体中是否含水来验证是否反应完全，通常用无水硫酸铜检验水蒸气的存在，即将反应后得到的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象产生说明反应完全。‎ ‎13．(2020·江西南昌一模)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。‎ ‎(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的吸水性。‎ ‎(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 Si＋2HClSiH2Cl2。‎ ‎(3)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→(d)→(e)→(f)→(g)→(b)→(c)→(d)(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。‎ ‎(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为P2O5或CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中。‎ ‎(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和SiCl4、SiHCl3等。‎ ‎(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350 ℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260 ℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)(用化学方程式表示)。‎ 解析：‎ 8‎ ‎(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发出来，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。‎ ‎14．(2020·天津四校联考)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。‎ 相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；‎ ‎②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；‎ ‎③有关物质的物理常数如下表。‎ 物质 SiCl4‎ BCl3‎ AlCl3‎ FeCl3‎ PCl5‎ 沸点/℃‎ ‎57.7‎ ‎12.8‎ ‎－‎ ‎315‎ ‎－‎ 熔点/℃‎ ‎－70.0‎ ‎－107.2‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ 升华温度/℃‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎180‎ ‎300‎ ‎162‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出装置A中发生反应的离子方程式MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。‎ ‎(2)装置A中g管的作用是平衡压强，使液体顺利流下；装置C中的试剂是浓硫酸；装置E中的h瓶需要冷却的理由是产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集。‎ ‎(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是Al、P、Cl(填写元素符号)。‎ ‎(4)为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋，再用酸性KMnO4标准溶液进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，滴定前是否要滴加指示剂？否(填“是”或“否)，请说明理由KMnO4‎ 8‎ 溶液的紫红色可指示反应终点。‎ 解析：(1)装置A是氯气的发生装置，发生反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)g管能平衡装置内外压强，使液体顺利流下。四氯化硅遇水极易水解，所以和硅反应的氯气必须是干燥的，因此装置C中的试剂是浓硫酸，用来干燥氯气。产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集。(3)由于在高温条件下，硼、铝、磷、铁也能和氯气反应生成相应的氯化物，根据表中数据可知，精馏后的残留物中可能还含有的元素是Al、P、Cl。(4)由于酸性高锰酸钾溶液是紫红色的，可指示反应终点，所以不需要滴加指示剂。‎ 8‎