2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第4章 第11讲 碳及无机非金属材料

2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第4章 第11讲 碳及无机非金属材料

www.ks5u.com 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。‎ ‎1．(2020·洛阳模拟)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 答案　D ‎2．宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　)‎ A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料 C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物 D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸 答案　C 解析　不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变，故A正确；瓷器是由黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。‎ ‎3．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化为电能的常用材料 B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C．石英玻璃和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 答案　A 解析　硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料，A项正确；粗硅制备单晶硅的过程：粗硅首先与氯气发生氧化还原反应生成四氯化硅，四氯化硅再与氢气发生氧化还原反应生成纯硅，B 项错误；石英玻璃不是硅酸盐制品，是二氧化硅制品，C项错误；盐酸不与硅反应，D项错误。‎ ‎4．常温下，下列各组物质不发生反应的是(　　)‎ ‎①硅与NaOH溶液　②硅与盐酸　③硅与氢氟酸　④二氧化硅与碳酸钠　⑤二氧化硅与NaOH溶液　⑥二氧化硅与浓硝酸 A．①②④ B．③④⑥‎ C．②⑤⑥ D．②④⑥‎ 答案　D 解析　常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。‎ ‎5．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)‎ A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4‎ B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2‎ D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2‎ 答案　D 解析　A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。‎ ‎6．(2020·许昌联考)近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是(　　)‎ A．Si24是一种新型化合物 B．Si24是硅的一种同素异形体 C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气 D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同 答案　B 解析　该物质是一种单质而不是化合物，故A错误；Si24是单质，与硅单质属于同素异形体，故B正确；硅的性质稳定，不与稀硫酸反应，故C错误；硅太阳能电池供电原理是将太阳能转化为电能，而原电池供电原理是将化学能转化为电能，因此两者原理不同，故D错误。‎ ‎7．(2019·宁波期末)最简单常见的碳氧化物包括一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。除了这两种为人熟知的无机物，碳与氧其实还能构成许多稳定或不稳定的碳氧化物，例如二氧化三碳(C3O2)、三氧化碳(CO3)、乙二酸酐(C2O3)等。下列说法不正确的是(　　)‎ A．按照有机化合物不饱和度的计算方式，CO2中有两个不饱和度 B．CO具有还原性，能够还原氧化铜 C．C3O2的结构式为O==C==C==C==O D．CO2是一种常见的酸酐，CO和C2O3则不是 答案　D 解析　二氧化碳含两个碳氧双键，按照有机化合物不饱和度的计算方式，CO2中有两个不饱和度，故A正确；二氧化三碳中所有原子最外层均达到8电子稳定结构，则其结构式为：O==C==C==C==O，其电子式为故C正确；CO2是一种常见的酸酐，C2O3是乙二酸酐，CO不是酸酐，故D错误。‎ ‎8．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，下列关于其有利因素的说法中，不正确的是(　　)‎ A．硅燃烧的产物对环境产生的污染，容易得到有效控制 B．由Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)　ΔH＝－858.6 kJ·mol－1可知，硅燃烧放出的热量多 C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅 D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一 答案　C 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。‎ ‎9．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)‎ 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＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生 C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D．虽然SiO2能与HF、NaOH反应，但SiO2不是两性氧化物 答案　D 解析　反应②是在高温下进行的，CO2为气体，逸出可使平衡正向移动，促使反应继续进行，B项错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C项错误。‎ ‎10．科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4===SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是(　　)‎ A．SiC和SiO2中Si元素的化合价不同 B．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物 C．SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应 D．一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力 答案　AB 解析　SiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4价，A项错误；SiC是还原产物，NaCl是氧化产物，B项错误；SiO2制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl4需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其他物质接触，比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。‎ ‎11．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”‎ 材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：‎ SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑‎ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3‎ 答案　A 解析　二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A错误；步骤①中Si的化合价降低4，故每生成1 mol Si转移电子 4 mol，故B正确；高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，故C正确；沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确。‎ ‎12．(2018·瑶海区一模)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 答案　C 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。‎ 三、非选择题 ‎13．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳质量的90%以上。‎ ‎(1)下列物质不属于硅酸盐的是________(填字母)。‎ A．陶瓷 B．玻璃 C．水泥 D．生石灰 ‎(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为____________________，工艺师常用__________________________(填物质名称)来雕刻玻璃。‎ ‎(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。‎ A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚 ‎(4)工业上常利用反应：2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是________________________________________________________________________‎ ‎(填化学式，下同)，氧化剂是____________________。‎ 答案　(1)D ‎(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸 ‎(3)防火剂　D ‎(4)C　SiO2‎ 解析　(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si元素，不属于硅酸盐。‎ ‎(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。‎ ‎(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，不能用以上材料的坩埚熔融纯碱。‎ ‎(4)题给反应中C被氧化，SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。‎ ‎14．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展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的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，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。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：‎ ‎①净化N2和H2时，铜屑的作用是___________________，硅胶的作用是________________。‎ ‎②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)　ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________；体系中要通入适量的氢气是为了________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③X可能是__________________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。‎ ‎(3)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：‎ ‎①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是_____________________________________________________________。‎ 答案　(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl ‎(2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气 ‎②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)‎ ‎③硝酸 ‎(3)①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑‎ ‎②5∶1‎ 解析　(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。(3)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。②反应生成1 mol纯硅需补充HCl(－3) mol，需补充H2(－1) mol，补充HCl与H2的物质的量之比为5∶1。‎