2025届高考化学一轮复习第四章非金属及其重要化合物第9讲碳硅及其重要化合物练习含解析新人教版VIP

PAGEPAGE8第9讲碳、硅及其重要化合物A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1．(2024·山东青岛高三检测)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(B)A．SiC和SiO2中Si元素的化合价相同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实力[解析]SiC和SiO2中Si元素的化合价均为＋4，A项正确，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实力，D项正确。2．(2024·课标Ⅱ，9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是(C)A．海水酸化能引起HCOeq\o\al(－,3)浓度增大、COeq\o\al(2－,3)浓度减小B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁削减C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)D．运用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境[解析]海水酸化会引起H＋浓度增大，H＋与COeq\o\al(2－,3)结合生成HCOeq\o\al(－,3)，故HCOeq\o\al(－,3)浓度增大、COeq\o\al(2－,3)浓度减小；海水酸化会使COeq\o\al(2－,3)浓度减小，平衡CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)朝着CaCO3溶解的方向移动，导致珊瑚礁削减；CO2引起海水酸化的原理是CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)；运用太阳能、氢能等新能源可削减二氧化碳的排放，可改善珊瑚的生存环境。故选C。3．(2024·广西高三检测)SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是(C)A．图中全部反应都不属于氧化还原反应B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙D．一般玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高[解析]图中SiO2与CaO、CaCO3、Na2CO3的反应不属于氧化还原反应，SiO2与C、Si与Cl2、SiCl4与H2的反应属于氧化还原反应，A错误；光导纤维的主要成分是SiO2而不是硅酸盐，B错误；玻璃没有固定的熔点，D错误。4．(2024·湖北武汉模拟)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：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变更D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O[解析]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，A正确；操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4，硅酸钠中，硅元素的化合价是＋4，所以该流程中硅元素的化合价没有发生变更，C错误；由复分解反应的概念可知，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O不属于复分解反应，D错误。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5．(2024·山东烟台检测)光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)反应Ⅰ的化学方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，氧化剂为SiO2(填化学式)。(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：组分名称SiCl4SiHCl3SiH2Cl2HClBCl3PCl3质量分数0.5450.4050.04620.00030.001930.00157沸点/℃57.631.88.2－8512.575.5图中“操作X”的名称为精馏(或蒸馏)；PCl3的电子式为。(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为制取盐酸(或其他合理答案)；反应Ⅳ的化学方程式为3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl。[解析](1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，反应方程式为SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，依据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。(2)依据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采纳精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4，PCl3是共价化合物，最外层都满意8电子稳定结构，其电子式为。(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3eq\o(=,\s\up7(1400℃))Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。6．(2024·山东滨州高三检测)从“南澳一号”沉船中发觉了大量宋代精致瓷器，体现了绚丽的中华文明。青花瓷胎体的原料——高岭土[Al2Si2O5(OH)x]可掺进瓷石制胎，青花瓷釉料的成分主要是钾长石(KAlSi3O8)，在1300℃左右一次烧成的釉可形成精致的青花瓷。(1)下列说法正确的是CD(填序号)。A．高岭土化学式中x＝2B．钾长石能完全溶解在盐酸中形成澄清的溶液C．烧制青花瓷过程中发生了困难的物理变更和化学变更D．青花瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐产品(2)在“南澳一号”考古过程中，需用高纯度SiO2制造的光纤。下图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铝等杂质)制备二氧化硅粗产品的工艺流程。①洗涤石英砂的目的是除去石英砂中的NaCl杂质。②二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。③在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是增大反应物之间的接触面积，从而增大反应速率，提高生产效率。④工业上常用纯净石英砂与C在高温下发生反应制备粗硅，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1︰1。下列说法正确的是B(填序号)。A．SiC是一种传统的无机非金属材料B．制造粗硅时的反应为2SiO2＋5Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋SiC＋4CO↑C．在以上流程中，将盐酸改为NaOH溶液，也可达到目的D．纯净的SiO2只能用于制造光导纤维[解析](1)选项A，依据化合物中各元素的正、负化合价代数和等于零的原则，可得(＋3)×2＋(＋4)×2＋(－2)×5＋(－1)×x＝0，解得x＝4，A错；选项B，钾长石与盐酸反应后不能形成澄清的溶液，B错；选项C，依据陶瓷的制作过程可推想出烧制青花瓷的过程中发生了困难的物理变更和化学变更，C正确；选项D，青花瓷，玻璃、水泥都属于硅酸盐产品，D正确。(2)①石英砂中含有易溶于水的NaCl杂质，洗涤石英砂可使NaCl与SiO2分别。②SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，据此可写出相应的离子方程式。③将洗净的石英砂研磨成粉末后能增大反应物的表面积，从而增大反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。④选项A，SiC是一种新型无机非金属材料。选项B，粗硅中含有SiC，其中Si和SiC的物质的量之比为1︰1，依据元素的原子个数守恒和得失电子守恒，可将题述信息转化为如下反应：2SiO2＋5Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋SiC＋4CO↑。选项C，因SiO2、Al2O3都能溶解在NaOH溶液中，无法实现二者的分别。选项D，纯净的SiO2还可用于制造光学玻璃等，正确答案为B。B组实力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1．(2024·山东，4)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是(C)A．键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相像的共价晶体，因此具有很高的硬度C．SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p－pπ键[解析]A项，分子内的键能越大，键长越短，分子越稳定，正确；B项，SiC共价晶体内只存在强度很大的C—Si共价键，并且原子之间形成稳定的空间立体网状结构，故硬度很高，正确；C项，非金属性C>Si，则键能C—H>Si—H，键长Si—H>C—H，稳定性CH4>SiH4，气态氢化物稳定性越强，其还原性越弱，故还原性SiH4>CH4，错误；D项，Si原子半径较大，p轨道电子云肩并肩重叠程度小，很难形成p－pπ键，正确。2．(2024·山东临沂模拟改编)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。试验装置如图所示：下列说法正确的是(D)A．试验起先时，先点燃酒精灯，后打开活塞KB．b、c、f中试剂依次为氢氧化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液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]依据题意分析可知装置图中各个装置的作用分别是a装置是二氧化碳气体发生装置，生成的二氧化碳气体含有氯化氢和水蒸气，通过b中饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，通过装置c中浓硫酸除去水蒸气，通过d加热和锌发生反应，生成的气体通过装置e分别二氧化碳和一氧化碳，一氧化碳进入装置f中的银氨溶液产生黑色固体，验证一氧化碳的存在。试验起先时，装置内含有空气，若先点燃酒精灯，锌与空气反应产生ZnO，无法使CO2与Zn反应，所以应当先打开活塞K，使CO2充溢整个装置后再点燃酒精灯，A错误；b中饱和碳酸氢钠溶液用来除去HCl，c中浓硫酸用来干燥CO2气体；f中试剂为银氨溶液，验证一氧化碳的存在，B错误；装置e的作用是分别二氧化碳与一氧化碳的混合气体，C错误；由于在试验室中是用稀盐酸与Zn粒反应制取氢气，反应不须要加热，因此也可以运用启普发生器制取，然后用饱和食盐水或水除HCl杂质，用浓硫酸干燥氢气，再通过盛有CuO的硬质玻璃管来验证H2的还原性，e作平安瓶，可以防止倒吸现象的发生，氢气是可燃性气体，在排放前要进行尾气处理，D正确。3．(2024·天津高三检测)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(制备流程如图所示)。下列说法正确的是(B)A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞C．硅胶吸水后不能重复运用D．图中所示转化反应都是氧化还原反应[解析]二氧化硅与NaOH反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，生成了盐和水，SiO2只能与HF反应，即只能与特别酸反应，与其他酸不反应，所以二氧化硅不是两性氧化物，故A错误；Na2CO3溶液呈碱性，二氧化硅能与碱反应生成具有黏合性的硅酸钠，使玻璃塞无法打开，故B正确；硅胶吸附水分后，可通过热脱附方式将水分除去重复运用，故C错误；图中二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠、碳酸钠的反应，硅酸钠与盐酸的反应，硅酸的分解反应，这些反应中元素的化合价都没有发生变更，属于非氧化还原反应，故D错误。4．(2024·北京十中月考)我国化学家侯德榜创立了闻名的“侯氏制碱法”(流程图如图所示)，促进了世界制碱技术的发展。下列有关说法正确的是(D)A．沉淀池中的反应物共含有五种元素B．过滤得到的“母液”中肯定只含有两种溶质C．图中X可能是氨气D．通入氨气的作用是使溶液呈碱性，促进二氧化碳的汲取，更多地析出沉淀[解析]沉淀池中的反应物是氯化钠、氨气、二氧化碳和水，所以含有Na、Cl、N、H、C、O六种元素，故A项错误；过滤得到的“母液”中含有的溶质有碳酸氢钠、氯化铵，还可能含有过量的氯化钠，故B项错误；碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，所以X是二氧化碳，故C项错误；氨气的水溶液显碱性，能更好地汲取二氧化碳，更多地析出沉淀，故D项正确。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5．(2024·广西高三检测)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有肯定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。试验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，以氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋，还可运用H2O2代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF=SiF4↑＋3H2O)。(3)加氨水过程中加热的目的是防止胶体生成，易沉淀分别。沉淀B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3(写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀硫酸处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnOeq\o\al(－,4)＋H＋＋H2C2O4→Mn2＋＋CO2↑＋H2O。试验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L－1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为45.0%。[解析](1)在此过程中需将铁元素转化为Fe3＋，再通过调整pH4～5使其转化为Fe(OH)3而除去，所以加入硝酸的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，还可以用H2O2代替硝酸，不会产生其他杂质。(2)A为SiO2或H2SiO3，SiO2、H2SiO3均能与HF反应，反应的化学方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O或H2SiO3＋4HF=SiF4↑＋3H2O。(3)加热使得Fe3＋、Al3＋的水解平衡正向移动，促进Fe3＋、Al3＋的水解，能防止胶体生成，易沉淀分别，沉淀B的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)滴定反应的离子方程式为2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋＋5H2C2O4=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，由方程式可得关系式5Ca2＋～5H2C2O4～2MnOeq\o\al(－,4)52n0.0500×36×10－3moln＝4.5×10－3mol，所以m(Ca)＝4.5×10－3mol×40g·mol－1＝0.18g所以w(Ca2＋)＝eq\f(0.18g,0.400g)×100%＝45.0%。6．(2024·浙江高三检测)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建了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采纳化学气相沉积法，在H2的爱护下，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：3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl。(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1420℃，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，铜屑的作用是除去原料气中的氧气