2025届高三化学二轮复习+++碳、硅和无机非金属材料

碳、硅和无机非金属材料选择题只有1个选项符合题意1.（2023·苏锡常镇四市二调）祝融号火星车主体部件采用新型铝基碳化硅材料制造。铝基碳化硅材料属于（）A.金属材料 B.无机非金属材料C.有机合成材料 D.复合材料2.下列物质转化正确的是（）A.Sieq\o(→,\s\up7(NaOH))SiO2eq\o(→,\s\up7(NaOH))Na2SiO3eq\o(→,\s\up7(HCl))H2SiO3B.Sieq\o(→,\s\up7(点燃))SiO2eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SiO3C.H2SiO3eq\o(→,\s\up7(△))SiO2eq\o(→,\s\up7(HCl（aq）))SiCl4D.石英砂eq\o(→,\s\up12(焦炭),\s\do4(高温))粗硅eq\o(→,\s\up12(Cl2),\s\do4(高温))SiCl4eq\o(→,\s\up7(H2))高纯度硅3.下列叙述正确的是（）A.CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B.因为CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂D.SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物4.海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是（）A.海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能B.钙化释放CO2的离子方程式：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2OC.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等D.光合作用，每生成0.1mol（CH2O）x转移电子数为4NA（NA表示阿伏加德罗常数）5.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、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6.（2022·南京、盐城二模）氮化硅（Si3N4）是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气（含N2和少量O2）制备Si3N4的操作流程如下（粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物）：下列叙述不正确的是（）A.“还原”主要被氧化为CO2B.“高温氮化”反应的化学方程式为3Si＋2N2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉D.“稀酸Y”可选用稀硝酸7.《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（）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8.多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池等的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示；下列说法错误的是（）A.Y、Z分别为H2、Cl2B.制取粗硅时焦炭与石英发生副反应生成碳化硅，该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2C.SiHCl3极易水解，产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅为＋2价D.多晶硅是硅的一种同素异形体9.（2023·昆明西山区期末改编）水玻璃（Na2SiO3溶液）是一种重要的工业原料。下图是用稻壳灰（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.操作A与操作B完全相同B.该流程中硅元素的化合价发生改变C.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D.反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O10.（2023·邢台卓越联盟月考）二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。回答下面问题：（1）碳元素和硅元素都位于周期表的族，非金属性较强的是（填元素符号）。工业上制备粗硅的反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱（填“是”或“否”）。利用上述转化关系，再写出一种能比较碳和硅元素的非金属性强弱的方程式_____________________________________________________________。（2）光导纤维是一种良好的通讯材料，其成分是（填化学式），高纯硅是制造半导体芯片的基础原材料，由上述转化关系可知，工业上利用氢气制备高纯硅的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因_______________________________________________________________________________________________（用化学方程式表示，下同），利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）制玻璃的原材料是石英（SiO2）、纯碱（Na2CO3）和大理石（CaCO3），写出制玻璃时发生反应的化学方程式____________________________、_________________________。SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于（填“离子”或“共价”）化合物。11.高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图：已知：①流化床反应器内的主反应：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2；②还原炉内的主反应：SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl；③SiHCl3极易水解：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl。回答下列问题：（1）石英砂的主要成分为SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是（填字母）。A.Al B.Al2O3C.CuO D.NaHCO3SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为________________________________________________________________________。（2）电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为__________________________________。若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为。（3）整个操作流程都需隔绝空气，原因是______________________________________（答出两条即可）。（4）流化床反应器中除SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物（如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等），可以用蒸馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。（5）上述操作流程中可以循环利用的物质是。12.某混合气体可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成，为确定其组成，在老师的指导下，化学实验小组的同学对该混合气体的组成进行了如图的探究实验：[查阅资料]脱氧剂（还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气）。[实验设计]用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。[实验步骤]①检查装置气密性；②先通入一定量的氮气之后；③再通入该混合气体，点燃酒精灯。[实验现象]步骤③实验过程中，A装置中无明显现象，B和F装置均出现白色沉淀，E装置中黑色粉末变成了红色。[实验结论]（1）该混合气体由组成。[实验反思]（2）B、C装置的作用分别是_________________________、______________________。（3）步骤②先通入一定量氮气的目的是_______________________________________。（4）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为__________________________________。（5）F中需要处理的尾气主要成分是__________，具体处理方法可以是________________________________________________________________________。碳、硅和无机非金属材料1.D[铝基碳化硅材料是由铝和碳化硅复合而成的材料，属于复合材料。]2.D[硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，A错误；二氧化硅不溶于水，且不与水反应，B错误；二氧化硅与盐酸不反应，C错误。]3.C[CO2的熔、沸点低，可溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者都是酸性氧化物，和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体，脱离反应体系，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3弱，B错；SiO2和HF反应是SiO2的特殊性质，生成物不是盐类，不能说明SiO2是两性氧化物，D错。]4.D[题图中CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化钙发生2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，生成CaCO3沉淀，钙化同时释放CO2，再经光合作用，形成有机物参与海洋碳循环。A.CO2经光合作用形成有机物参与海洋碳循环，过程中能将太阳能转化为化学能，故A正确；B.钙化生成CaCO3沉淀同时释放CO2的离子方程式：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，故B正确；C.温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等，故C正确；D.光合作用，碳由＋4价降为0价，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为0.4xNA，故D错误。]5.D[石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯含有氢元素，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，所以它具有一定的亲水性，D正确。]6.A[A.焦炭与石英砂发生反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，焦炭被氧化成CO，不是CO2，故A说法错误；B.“高温氮化”是Si与氮气反应，其反应方程式为3Si＋2N2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4，故B说法正确；C.原料气中含有N2和少量的O2，氧气能与Cu反应生成CuO，N2不与Cu反应，操作X可以得到纯净氮气，故C说法正确；D.粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu与稀硝酸反应，得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2，稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu，故D说法正确。]7.C[由题目的“择取无沙黏土而为之”，说明黏土是制砖瓦和水泥的主要原料，选项A正确；“燃薪举火”是提供高温的环境，使黏土发生复杂的物理化学变化，选项B正确；沙子的主要成分为二氧化硅，选项C错误；黏土中有一定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价铁，形成青瓦，选项D正确。]8.C[电解饱和食盐水得到NaOH、H2和Cl2、Y和Z在点燃的条件下能够发生反应，即X为NaOH，根据题给流程图可知，SiHCl3被还原成Si，即Y为H2，Z为Cl2，A说法正确；焦炭和石英发生的副反应为SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑，由方程式可知，焦炭既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2，B说法正确；SiHCl3水解的产物是H2SiO3、H2和HCl，推断出SiHCl3中H为-1价，则Si的化合价为＋4价，C说法错误；多晶硅为单质，是硅的一种同素异形体，D说法正确。]9.C[A.操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，故A错误；B.二氧化硅中硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，故B错误；C.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，故C正确；D.反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，不属于复分解反应，故D错误。]10.(1)ⅣAC否Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓(2)SiO2SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl(3)2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2OSiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(4)Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑共价解析(1)C与Si属于同一主族，C与Si的最外层电子数都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族从上至下，元素的非金属性逐渐减弱，所以非金属性C>Si；工业上制备粗硅的反应不能比较出碳和硅元素的非金属性强弱，因为该反应产生的CO是气体，CO离开体系后，反应持续正向进行；将CO2通入硅酸盐溶液中，可制取出比碳酸酸性还弱的硅酸，就可证明非金属性C>Si，其反应方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓；(2)SiO2可用来制作光导纤维；工业上利用氢气和四氯化硅来制备高纯硅，其化学方程式为SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl；(3)玻璃中的成分SiO2能和NaOH发生反应，产生具有黏性的硅酸钠，玻璃塞粘在瓶口不能被打开，其反应原理是2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O；SiO2能和酸反应的只有HF，其反应方程式为SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O；(4)SiO2能和Na2CO3反应产生Na2SiO3，也能和CaCO3反应产生CaSiO3，其反应方程式分别为Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑；SiC是两种不同的非金属元素用共价键构成的共价化合物。11.(1)BD(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑1∶2(3)防止SiHCl3发生水解；防止硅被氧化；防止氢气与氧气反应而发生爆炸(任写两条即可)(4)各组分沸点相差较大(5)H2、HCl解析(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，故A不符合题意；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和水，故B符合题意；氧化铜与氢氧化钠溶液不反应，故C不符合题意；碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故D符合题意。SiO2能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸为HF，HF属于共价化合物，其电子式为H∶F,∶。(2)二氧化硅与焦炭在高温条件下反应生成粗硅和CO：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，石英砂和焦炭生成SiC的反应为SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑，C元素化合