2025版高三化学一轮复习第四章第一节碳硅及无机非金属材料课时训练含解析新人教版

PAGEPAGE8碳、硅及无机非金属材料一、选择题1．(2024·南阳模拟)下列叙述正确的是()A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能干脆转化为电能B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒C．SiO2可用于制造光导纤维和半导体D．SiO2和H2O反应可干脆制备H2SiO3答案：A2．(2025届甘肃省兰州市第一中学高三考前最终冲刺模拟)工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法不正确的是()A．在铝土矿制备较高纯度Al的过程中常用到NaOH溶液、CO2气体、冰晶石B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C．在制粗硅时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2∶1D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、FeO均是还原产物答案：D解析：A、用铝土矿制备较高纯度的Al，首先用NaOH溶液将铝土矿中的氧化铝溶解转化，然后过滤、向滤液中通入CO2气体把偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再过滤氢氧化铝，接着加热氢氧化铝让其分解为氧化铝，最终用冰晶石做助熔剂，电解溶化的氧化铝得到铝，所以A正确；B、石英的主要成分是二氧化硅，它属于酸性氧化物不与盐酸反应。玻璃的主要成分由二氧化硅、硅酸钠、硅酸钙，组成中有盐故被称为硅酸盐产品，它也不能与盐酸反应，试验室常常用玻璃瓶盛放盐酸，所以B不正确；C.在制粗硅时，发生反应SiO2＋2C＝Si＋2CO，被氧化的物质C与被还原的物质SiO2的物质的量之比为2∶1，C是正确的；D.黄铜矿(CuFeS2)与O2反应，铜由＋2价降为＋1价被还原得到Cu2S、氧由0价降至－2得到FeO，所以Cu2S、FeO均是还原产物，D正确。3．二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对①～⑤反应中SiO2所表现的化学性质或作用进行推断，其中正确的是()①SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O②SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑③SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O④Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑⑤SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up17(高温))SiC＋2CO↑a．反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃b．反应②中SiO2表现出氧化性c．反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性d．反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐的道理e．反应⑤中SiO2未参与氧化还原反应A．ace B．bdeC．cde D．ab答案：B解析：选B。通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，与之对应的反应是③，因此a、c推断错误；反应②是一个置换反应，其中二氧化硅被还原，表现出氧化性，b推断正确；反应④是一个复分解反应，用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d推断正确；反应⑤中碳的化合价由0价变为－4和＋2，硅的化合价和氧的化合价都没有变更，因此二氧化硅没有参与氧化还原反应，e推断也正确。4．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Si3N4B．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SiO2D．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：选D。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，一个硅原子与四周4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。5．标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))与c(HCOeq\o\al(－,3))的比值为(不考虑COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．1∶3答案：B解析：选B。n(CO2)＝eq\f(33.6L,22.4mol·L－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol，eq\f(nNaOH,nCO2)＝eq\f(0.200mol,0.150mol)＝eq\f(4,3)，，即1<eq\f(nNaOH,nCO2)<2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))eq\f(cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))＝eq\f(1,2)。6．(2025届山西省吕梁市高三上学期第一次阶段性测试)下列叙述正确的是()①久置于空气中的氢氧化钠溶液，加足量盐酸时有气体产生②ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒③SiO2和CO2都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，但不能与任何酸反应④玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品⑤氢氧化铁胶体与氯化铁溶液分别蒸干灼烧得相同的物质A．①⑤ B．①②④C．①② D．①②④⑤答案：A解析：①久置于空气中的氢氧化钠溶液，会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，加足量盐酸时有气体产生，故正确；②ClO2具有氧化性，可用于自来水的杀菌消毒，故错误；③SiO2和CO2都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应，二氧化碳不能与任何酸反应，但二氧化硅能与氢氟酸反应，故错误；④玻璃、水泥都是硅酸盐制品，但水晶项链的主要成分为二氧化硅，不属于硅酸盐产品，故错误；⑤氢氧化铁胶体与氯化铁溶液分别蒸干灼烧得相同的物质，故正确；7．(2025届山西省晋城市高三上学期第一次模拟考试)A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种短周期主族元素R,它们能发生如图所示的转化关系，已知A、B、D、E四种物质均难溶于水，单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氢气。下列说法正确的是()A．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氢氟酸C．反应④的离子方程式为：2R＋2OH－＋2H2O＝2ROeq\o\al(－,2)＋3H2↑D．化合物C的溶液与反应①产生的气体能够发生化学反应答案：B解析：单质R能与NaOH溶液反应生成盐和氯气，常见的是Al和Si，由图中转化关系可知，若R是Al，则C应为NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl和AlCl3的混合溶液，不能生成难溶物，所以R是Si，再高温下能与焦炭和石灰石反应，说明A是SiO2，依据图中转化关系可推知，B为CaSiO3、D为SiC为Na2SiO3、E为H2SiO3。A.反应①的化学方程式为：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(高温))Si＋2CO↑，由方程式可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故A错误；B.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，故B正确；C.反应④的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O＝SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，故C错误；D.反应①产生的气体是CO，Na2SiO3溶液与CO不反应，故D错误；答案选B。8．(2025届东北三省三校(哈师大附中、东北师大附中、辽宁省试验中学)高三第一次模拟考试)下列说法不正确的是()A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能干脆转化成电能答案：D解析：A.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃，A正确；B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，B正确；C.氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，C正确；D.硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能干脆转化成电能，不是石英，D错误，答案选D。9．下列说法中，不正确的是()A．SiO2是酸性氧化物，但不与水反应B．泡花碱属于盐类C．明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒D．玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料答案：C解析：选C。Na2SiO3俗称泡花碱，B项正确；明矾只能净水不能消毒，C项错误。二、非选择题10．(2025届江西省新余市第一中学高三毕业班第四次模拟考试)某试验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O＝CO2＋2HCl＋Pd(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。(1)试验时要通入足够长时间的N2，其缘由是___________________________。(2)装置B的作用是__________________________________________。(3)装置C、D中所盛试剂分别为________、________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为___________________________________________________________________。(4)该装置的缺点是_______________________________________________。(5)设计试验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_________________________。答案：(1)要用氮气将装置中的空气排尽，避开空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对试验产生干扰(2)作平安瓶，防止倒吸(3)澄清石灰水PdCl2溶液3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO2↑＋2CO↑＋3Si(4)没有尾气处理装置将CO汲取(5)向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸解析：(1)碳与二氧化碳反应要在高温下进行，高温下，碳与空气中氧气也能反应，所以试验时要将装置中的空气排尽，所以试验时要通入足够长的时间的N2，故答案为：要用氮气将装置中的空气排尽，避开空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气对试验产生干扰；(2)依据装置图可知，B装置可以作平安瓶，防止倒吸，故答案为：作平安瓶，防止倒吸；(3)依据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，依据元素守恒可知化学方程式为3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO2＋2CO＋3Si，故答案为：澄清石灰水；PdCl2溶液；3SiO2＋4Ceq\o(=,\s\up17(高温))2CO2＋2CO＋3Si；(4)一氧化碳有毒，有能排放到空气中，而该装置没有尾气汲取装置将CO汲取，故答案为：没有尾气汲取装置将CO汲取；(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO2气体先通过饱和的碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3＝Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性H2CO3＞H2SiO3，故答案为：向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，溶液变浑浊，证明碳酸酸性大于硅酸。11．氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路途如下图所示：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up17(焦炭/高温),\s\do15(①))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up17(Cl2/723～773K),\s\do15(②))eq\x(SiCl4粗)eq\o(→,\s\up17(精馏),\s\do15(③))eq\x(SiCl4精)eq\o(→,\s\up17(NH3),\s\do15(④))eq\x(SiNH24)eq\o(→,\s\up17(高温),\s\do15(⑤))eq\x(氮化硅)其中－NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题。(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其缘由：__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)图示①～⑤的变更中，属于氧化还原反应的是_________________。(3)SiCl4在潮湿的空气中猛烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为______________________________________________________________________________________________________。(4)在反应⑤中，3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体，则氮化硅的化学式为______________________________________。(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在肯定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式______________________________________________________________________________________。答案：(1)SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)SiCl4＋3H2O＝4HCl↑＋H2SiO3↓(4)Si3N4(5)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(→,\s\up17(高温))Si3N4＋12HCl解析：石英砂不能与碱性物质共同存放的实质是SiO2与碱性物质可以发生反应。反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单质与Cl2反应，也是氧化还原反应。SiCl4水解可以看作Si结合四个OH－生成H4SiO4，H4SiO4不稳定失水生成H2SiO3，Cl－结合H＋生成HCl。氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒求得。结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。12．(2025届河南省天一大联考高三阶段性测试)天宫二号空间试验室已于2024年9月15日22时04分在酒泉卫星放射中心放射胜利。请回答下列问题：(1)耐辐照石英玻璃是航天器姿态限制系