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2021高考化学一轮复习 第四章 非金属元素及其重要化合物 第13讲 碳、硅及其重要化合物课时作业

2021高考化学一轮复习 第四章 非金属元素及其重要化合物 第13讲 碳、硅及其重要化合物课时作业

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姓名：

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第13讲　碳、硅及其重要化合物
　　建议用时：40分钟　　　满分：100分
一、选择题(本题共8小题，每小题只有一个选项符合题意)
1．(2019·长春外国语学校高三期末考试)化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是(　　)
A．计算机芯片的材料是经提纯的二氧化硅
B．“地沟油”可以用来制肥皂和生物柴油
C．硅胶、生石灰、铁粉是食品包装中常用的干燥剂
D．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
答案　B
2．(高考组合题)下列有关硅及其化合物的叙述错误的是(　　)
A．(2017·北京高考)SO2通入Na2SiO3溶液产生胶状沉淀，证明酸性H2SO3>H2SiO3
B．(2017·江苏高考)SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维
C．(2016·全国卷Ⅲ)HF能与SiO2反应，可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
D．(2016·海南高考)石英砂可用于生产单晶硅
答案　B
解析　B项，前后无因果关系。
3．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　瓷器的原料主要是黏土，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，故C错误。
4．半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO2制取Si。制取过程中不涉及的化学反应是(　　)
A．2C＋SiO2Si＋2CO↑
B．SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
C．Si＋2Cl2SiCl4
D．SiCl4＋2H2Si＋4HCl
答案　B
解析　工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2粗硅SiCl4纯硅，该工艺流程中不涉及SiO2与NaOH溶液的反应。
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．硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2
答案　D
解析　正确的表示应该为Na2O·Fe2O3·3SiO2，故D错误。
6．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换为电能的常用材料
B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为氧化剂
D．硅能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应
答案　A
解析　由粗硅制备单晶硅的过程一般为SiSiCl4Si＋HCl，都是氧化还原反应，B错误；反应中Si的化合价升高，作还原剂，C错误；硅不能与盐酸反应，D错误。
7．(2019·高考名校联考信息优化卷)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，其相关转化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．SiO2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再生
D．图中所示转化反应都是氧化还原反应
答案　B
解析　SiO2是酸性氧化物，A项错误；硅胶吸水后可以再生，C项错误；SiO2与HF的反应、SiO2与NaOH的反应、Na2SiO3与HCl的反应、SiO2与Na2CO3的反应等均为非氧化还原反应，D项错误。
8．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是(　　)

答案　D
解析　CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
二、选择题(本题共4小题，每小题有一个或两个选项符合题意)
9．(2019·银川模拟)利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：

容器①中进行的反应①为Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应②为SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是(　　)
A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用
B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3
C．反应①中HCl作氧化剂
D．反应①和②均属于可逆反应
答案　AC
解析　从反应流程容易看出，HCl可循环使用，A正确；Si为固体，SiHCl3为液体，用过滤法分离，B错误；反应①中HCl作氧化剂，C正确；反应①和②都不是可逆反应，D错误。
10．甲气体可发生如下变化：
甲气体乙气体丙气体乙气体丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为(　　)
A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3
C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2
答案　C
解析　以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。
11．标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)(　　)
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．1∶3
答案　B
解析　n(CO2)＝＝0.150 mol，n(NaOH)＝0.200 L×1.00 mol·L－1＝0.200 mol，＝＝，即1<<2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则解得所以＝。
12．(2019·咸阳一模)《美国化学会志》报道了中国科学家以二氧化碳和钠在一定条件下反应制得金刚石，该反应的化学方程式为：3CO2＋4Na===2X＋C(金刚石)。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关此反应的叙述不正确的是(　　)
A．X的化学式为Na2CO3
B．在该反应中Na发生氧化反应，金刚石为还原产物
C．当有0.4 mol Na参加反应时，消耗的CO2的体积为6.72 L
D．当有3 mol CO2参加反应时，转移电子数目为12NA
答案　CD
解析　根据原子守恒配平该化学方程式：3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C(金刚石)，X为Na2CO3，A正确；该反应中Na作还原剂，发生氧化反应，CO2作氧化剂，发生还原反应，金刚石为还原产物，B正确；当0.4 mol Na参加反应时，标准状况下消耗的CO2的体积为6.72 L，C错误；该反应中转移4e－，当有3 mol CO2参加反应时，转移的电子数为4NA，D错误。
三、非选择题(本题共2小题)
13．(2019·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________性。
(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为________________________。
(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→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)(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________，后面装置C的作用为______________________________。
(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和________、________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________________________________(用化学方程式表示)。
答案　(1)吸水　(2)Si＋2HClSiH2Cl2
(3)d　e　f　g　b　c　d　
(4)P2O5或CaCl2　尾气处理和防止空气中的水进入B中　
(5)SiCl4　SiHCl3　
(6)SiH2Cl2＋2Cl2SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2SiHCl3＋HCl)
解析　(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．未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机。这类材料中研究较多的是化合物G。
(1)化合物G的相对分子质量为140，G中硅元素的质量分数为60%，另有元素Y。G可以由化合物E(含两种元素)与NH3反应而生成，同时产生HCl气体。请推断：
①化合物G的化学式为________。
②1 mol NH3和0.75 mol E恰好完全反应生成G和HCl，则化合物E的分子式为________。
(2)粉末状G能够与空气中的氧气和水作用，所得产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃的主要原料。与氧气反应所得的产物还有一种单质，与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物。请写出化合物G与水反应的化学方程式______________________________________。
(3)为了使化合物G能成为新一代汽车发动机材料，现采用常压下在G中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品叫“赛伦”，化学通式可表示为Si6－xAlxOxY8－x。在接近于1700 ℃时x的极限值约为4.0，在1400 ℃时x为2.0，以保持整个化合物呈电中性。试问：赛伦中Y元素的化合价为________。
答案　(1)①Si3N4　②SiCl4　(2)Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑　(3)－3
解析　(1)①1个G分子中Si的原子数为＝3，另一种元素不可能是氢，而是氮，氮的原子数为＝4，故G的化学式为Si3N4。②根据原子守恒可知E的分子式为SiCl4。
(2)由题意知Si3N4与H2O反应生成SiO2和NH3。
(3)Si为＋4价，Al为＋3价，O为－2价，当x＝4时代入得Y的化合价a：2×4＋4×3＋(－2)×4＋a×4＝0，a＝－3。