新教材適用2025版高考化學一輪總復習練案12第四章非金屬及其化合物第12講碳硅及其重要化合物無機非金屬材料

練案[12]第12講碳、硅及其重要化合物無機非金屬材料一、選擇題：本題共10小題，每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2024·山東威海模擬)我國四川廣漢的三星堆遺址距今已有3000～5000年歷史，2024年3月20日，三星堆遺址新出土了多達500多件重要文物，如黃金面具、絲綢“黑炭”、青銅神樹、陶瓷碎片等。下列有關敘述錯誤的是(B)A．考古利用eq\o\al(14,6)C測定文物的年頭，eq\o\al(14,6)C的中子數(shù)為8B．黃金面具、青銅神樹的成分均為純金屬C．絲綢轉化為“黑炭”的過程涉及化學改變D．三星堆中含有大量的陶瓷碎片，屬于無機非金屬材料[解析]eq\o\al(14,6)C的質子數(shù)為6、質量數(shù)為14，中子數(shù)為(14－6)＝8，故A正確；青銅神樹的成分為銅合金，故B錯誤；絲綢轉化為“黑炭”的過程中有新物質生成，屬于化學改變，故C正確；陶瓷碎片的主要成分是硅酸鹽，硅酸鹽屬于無機非金屬材料，故D正確。2．(2024·廣東模擬)新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成為物理、化學、材料科學探討的國際熱點課題。其結構模型如圖所示。下列有關說法正確的是(D)A．石墨烯是一種新型化合物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異形體D．氧化石墨烯具有肯定的親水性[解析]石墨烯是碳的單質，不是化合物，A錯誤；氧化石墨烯因為還含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯誤；由于氧化石墨烯結構中含有羥基和羧基等親水基團，所以具有肯定的親水性，D正確。3．(2024·福建福州模擬)海洋碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分，是影響全球氣候改變的關鍵限制環(huán)節(jié)。如圖為海洋中碳循環(huán)的簡潔原理圖。下列說法錯誤的是(D)A．海洋碳循環(huán)過程中能將太陽能轉化為化學能B．鈣化釋放CO2的離子方程式：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2OC．影響海洋碳循環(huán)的因素主要有海水的酸堿性、水溫、藻類生物的分布等D．光合作用，每生成0.1mol(CH2O)x轉移電子數(shù)為0.4NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)[解析]如圖CO2在弱堿性條件下轉化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化鈣發(fā)生2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，生成CaCO3沉淀鈣化同時釋放CO2，再經(jīng)光合作用，形成有機物參加海洋碳循環(huán)。CO2經(jīng)光合作用形成有機物參加海洋碳循環(huán)，過程中能將太陽能轉化為化學能，故A正確；鈣化生成CaCO3沉淀同時釋放CO2的離子方程式：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，故B正確；溫度高或酸性條件下，二氧化碳在水中溶解度小，影響海洋碳循環(huán)的因素主要有海水的酸堿性、水溫、藻類生物的分布等，故C正確；光合作用，碳由＋4價降為0價，每生成0.1mol(CH2O)x轉移電子數(shù)為0.4xNA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)，故D錯誤。4．(2024·山東濟南模擬)近年來我國取得讓世界矚目的科技成果，化學功不行沒。下列說法錯誤的是(B)A．“嫦娥五號”運載火箭用液氧液氫推動劑，產(chǎn)物對環(huán)境無污染B．“北斗系統(tǒng)”組網(wǎng)勝利，北斗芯片中的半導體材料為二氧化硅C．“天和核心艙”電推動系統(tǒng)中的腔體采納氮化硼陶瓷屬于新型無機非金屬材料D．“奮斗者”號潛水器外殼材料為鈦合金，鈦合金耐高壓、耐腐蝕[解析]液氧與液氫反應生成H2O，水對環(huán)境無污染，選項A正確；半導體材料是晶體硅，二氧化硅是制備光導纖維的原料，選項B錯誤；新型無機非金屬材料包括高溫結構陶瓷、光導纖維和碳納米材料等，其中如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷屬于高溫結構陶瓷，選項C正確；鈦合金具有強度高、耐腐蝕性好、耐熱性高的特點，選項D正確。5．(2024·遼寧模擬)“嫦娥五號”勝利著陸月球，展示了以芳綸為主制成的五星紅旗，用SiC增加鋁基材料鉆桿“挖土”，實現(xiàn)了中國首次月球無人采樣返回。探討表明月球表面的“土壤”主要含有氧、硅、鋁、鐵、鎂、鈣和鈉等元素。下列有關說法正確的是(C)A．“嫦娥五號”運用的太陽能電池陣和鋰離子電池組，均可將化學能轉變成電能B．制作五星紅旗用的芳綸為合成纖維，具有燒焦羽毛的氣味C．制作鉆桿用的SiC又稱金剛砂，具有硬度大、耐磨性好的優(yōu)點D．月球表面的“土壤”所含元素均可以利用焰色試驗進行推斷[解析]“嫦娥五號”運用的太陽能電池陣，是將太陽能轉化為電能，鋰離子電池組，是將化學能轉變成電能，故A錯誤；蛋白質燃燒會聞到燒焦羽毛氣味，芳綸纖維屬于合成纖維，不是蛋白質，故B錯誤；SiC俗稱金剛砂，為共價晶體，硬度大，熔點高，耐磨性好，可用于制作高強度、耐高溫、耐磨的產(chǎn)品，如高溫結構陶瓷和軸承等，故C正確；焰色試驗是一些金屬元素的性質，不是全部元素都具有的性質，利用焰色試驗不能推斷月球表面的“土壤”所含的全部元素，故D錯誤。6．陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質與化學有著親密的關系。下列說法錯誤的是(C)A．試驗室熔融燒堿時，不行選用陶瓷坩堝B．著名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結而成C．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是二氧化硅D．陶瓷化學性質穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點[解析]陶瓷含有二氧化硅，燒堿為氫氧化鈉，能夠與陶瓷中的二氧化硅反應，熔融燒堿時不能選用陶瓷坩堝，故A正確；陶瓷的傳統(tǒng)概念是指全部以黏土等無機非金屬礦物為原材料，經(jīng)過高溫燒制而成的產(chǎn)品，著名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結而成，故B正確；陶瓷由黏土經(jīng)高溫燒結而成，主要化學成分是硅酸鹽，在新石器時代就已經(jīng)起先運用，應用較早，故C錯誤；硅酸鹽材料的化學性質不活潑，具有耐酸堿腐蝕、抗氧化等優(yōu)點，故D正確。7．(2024·河北衡水檢測)健康飲食是人們生活質量提高的一種體現(xiàn)。下列說法不正確的是(A)A．明礬的化學成分為硫酸鈉，是傳統(tǒng)的食品改良劑和膨松劑B．奶粉中可添加硫酸亞鐵、硫酸鋅等作為養(yǎng)分強化劑C．味精的主要成分是谷氨酸鈉，是一種常用的增味劑D．豆腐中含有鹽鹵(氯化鎂或硫酸鈣)，菠菜中含有草酸，兩者不宜混合燒制[解析]明礬的化學成分為KAl(SO4)2·12H2O，常用作凈水劑，小蘇打(NaHCO3)是傳統(tǒng)的食品改良劑和膨松劑，故A錯誤；奶粉中添加硫酸亞鐵、硫酸鋅等可補充Fe、Zn等微量元素，作為養(yǎng)分強化劑，故B正確；味精為谷氨酸鈉，是一種鮮味調味料，易溶于水，其水溶液有深厚鮮味，故C正確；硫酸鈣、草酸兩者混合會發(fā)生反應CaSO4＋H2C2O4=CaC2O4↓＋H2SO4，故D正確。8．(2024·山東棗莊八中檢測)《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無沙黏土而為之”“凡坯既成，干燥之后，則積累窖中燃薪舉火”“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯誤的是(A)A．沙子和黏土主要成分為硅酸鹽B．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生困難的物理化學改變C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦D．黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料[解析]沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸鹽，A錯誤；“燃薪舉火”燒制黏土，該過程發(fā)生一系列困難的物理化學改變，制得磚、瓦等硅酸鹽產(chǎn)品，B正確；依據(jù)“澆水轉釉(主要為青色)，與造磚同法”可知，燒制后澆水冷卻成青瓦，C正確；黏土是制造磚瓦、陶瓷的主要原料，D正確。9．(2024·湖南雅禮中學月考)食品中的應型乳液是指在外界環(huán)境的微小刺激下，油水乳液可以在“穩(wěn)定”與“破乳”之間快速轉換的體系，科學家發(fā)覺CO2可以作為外界微小刺激物，成為應型乳液的開關(原理如圖所示)。有關說法正確的是(B)A．食品中物質A或物質B的含量較多，否則轉化反應不明顯，效果較差B．CO2作為外界微小刺激物，具有綠色、廉價、生物相容性好的優(yōu)點C．通入CO2，物質A轉化為物質B，是“破乳”過程D．通入N2，目的是防止食品變質[解析]CO2可以作為外界微小刺激物，反應微量，食品中物質A或物質B的含量也很少，假如較多，也會影響食品質量，A錯誤；CO2屬于空氣的成分之一，作為外界微小刺激物，具有綠色、廉價、生物相容性好的優(yōu)點，B正確；通入CO2，物質A轉化為物質B，是乳液“穩(wěn)定”過程，生成了離子化合物，增加了穩(wěn)定性，C錯誤；通入N2，驅逐CO2，目的是破乳，D錯誤。10．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是(C)A．SiO2除能與HF反應外，還能與其他強酸反應B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶能用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復再生D．圖中所示轉化反應都是氧化還原反應[解析]SiO2是酸性氧化物，與HF溶液反應是其特別性質，A錯誤；Na2CO3溶液顯堿性，保存時不能用帶玻璃塞的試劑瓶，B錯誤；在題給圖示轉化關系中，只有制Si過程的反應為氧化還原反應，其余的均為非氧化還原反應，D錯誤。二、非選擇題：本題共4小題。11．(2024·福建福州模擬)X是一種新型無機非金屬材料，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊性。有關生產(chǎn)過程如圖：為了確定C的組成，某同學進行了如圖的探究過程。已知F、G都是難溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可用于制造光導纖維。按要求回答下列問題：(1)C的化學式為SiCl4；X的化學式為Si3N4。(2)寫出下列方程式。反應①的化學方程式：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；反應⑦的離子方程式：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2O＋2CO2=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)。[解析]本題可從I入手推斷，I可用于制造光導纖維，故其為二氧化硅，F(xiàn)為硅酸，H為硅酸鈉，E為HCl，C為四氯化硅，X為Si3N4。反應①為Si與Cl2反應生成SiCl4，反應⑦為硅酸鈉與過量的二氧化碳反應生成硅酸和碳酸氫鈉。12．(2024·山東濟南檢測)二氯二氫硅(SiH2Cl2)常用于外延法工藝中重要的硅源。易燃、有毒，與水接觸易水解，沸點為8.2℃。在銅催化作用下，HCl與硅在250～260℃反應可以制得SiH2Cl2。(1)利用濃硫酸、濃鹽酸為原料，選用A裝置制取HCl，利用了濃硫酸的吸水性。(2)D裝置中生成二氯二氫硅的化學方程式為Si＋2HCleq\o(=,\s\up7(250～260℃),\s\do5(Cu))SiH2Cl2。(3)依據(jù)氣體從左到右的方向，制取SiH2Cl2的裝置(h處用止水夾夾好)連接依次為a→(d)→(e)→(f)→(g)→(b)→(c)→(d)(填儀器接口的字母，其中裝置C用到2次)。(4)按從左到右的依次，前面裝置C中裝的藥品為P2O5(或無水CaCl2)，后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進入B中。(5)反應除生成二氯二氫硅之外，還會生成H2和SiCl4、SiHCl3等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反應生成SiCl4，然后再與HCl在250～260℃反應，可以大大提高產(chǎn)率。假如通入氣體依次相反，結果會SiH2Cl2＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)(用化學方程式表示)。[解析](1)濃硫酸有吸水性，使?jié)恹}酸更易揮發(fā)出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A裝置制取HCl，連接C裝置干燥，從f進入D中反應，SiH2Cl2從g處揮發(fā)，在B裝置中收集，SiH2Cl2的密度比空氣大，導氣管應進步短出，為防止空氣中的水進入B中，則應在B后接干燥管。(4)前面的裝置C是用來干燥氯化氫氣體的，應選用P2O5或無水CaCl2，后面裝置C的作用為尾氣處理和防止空氣中的水進入B中，應選堿石灰。(6)假如通入氣體依次相反，SiH2Cl2會與Cl2接著反應，生成SiCl4、SiHCl3。13．(2024·湖南雅禮中學檢測)晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備高純硅的主要步驟如下：①高溫下用炭還原二氧化硅制得粗硅；②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3與過量H2在1000～1100℃反應制得純硅。已知SiHCl3能與H2O劇烈反應，在空氣中易自燃。請回答下列問題：(1)第①步制備粗硅的化學方程式為2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si。(2)粗硅與HCl反應完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6℃)和HCl(沸點－84.7℃)，提純SiHCl3采納的方法為分餾法。(3)用SiHCl3與過量的H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：①裝置B中的試劑是濃硫酸。裝置C中的燒瓶須要加熱，其目的是使滴入燒瓶的SiHCl3汽化。②反應一段時間后，裝置D中視察到的現(xiàn)象是有固體物質生成。裝置D不能采納一般玻璃管的緣由是在反應溫度下，一般玻璃會軟化，裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1000～1100℃))Si＋3HCl。③為保證制備純硅試驗的勝利，操作的關鍵是檢查試驗裝置的氣密性，限制好反應溫度以及排盡裝置內(nèi)的空氣。④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是bd(填字母)。a．碘水 B．氯水c．NaOH溶液 D．KSCN溶液e．Na2SO3溶液14．(2024·福建三明月考)現(xiàn)有如圖所示的轉化關系，水和部分產(chǎn)物已略去。已知：①X和Z是兩種透亮