2022高考化學一輪復習練習-碳硅及其化合物的性質(zhì)習題

碳、硅及其重要化合物A組基礎(chǔ)必做題1．(·山西省實驗中學聯(lián)考)有些科學家提出硅是“21世紀的能源”，下列說法正確的是(D)A．晶體硅具有半導體性質(zhì)，可用于生產(chǎn)光導纖維B．玻璃中含有的SiO2可與NaOH溶液反應，故常用NaOH溶液雕刻玻璃紋飾C．陶瓷、水泥、石英玻璃都屬于硅酸鹽材料D．硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2[解析]晶體硅具有半導體性質(zhì)，可用于生產(chǎn)電腦芯片等，二氧化硅可用于制造光導纖維，A不正確；用于雕刻玻璃紋飾的是氫氟酸，而不是NaOH溶液，B不正確；陶瓷、水泥屬于硅酸鹽材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，C不正確；硅酸鹽Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示為Na2O·2FeO·3SiO2，D正確。2．(·貴州貴陽一中月考)材料與國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)、人民生活密切相關(guān)。下列關(guān)于材料的說法正確的是(C)A．太陽能電池板中的二氧化硅可用作光導纖維B．古代的陶瓷、磚瓦、現(xiàn)代的有機玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品C．航天服材質(zhì)是由碳化硅陶瓷和碳纖維等復合而成，具有耐高溫、防寒等性能D．石英玻璃耐強酸強堿，可用來制造化學儀器[解析]太陽能電池板中使用的材料是單質(zhì)硅而不是二氧化硅，故A錯誤；有機玻璃為聚甲基丙烯酸甲酯，為有機高分子材料，不是硅酸鹽產(chǎn)品，而古代的陶瓷、磚瓦、現(xiàn)代的水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品，故B錯誤；航天服材質(zhì)是由碳化硅陶瓷和碳纖維等復合而成，這種材料具有耐高溫、防寒等性能，故C正確；石英的成分是二氧化硅，能和強堿反應，如2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O，所以石英玻璃不耐強堿，故D錯誤。3．(·山東濰坊昌樂二中一模)《天工開物》記載，“凡埏泥浩瓦，掘地二尺余，擇取無砂黏土而為之”“凡坯既成，干燥之后，則堆積窖中燃薪舉火”“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法正確的是(C)A．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生復雜的物理變化B．沙子和黏士主要成分為硅酸鹽和碳酸鈣C．燒制后自然冷卻成紅瓦，澆水冷卻成青瓦D．黏土和石灰石是制作磚瓦和陶瓷的主要原料[解析]黏土燒制成瓦的過程為復雜的物理、化學變化過程，A項錯誤；沙子主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬于硅酸鹽，B項錯誤；自然冷卻得到紅瓦，澆水冷卻得到青瓦，C項正確；由“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無砂黏土而為之”可知黏土是制作磚瓦和陶瓷的主原料，沒有石灰石，D項錯誤。4．(·河北衡水中學調(diào)研)下列說法中不正確的是(A)A．硅主要以單質(zhì)、氧化物、硅酸鹽的形式存在于自然界中B．適量CO2通入漂白粉的水溶液可以生成白色沉淀C．在燃煤中加入石灰石可減少SO2的排放，發(fā)生的總反應為2CaCO3＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CO2＋2CaSO4D．不能用玻璃瓶來盛裝氟化鈉水溶液[解析]硅是親氧元素，在自然界中只能以化合態(tài)存在，A錯誤；漂白粉中含有次氯酸鈣，且碳酸的酸性比次氯酸強，適量CO2通入漂白粉的水溶液可以生成白色沉淀碳酸鈣，B正確；在燃煤中加入石灰石可減少SO2的排放，發(fā)生的總反應為2CaCO3＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CO2＋2CaSO4，C正確；氟化鈉水解生成氫氟酸和氫氧化鈉，氫氟酸能夠溶解二氧化硅，因此不能用玻璃瓶來盛裝氟化鈉水溶液，D正確。5．(·亳州模擬)常溫下，下列不發(fā)生反應的一組物質(zhì)是(D)①硅與NaOH溶液②硅與鹽酸③硅與氫氟酸④二氧化硅與碳酸鈉⑤二氧化硅與NaOH溶液⑥二氧化硅與濃硝酸A．①②④B．③④⑥C．②⑤⑥D(zhuǎn)．②④⑥[解析]常溫下，可以發(fā)生反應：①Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，故選D。6．(·皖南八校聯(lián)考)高純度晶體硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。它可以按下列方法制備：SiO2eq\f(①C,高溫)Si(粗)eq\o(→,\s\up9(②HCl),\s\do3(300℃))SiHCl3eq\o(→,\s\up9(③過量H2),\s\do3(1000℃～1100℃))Si(純)下列說法正確的是(D)A．步驟①的化學方程式為：SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋CO2↑B．步驟①②③中每生成或反應1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C．二氧化硅能與氫氟酸反應，而硅不能與氫氟酸反應D．SiHCl3(沸點33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸點67.6℃)通過蒸餾(或分餾)可提純SiHCl3[解析]步驟1的化學方程式為：SiO2十2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si十2CO↑，A錯誤；步驟②③中每生成或反應1molSi，轉(zhuǎn)移2mol電子，B錯誤；硅能與氫氟酸反應生成SiF4和氫氣，C錯誤；D正確。7．(·四川達州檢測)下列說法中正確的是(C)A．單質(zhì)eq\o(→,\s\up7(O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up7(NaOH或HCl))鹽，硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進行轉(zhuǎn)化B．若a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過一步反應實現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系C．二氧化碳和二氧化硅都可溶解在NaOH溶液中D．青花瓷胎體的原料為高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示為Al2O3·SiO2·H2O[解析]本題考查硅及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化。A項，Si與O2反應生成SiO2，SiO2不與H2O反應，“氧化物eq\o(→,\s\up7(H2O))酸或堿”不能實現(xiàn)，錯誤；B項，b→c，c→a均不能通過一步反應實現(xiàn)，錯誤；C項，二氧化碳和二氧化硅都屬于酸性氧化物，都能與NaOH溶液反應生成鹽和水，正確；D項，硅酸鹽可以用鹽的形式或氧化物的形式，[Al2Si2O5(OH)4]可表示為Al2O3·2SiO2·2H2O，錯誤。8．(·甘肅天水一中第二次考試)硅在地殼中的含量較高，硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的傳統(tǒng)無機非金屬材料，其中生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有__純堿、石英、石灰石___。(2)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線。Ⅰ.鋅還原四氯化硅是一種有著良好應用前景的制備硅的方法，該制備過程示意圖如下：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up9(焦炭/高溫),\s\do3(Ⅰ))eq\x(Si粗)eq\o(→,\s\up9(Cl2/300℃),\s\do3(Ⅱ))eq\x(SiCl4)eq\o(→,\s\up9(Zn/高溫),\s\do3(Ⅲ))eq\x(高純硅)①過程Ⅰ發(fā)生反應的化學方程式為__SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑____(SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(3273K))SiC＋2CO↑為副反應)，若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1︰1，則參加反應的C和SiO2的質(zhì)量之比為__1︰2___。②整個制備過程必須嚴格控制無水。SiCl4遇水劇烈水解生成兩種酸，反應的化學方程式是__SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl____。Ⅱ.工業(yè)上也可以通過如圖所示的流程制取純硅：①有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和__蒸餾___；SiHCl3極易水解，其完全水解的化學方程式為__SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl____。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應Ⅰ中CHl的利用率為90%，反應Ⅱ中H2利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中補充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是__5︰1___。[解析](1)工業(yè)上生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿、石英、石灰石。(2)Ⅰ.①過程Ⅰ中二氧化硅與C在高溫下反應生成硅和一氧化碳，反應的化學方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，副反應為SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(3273K))SiC＋2CO↑，若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1︰1，根據(jù)化學方程式，假設(shè)生成1mol硅和1mol碳化硅，則參加反應的C和SiO2的物質(zhì)的量分別為5mol和2mol，質(zhì)量之比為(5mol×12g·mol－1)︰(2mol×60g·mol－1)＝1︰2。②SiCl4遇水劇烈水解生成兩種酸，則為HCl和H2SiO3，反應的化學方程式為SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl。Ⅱ.①由表格中數(shù)據(jù)可知SiHCl3與其他幾種物質(zhì)沸點差別較大，可以通過蒸餾除去雜質(zhì)；SiHCl3水解生成硅酸、氫氣和氯化氫，反應的化學方程式為SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl。②Ⅰ中反應為Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(553～573K))SiHCl3＋H2，Ⅱ中反應為SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1373～1453K))Si＋3HCl，則反應生產(chǎn)1mol純硅需補充HCl：(eq\f(3,90%)－3)mol，需補充H2：(eq\f(1,93.75%)－1)mol，補充HCl與H2的物質(zhì)的量之比為(eq\f(3,90%)－3)mol︰(eq\f(1,93.75%)－1)mol≈5︰1。B組能力提升題9．(·湖南岳陽測試)某二價金屬的碳酸鹽和酸式碳酸鹽的混合物跟足量的稀鹽酸反應，消耗H＋和生成CO2的物質(zhì)的量之比為6︰5，則該混合物中碳酸鹽和酸式碳酸鹽的物質(zhì)的量之比是(B)A．1︰1B．1︰2C．1︰3D．1︰4[解析]設(shè)碳酸鹽和酸式碳酸鹽的物質(zhì)的量分別為x、y，則：RCO3～2H＋～CO2，121x2xxR(HCO3)2～2H＋～2CO2122y2y2y則有(2x＋2y)︰(x＋2y)＝6︰5，解得x︰y＝1︰2。10．(·福建南安一中段考)甲、乙為單質(zhì)，丙、丁為氧化物，它們存在如下轉(zhuǎn)變：滿足條件的乙為(B)①Fe②Cu③Al④Mg⑤SiA．①②B．①②⑤C．①②③⑤D．①②④⑤[解析]①Fe可由鋁與氧化鐵通過置換反應制得。②Cu可由氫氣與氧化銅通過置換反應制得。③Al只能通過電解熔融的氧化鋁制得，該反應不符合題述轉(zhuǎn)化。④Mg通過電解熔融的氯化鎂制得，該反應不符合題述轉(zhuǎn)化。⑤Si可由碳與二氧化硅通過置換反應制得。故①②⑤符合題意。11．(·江西師大附中模擬)由下列實驗事實得出的結(jié)論正確的是(C)A．由SiO2不能與水反應生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐B．由SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，可知碳的非金屬性強于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3D．SiO2可與NaOH溶液反應，也可與氫氟酸反應，可知SiO2為兩性氧化物[解析]二氧化硅難溶于水，但二氧化硅可以與強堿反應生成鹽和水，故二氧化硅是硅酸的酸酐，A項錯誤；該反應中C能置換出硅是因為生成CO氣體逸出，促進了反應的自發(fā)進行，不能通過該反應比較C、Si的非金屬性，元素非金屬性強弱常根據(jù)氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性、最高價含氧酸的酸性、單質(zhì)氧化性等進行比較，B項錯誤；碳酸酸性強于硅酸，由CO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3，C項正確；兩性氧化物是指和酸、堿反應生成鹽和水的氧化物，二氧化硅和氫氟酸反應是其特殊性質(zhì)，不能和其他酸發(fā)生反應，二氧化硅和堿溶液反應生成鹽和水，是酸性氧化物，D項錯誤。12．(·河北承德聯(lián)校檢測)中國傳統(tǒng)文化對人類文明貢獻巨大，古代文獻中記載了古代化學研究成果。下列常見古詩文對應的化學知識正確的是(A)選項古詩文化學知識A《本草經(jīng)集注》中記載鑒別硝石(KNO3)和樸硝(Na2SO4)的方法。“以火燒之，紫青煙起，云是真硝石也。”利用焰色反應B《本草綱目拾遺》中對強水的記載：“性最烈，能蝕五金，其水甚強，惟玻璃可盛”強水為氫氟酸C《詩經(jīng)·大雅·綿》：“堇茶如飴?！编嵭{：“其所生菜，雖有性苦者，甘如飴也?！碧穷惥刑鹞禗《夢溪筆談》中對寶劍的記載：“古人以劑鋼為刃，柔鐵為莖干，不爾則多斷折”鐵的合金硬度比純鐵的大，熔點比純鐵的高[解析]鈉的焰色反應呈黃色，鉀的焰色反應透過藍色鈷玻璃觀察呈紫色，故A正確；玻璃的主要成分是二氧化硅，能與氫氟酸反應，由“惟玻璃可盛”可判斷，強水不可能是氫氟酸，故B錯誤；糖類不一定都有甜味，例如淀粉屬于多糖，但沒有甜味，故C錯誤；鐵的合金硬度比純鐵的大，熔點比純鐵的低，故D錯誤。13．(·山西晉城檢測)A、B、C、D、E五種物質(zhì)中均含有同一種短周期主族元素R，它們能發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，已知A、B、D、E四種物質(zhì)均難溶于水，單質(zhì)R能與NaOH溶液反應生成鹽和氫氣。下列說法正確的是(B)A．反應①中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1︰1B．化合物A既能溶于NaOH又能溶于氫氟酸C．反應④的離子方程式為2R＋2OH－＋2H2O=2ROeq\o\al(－,2)＋3H2↑D．化合物C的水溶液與反應①產(chǎn)生的氣體能夠發(fā)生化學反應[解析]單質(zhì)R能與NaOH溶液反應生成鹽和氫氣，常見的是Al或Si，由圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，若R是Al，則C應為NaAlO2，但NaAlO2與過量鹽酸反應生成NaCl和AlCl3，不能生成難溶物，所以R是Si，A在高溫下能與焦炭和石灰石反應，說明A是SiO2，根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可推知，B為CaSiO2、D為Si、C為Na2SiO3、E為H2SiO3。反應①的化學方程式為SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑，由化學方程式可知氧化劑與還原制的物質(zhì)的量之比為1︰2，故A錯誤；SiO2既能與NaOH溶液反應，又能和氫氟酸反應，故B正確；反應④的離子方程式為Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑，故C錯誤；反應①產(chǎn)生的氣體是CO，Na2SiO3溶液與CO不反應，故D錯誤。14．(·湖北黃岡模擬)SiO2是一種化工原料，利用SiO2可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是(C)A．圖中所有反應都不屬于氧化還原反應B．硅酸鹽的化學性質(zhì)穩(wěn)定，常用于制造光導纖維C．可用鹽酸除去石英砂(主要成分為SiO2)中少量的碳酸鈣D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英制成的，其熔點很高[解析]圖中SiO2與CaO、CaCO3、Na2CO3的反應不屬于氧化還原反應，SiO2與C、Si與Cl2、SiCl4與H2的反應屬于氧化還原反應，A項錯誤；光導纖維的主要成分是SiO2而不是硅酸鹽，B項錯誤；玻璃沒有固定的熔點，D項錯誤。15．(·衡水高三檢測)石墨在材料領(lǐng)域有重要應用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計的提純和綜合應用工藝如下：(注：SiCl4的沸點是57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃)(1)Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖是______。(2)下列說法正確的是__abc___(填序號)。a．酸性：H2CO3>H2SiO3b．原子半徑：O<Sic．穩(wěn)定性：H2O>CH4>SiH4d．離子半徑：O2－<Al3＋(3)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間的N2，主要目的是__通入氮氣排盡裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應，減少石墨的損失___。(4)高溫反應后，石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳穆然?。氣體Ⅰ中的氯化物主要為__SiCl4、FeCl3、AlCl3___。由氣體Ⅱ中某物質(zhì)得到水玻璃的化學方程式為__SiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O____。(5)步驟①為__過濾___，所得溶液Ⅳ中陰離子有__AlOeq\o\al(－,2)、OH－、Cl－___。(6)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應的離子方程式為__AlOeq\o\al(－,2)＋CH3COOCH2CH3＋2H2Oeq\o(→,\s\up7(△))CH3COO－＋CH3CH2OH＋Al(OH)3↓____。[解析]高溫反應后，石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳穆然?，根?jù)雜質(zhì)的含量可知，氣體Ⅰ中的氯化物主要為SiCl4、AlCl3、FeCl3等，氣體Ⅰ中碳氧化物主要為CO，SiCl4的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃，80℃冷卻得到的氣體Ⅱ中舍有SiCl4及CO，SiCl4與氫氧化鈉溶液反應得到硅酸鈉與氯化鈉，固體Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2與過量的氫氧化鈉溶液反應得到沉淀，而氯化鋁與過量的氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，過濾得到的溶液中含有偏鋁酸鈉、過量的氫氧化鈉、氯化鈉，在溶液中加入乙酸乙酯，加熱，乙酸乙酯發(fā)生水解，消耗了氫氧化鈉，溶液堿性減弱，促進了AlOeq\o\al(－,2)水解，生成氫氧化鋁沉淀。(1)Si是14號元素，原子核外有三個電子層，原子結(jié)構(gòu)示意圖是(2)碳的非金屬性強于硅，所以酸性：H2CO3>H2SiO3，故a正確；硅有三個電子層，氧只有兩個電子層，所以原子半徑：O<Si，故b正確；元素非金屬性越強，簡單氫化物越穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性：H2O>CH4>SiH4，故c正確；電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越多，離子半徑越小，所以離子半徑：O2－>Al3＋，故d錯誤。(3)石墨化學性質(zhì)在常溫下穩(wěn)定，而在高溫下可與氧氣發(fā)生反應，所以通入氮氣排盡裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應，減少石墨的損失。(4)石墨與過量Cl2高溫條件下反應后，石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳穆然?，根?jù)雜質(zhì)的含量可知，氣體Ⅰ中氯化物主要為SiCl4、AlCl3、FeCl3等，SiCl4的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃，80℃冷卻得到的氣體Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4與NaOH溶液反應得到Na2SiO3與NaCl，化學方程式為SiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8－315－熔點/℃－70.0－107.2－－－升華溫度/℃－－180300162(5)金屬氯化物的沸點均高于150℃，則固體Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2與過量的NaOH溶液反應得到沉淀，而AlCl3與過量的NaOH溶液反應生成NaAlO2，攪拌、過濾得到溶液Ⅳ，故溶液Ⅳ中的陰離子有AlOeq\o\al(－,2)、OH－、Cl－。(6