2024-2025學(xué)年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第13講碳硅及無(wú)機(jī)非金屬材料提升練習(xí)含解析

第13講碳、硅及無(wú)機(jī)非金屬材料1．（2024·廣東省深圳中學(xué)模擬）硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤。在無(wú)機(jī)非金屬材料中，硅始終扮演著主角。下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是()【答案】C【解析】瑪瑙、光導(dǎo)纖維和水晶的主要成分都是SiO2，硅單質(zhì)可用來(lái)制造太陽(yáng)能電池。2．(2024·安徽合肥模擬)《天工開物》記載：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，擇取無(wú)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(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”。下列說法錯(cuò)誤的是()A．沙子和黏土的主要成分為硅酸鹽B．“燃薪舉火”使黏土發(fā)生了困難的物理和化學(xué)變更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【答案】A【解析】沙子的主要成分為二氧化硅，二氧化硅是氧化物，不屬于硅酸鹽，A項(xiàng)錯(cuò)誤。黏土燒制成瓦的過程中發(fā)生了困難的物理和化學(xué)變更，B項(xiàng)正確。由“澆水轉(zhuǎn)釉(主要為青色)，與造磚同法”可知，C項(xiàng)正確。黏土是制作磚瓦和陶瓷的主要原料，D項(xiàng)正確。3．（2024·湖南省武岡市二中模擬）材料與化學(xué)親密相關(guān)，表中對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()選項(xiàng)材料主要成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C一般水泥、一般玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅【答案】A【解析】剛玉和金剛石的主要成分分別是三氧化二鋁和碳；大理石和石灰石的主要成分都是碳酸鈣；一般玻璃和一般水泥都是常見的硅酸鹽材料；沙子和石英的主要成分都是二氧化硅。4．（2024·山東師范高校附屬中學(xué)模擬）有科學(xué)家提出，硅是“21世紀(jì)的能源”，下面有關(guān)硅的敘述中，正確的是（）A．硅單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)B．硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在全部的元素中居第一位C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在D．硅在電子工業(yè)中，是重要的半導(dǎo)體材料【答案】D【解析】硅單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑，但在常溫下與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，故A錯(cuò)誤；硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在全部的元素中居其次位，在地殼中的含量在全部的元素中居第一位的是氧元素，故B錯(cuò)誤；硅是親氧元素，在自然界中以化合態(tài)的形式存在，故C錯(cuò)誤；硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，故D正確。5．（2024·黑龍江省牡丹江市第一高級(jí)中學(xué)模擬）下列有關(guān)硅及硅的化合物的敘述中，正確的是（）A．硅是光導(dǎo)纖維的主要成分B．硅是構(gòu)成巖石與很多礦物的基本元素C．SiO2是酸性氧化物，不與任何酸發(fā)生反應(yīng)D．可以通過SiO2一步制得硅酸【答案】B【解析】光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，故A錯(cuò)誤；硅是親氧元素，巖石與很多礦物的基本元素中含有Si元素，故B正確；SiO2是酸性氧化物，但可與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；二氧化硅不溶于水，不能通過SiO2一步制得硅酸，故D錯(cuò)誤。答案選B。6．（2024·湖北省葛洲壩中學(xué)模擬）碳循環(huán)(如圖)對(duì)人類生存、發(fā)展有著重要的意義。下列說法錯(cuò)誤的是()A．碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素B．光合作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程C．化石燃料的大量燃燒是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的緣由之一D．石油的年產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)記【答案】D【解析】有機(jī)物肯定含有碳元素，所以碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素，A正確；光合作用是綠色植物將二氧化碳和水合成葡萄糖和氧氣的過程，是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，B正確；化石燃料中含碳元素，化石燃料的大量燃燒產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的緣由之一，C正確；乙烯的年產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)記，D錯(cuò)誤。7．（2024·河南省禹州市一中模擬）新材料的新秀——石墨烯、氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)探討的國(guó)際熱點(diǎn)課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()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【答案】D【解析】石墨烯是碳的單質(zhì)，不是化合物，A錯(cuò)誤；氧化石墨烯因?yàn)檫€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(cuò)誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基等親水基團(tuán)，所以具有肯定的親水性，D正確。8．（2024·山東省鄒城市二模擬）工業(yè)上制備高純硅有多種方法，其中的一種工藝流程如下：已知：流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列說法正確的是()A．電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋SiB．SiCl4進(jìn)入還原爐之前須要經(jīng)過蒸餾提純C．每生產(chǎn)1mol高純硅，須要44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2D．該工藝Si的產(chǎn)率高，符合綠色化學(xué)要求【答案】B【解析】A項(xiàng)，二氧化碳與焦炭在高溫下反應(yīng)生成粗硅和一氧化碳，則電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)為2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在流化床反應(yīng)器中除SiCl4外，還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，故SiCl4在進(jìn)入還原爐之前須要經(jīng)過蒸餾提純，選項(xiàng)B正確；C項(xiàng)，依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系Si→SiCl4→Si，每生產(chǎn)1mol高純硅，須要44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2，由于含有其他副反應(yīng)，消耗Cl2大于44.8L，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該工藝中產(chǎn)生氯化氫氣體且有氯氣的參加，簡(jiǎn)單引起空氣污染，不符合綠色化學(xué)要求，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9．（2024·江西省蓮花中學(xué)模擬）試驗(yàn)室用H2還原SiHCl3(沸點(diǎn)：31.85℃)制備高純硅的裝置如圖所示(夾持裝置和尾氣處理裝置略去)，下列說法正確的是()A．裝置Ⅱ、Ⅲ中依次盛裝的是濃硫酸、冰水B．試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先加熱管式爐，再打開活塞KC．為鑒定制得的硅中是否含有微量鐵單質(zhì)，須要用到的試劑為鹽酸、雙氧水、KSCN溶液D．該試驗(yàn)中制備氫氣的裝置也可用于飽和食鹽水與電石反應(yīng)制備乙炔【答案】C【解析】制備高純硅的反應(yīng)為H2＋SiHCl3eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋3HCl，此反應(yīng)應(yīng)在裝置Ⅳ中進(jìn)行。裝置Ⅰ的目的是制取氫氣，氫氣中含有水蒸氣，對(duì)后續(xù)試驗(yàn)產(chǎn)生干擾，必需除去，因此裝置Ⅱ的目的是除去氫氣中的水蒸氣，即裝置Ⅱ中盛放濃硫酸；裝置Ⅲ的目的是使SiHCl3汽化，與氫氣充分混合，因此應(yīng)在熱水浴中加熱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先打開活塞K，通入氫氣，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硅不能與鹽酸反應(yīng)，鐵與鹽酸反應(yīng)生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋被H2O2氧化成Fe3＋，遇KSCN溶液變紅，可以鑒定制得的硅中是否含有鐵單質(zhì)，C項(xiàng)正確；飽和食鹽水與電石反應(yīng)制備乙炔，反應(yīng)快速放出大量熱且生成微溶的氫氧化鈣，因此不能用啟普發(fā)生器進(jìn)行試驗(yàn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．（2024·福建省廈門市二中模擬）水玻璃(Na2SiO3溶液)廣泛應(yīng)用于耐火材料、洗滌劑生產(chǎn)等領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原料。如圖是用稻殼灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工藝流程：下列說法正確的是()A．原材料稻殼灰價(jià)格低廉，且副產(chǎn)品活性炭有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值B．操作A與操作B完全相同C．該流程中硅元素的化合價(jià)發(fā)生變更D．反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)【答案】A【解析】A項(xiàng)，稻殼灰來(lái)源廣泛價(jià)格低廉，活性炭具有吸附性，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正確；B項(xiàng)，操作A為過濾，操作B為蒸發(fā)濃縮，是兩種不同的操作，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氧化硅中硅元素的化合價(jià)是＋4價(jià)，硅酸鈉中硅元素的化合價(jià)也是＋4價(jià)，所以該流程中硅元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變更，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，此反應(yīng)沒有化合價(jià)的變更，屬于非氧化還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。11．（2024·浙江省蕭山中學(xué)模擬）二氧化硅是一種酸性氧化物，下列物質(zhì)中不能和二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是()A．氫氟酸B．碳(高溫下)C．碳酸鈉(高溫下)D．水【答案】D【解析】二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，故A不選；高溫下，二氧化硅和碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳，故B不選；高溫下，二氧化硅和碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，故C不選；二氧化硅和水不反應(yīng)，故D選；故答案選D。12．（2024·安徽省淮北市高級(jí)中學(xué)模擬）下列關(guān)于硅材料的說法不正確的是()A．鋼化玻璃與一般玻璃的主要成分基本相同B．制一般玻璃的原料是石灰石、純堿和石英砂C．陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料D．水玻璃是純凈物，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑【答案】D【解析】鋼化玻璃就是將一般退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加熱到接近軟化點(diǎn)的700度左右，再進(jìn)行快速勻稱的冷卻而得到的玻璃，故鋼化玻璃與一般玻璃的主要成分基本相同，A正確；玻璃是傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品，制一般玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英，故B正確；陶瓷是傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料，故C正確；水玻璃為硅酸鈉的水溶液，屬于混合物，故D錯(cuò)誤。13．（2024·江蘇省如皋中學(xué)模擬）下列敘述中，正確的是（）A．硅是良好的半導(dǎo)體材料，且是制造光纜的主要材料B．SiO2不溶于水，也不溶于任何酸C．視察K2SO4的焰色應(yīng)透過藍(lán)色的鈷玻璃D．Fe在Cl2中燃燒生成FeCl3，故在與其它非金屬反應(yīng)的產(chǎn)物中Fe也顯+3價(jià)【答案】C【解析】晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料，但是制造光纜的主要材料為二氧化硅，故A錯(cuò)誤；二氧化硅能夠與氫氟酸反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；因鈉的焰色對(duì)鉀的焰色會(huì)產(chǎn)生干擾，因此K的焰色反應(yīng)須要透過藍(lán)色的鈷玻璃視察，故C正確；硫的氧化性較弱，與鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵，故D錯(cuò)誤；故選C。14．（2024·浙江省溫嶺中學(xué)模擬）下列敘述正確的是（）A．硅在自然界中能夠以單質(zhì)形式存在B．SiO2是酸性氧化物，所以不與任何酸反應(yīng)C．可用Na2SiO3溶液和CO2反應(yīng)來(lái)制備H2SiO3D．NaOH溶液可以盛裝在帶玻璃塞的磨口試劑瓶中【答案】C【解析】硅在自然界中都是以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，故A錯(cuò)誤；SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，不與其他酸、水反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；強(qiáng)酸與弱酸的鹽反應(yīng)可制備弱酸，可用Na2SiO3溶液和CO2反應(yīng)來(lái)制備H2SiO3，故C正確；NaOH溶液的存放方法是：密封保存，試劑瓶應(yīng)用橡膠塞或軟木塞，不能用玻璃塞，因?yàn)镹aOH能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成具有粘性的硅酸鈉，其化學(xué)方程式為：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O，故D錯(cuò)誤；答案選C。15．（2024·黑龍江省齊齊哈爾市第八中學(xué)模擬）下列說法正確的是A．二氧化硅是制造太陽(yáng)能電池的常用材料B．硅是非金屬元素，合金材料中不行能含有硅C．酸性氧化物只能和堿反應(yīng)，不能和酸反應(yīng)D．水玻璃可用作木材防火劑【答案】D【解析】單質(zhì)硅用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，故A錯(cuò)誤；合金可以是金屬與非金屬的熔合物，所以合金材料中可以含有硅，如硅鋼中含有硅元素，故B錯(cuò)誤；二氧化硅是酸性氧化物，但二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；水玻璃是硅酸鈉的水溶液，可用作木材防火劑，故D正確。16．（2024·山西省運(yùn)城市河津中學(xué)模擬）下列說法正確的是()A．在粗硅的制取中發(fā)生2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被還原，所以碳的還原性強(qiáng)于硅的還原性B．盛放NaOH溶液時(shí)，運(yùn)用帶玻璃塞的磨口瓶C．用SiO2制取硅酸，應(yīng)先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后再通入CO2D．由Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑可知，硅酸的酸性強(qiáng)于碳酸【答案】C【解析】依據(jù)元素周期律，硅的還原性大于碳，上述反應(yīng)能發(fā)生是因?yàn)楫a(chǎn)物中有CO氣體生成，使平衡向右移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；磨口玻璃塞中玻璃成分二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，生成具有粘性的硅酸鈉，造成玻璃塞和瓶體粘在一起，不便于打開，所以盛放氫氧化鈉溶液時(shí)，不行以用玻璃瓶塞，故B錯(cuò)誤；二氧化硅難溶于水，所以無(wú)法用二氧化硅和水干脆反應(yīng)制得，用SiO2制取硅酸，先使二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，因碳酸酸性強(qiáng)于硅酸且硅酸溶解度較小的沉淀，所以通入CO2，發(fā)生Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，制得硅酸，故C正確；反應(yīng)不是在水溶液中進(jìn)行的，且產(chǎn)物中有氣體生成，與酸性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，一般在溶液中強(qiáng)酸可制得弱酸，即硅酸鈉溶液中通入CO2，制得硅酸說明碳酸酸性強(qiáng)于硅酸，故D錯(cuò)誤。17．（2024·遼寧省丹東市二中模擬）為檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w中是否混有一氧化碳，某課外愛好小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的試驗(yàn)裝置?；卮鹣铝袉栴}：(1)A裝置的作用是_______________________________________。(2)試驗(yàn)后處理尾氣的方法為________，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。(3)若試驗(yàn)時(shí)視察到_____________________________________，則證明原氣體中肯定含有一氧化碳?！窘馕觥?1)A裝置的作用是汲取CO2，以解除對(duì)后續(xù)試驗(yàn)的干擾。(2)CO有毒，故將CO點(diǎn)燃生成CO2后才能排放到空氣中。(3)CO還原CuO的試驗(yàn)現(xiàn)象是黑色粉末變成紅色，且生成的氣體(CO2)能使澄清石灰水變渾濁?！敬鸢浮?1)汲取CO2(2)點(diǎn)燃2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2(3)B中無(wú)明顯現(xiàn)象，C裝置中黑色粉末變成光亮的紅色，D中澄清石灰水變渾濁18．（2024·山西省大同市三中模擬）氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航空航天、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由石英砂合成氮化硅粉末的路途如圖所示：eq\x(石英砂)eq\o(→,\s\up11(焦炭/高溫),\s\do4(①))eq\x(粗硅)eq\o(→,\s\up11(Cl2/723～773K),\s\do4(②))eq\x(SiCl4(粗))eq\o(→,\s\up11(精餾),\s\do4(③))eq\x(SiCl4(精))eq\o(→,\s\up11(NH3),\s\do4(④))eq\x(Si(NH2)4)eq\o(→,\s\up11(高溫),\s\do4(⑤))eq\x(氮化硅)其中—NH2中各元素的化合價(jià)與NH3相同。請(qǐng)回答下列問題：(1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)方程式表示其緣由：________________________________________________________________________。(2)圖示①～⑤的變更中，屬于氧化還原反應(yīng)的是________。(3)在反應(yīng)⑤中，3molSi(NH2)4在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8molA氣體，則氮化硅的化學(xué)式為________。(4)在高溫下將SiCl4在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在肯定條件下化合生成A。寫出SiCl4與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放的實(shí)質(zhì)是SiO2與堿性物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)。(2)反應(yīng)①是石英砂與焦炭發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)②是硅單質(zhì)與Cl2發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(3)氮化硅的化學(xué)式可通過題目信息運(yùn)用質(zhì)量守恒求得：3Si(NH2)4eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋8NH3↑。(4)結(jié)合題給信息，SiCl4與N2、H2反應(yīng)可得到Si3N4和HCl?！敬鸢浮?1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)①②(3)Si3N4(4)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋12HCl19.（2024·河北省石家莊外國(guó)語(yǔ)中學(xué)模擬）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有