高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第13講 碳、硅及其重要化合物課時(shí)作業(yè)試題

第13講碳、硅及其重要化合物(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題(每題6分，共54分)1．某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素()A．在自然界中只以化合態(tài)的形式存在B．單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維C．最高價(jià)氧化物不與酸反應(yīng)D．氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定答案A解析由已知信息可知該非金屬元素為硅。硅強(qiáng)烈親氧，在自然界以氧化物或復(fù)雜硅酸鹽形式存在，不存在單質(zhì)硅，A正確；硅單質(zhì)能用作半導(dǎo)體材料而不能用作光導(dǎo)纖維，制造光導(dǎo)纖維是用二氧化硅，B錯(cuò)誤；SiO2能與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，C錯(cuò)誤；非金屬性：C>Si，故SiH4的穩(wěn)定性弱于甲烷，D錯(cuò)誤。2．硅是構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料的一種主要元素，下列有關(guān)硅的化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．氮化硅陶瓷是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔點(diǎn)高，可用于制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和軸承C．光導(dǎo)纖維是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其主要成分為SiO2D．硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為Na2O·2FeO·3SiO2答案D解析正確的表示應(yīng)該為Na2O·Fe2O3·3SiO2，故D錯(cuò)誤。3．(2017·甘肅天水一中模擬)下列說(shuō)法正確的是()A．單質(zhì)eq\o(→,\s\up17(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up17(＋H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up17(＋NaOH或HCl))鹽，碳或硅單質(zhì)可以按上述關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化B．若a、b、c分別為Si、SiO2、H2SiO3，則可以通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化：bc→aC．太陽(yáng)能電池板中的硅在元素周期表中處于金屬元素與非金屬元素的交界位置D．單質(zhì)硅常用于制造光導(dǎo)纖維答案C解析A項(xiàng)，SiO2不與H2O反應(yīng)；B項(xiàng)，b→c，c→a均不能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化；D項(xiàng)，用于制造光導(dǎo)纖維的是SiO2，而非單質(zhì)硅。4．下列關(guān)于C、Si兩種元素的說(shuō)法正確的是()A．兩者結(jié)合形成的化合物是共價(jià)化合物B．在自然界中都能以游離態(tài)存在C．氫化物的熱穩(wěn)定性比較：CH4<SiH4D．最高價(jià)氧化物都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸答案A解析C、Si都是非金屬元素，結(jié)合形成的化合物是共價(jià)化合物，A正確；Si元素為親氧元素，不能以游離態(tài)存在，故B錯(cuò)；非金屬性C>Si，故氫化物的熱穩(wěn)定性SiH4<CH4，故C錯(cuò)；SiO2既不溶于水，也不和水反應(yīng)，故D錯(cuò)。5．(2017·安徽合肥聯(lián)考)近幾年我國(guó)載人飛船多次升空，顯示出我國(guó)航天技術(shù)已進(jìn)入世界一流，飛船應(yīng)用了許多尖端的合成材料。據(jù)報(bào)道我國(guó)科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．它耐高溫抗氧化B．它比鋼鐵輕，強(qiáng)度大，但質(zhì)地較脆C．它沒(méi)有固定熔點(diǎn)D．它是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料答案B解析航空材料具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐高溫、抗氧化等性能，又由題中信息可知，該材料具有一定的韌性，故B錯(cuò)，A正確；復(fù)合材料屬于混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，碳化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的材料屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，C、D正確。6．下列離子方程式不正確的是()A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OB．硅與燒堿反應(yīng)：Si＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2↑C．硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=COeq\o\al(2－,3)＋H2SiO3↓D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiOeq\o\al(2－,3)=H2SiO3↓答案B解析硅與燒堿溶液反應(yīng)時(shí)，H2O參與反應(yīng)，Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑。7．和田玉是一種具有鏈狀結(jié)構(gòu)的含水鈣鎂硅酸鹽，某種和田玉的化學(xué)成分為Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有關(guān)敘述正確的是()A．其化學(xué)式改寫(xiě)為氧化物的形式為2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·H2OB．它能夠抵抗任何酸堿的腐蝕C．其中鐵元素的化合價(jià)為＋3D．其中鐵元素的化合價(jià)為＋2答案D解析假設(shè)和田玉中鐵元素的化合價(jià)為＋x，根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：(＋2)×2＋(＋2)×3＋(＋x)×2＋(＋4)×8＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，即x＝2，所以其化學(xué)式改寫(xiě)為氧化物的形式為2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O；硅酸鹽一般耐酸堿的腐蝕，但不是所有的酸堿都不能腐蝕它，如氫氟酸可以和其中的硅元素反應(yīng)生成SiF4氣體，濃硝酸可以將其中所含的Fe2＋氧化成Fe3＋。8．用四種溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()答案B解析由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3↓，因而會(huì)析出NaHCO3晶體，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應(yīng)，渾濁不會(huì)消失；C項(xiàng)，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化褪色；D項(xiàng)，首先CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則：2NaOH＋Ca(HCO3)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁。9．對(duì)于反應(yīng)3C＋SiO2eq\o(=,\s\up17(高溫))SiC＋2CO↑，下列說(shuō)法正確的是()A．SiC是氧化產(chǎn)物B．還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1∶2C．若生成4.48LCO，則轉(zhuǎn)移0.4mol電子D．該反應(yīng)中C既是氧化劑又是還原劑答案D解析SiC中碳元素化合價(jià)是－4價(jià)，SiC是還原產(chǎn)物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2∶1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；沒(méi)有說(shuō)明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；碳元素化合價(jià)既有升高又有降低，所以C既是氧化劑又是還原劑，D項(xiàng)正確。二、非選擇題(共46分)10．(2017·四川成都調(diào)研)(12分)晶體硅是信息科學(xué)和能源科學(xué)中的一種重要材料，可用于制芯片和太陽(yáng)能電池等。以下是工業(yè)上制取純硅的一種方法。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(各元素用相應(yīng)的元素符號(hào)表示)：(1)在上述生產(chǎn)過(guò)程中，屬于置換反應(yīng)的有________(填反應(yīng)代號(hào))。(2)寫(xiě)出反應(yīng)③的化學(xué)方程式________。(3)化合物W的用途很廣，通常可用作建筑工業(yè)和造紙工業(yè)的黏合劑，可作肥皂的填充劑，是天然水的軟化劑。將石英砂和純堿按一定比例混合加熱至1373～1623K反應(yīng)，生成化合物W，其化學(xué)方程式是____________________________________。(4)A、B、C三種氣體在“節(jié)能減排”中作為減排目標(biāo)的一種氣體是________(填化學(xué)式)；分別通入W溶液中能得到白色沉淀的氣體是________(填化學(xué)式)。答案(1)①②③(2)SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1357K))Si＋3HCl(3)SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up17(1373～1623K))Na2SiO3＋CO2↑(4)CO2CO2和HCl解析反應(yīng)①為石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反應(yīng)：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up17(3273K))Si＋2CO↑，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)②是Si＋3HCleq\o(=,\s\up17(523～527K))SiHCl3＋H2，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)③是SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1357K))Si＋3HCl，屬于置換反應(yīng)；反應(yīng)④為特定條件下的反應(yīng)：CO＋H2Oeq\o(=,\s\up17(1073K),\s\do17(催化劑))H2＋CO2，不屬于置換反應(yīng)。A、B、C分別為CO、CO2、HCl，其中CO2是溫室氣體，是節(jié)能減排的目標(biāo)氣體，CO2和HCl通入W(硅酸鈉)溶液中能夠生成白色沉淀(硅酸)。11．(16分)硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡。(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法，在H2的保護(hù)下，使SiCl4與N2反應(yīng)生成的Si3N4沉積在石墨表面，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。(2)工業(yè)上可以通過(guò)如圖所示的流程制取純硅：①整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過(guò)程中硅元素沒(méi)有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H2的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是________。答案(1)3SiCl4＋2N2＋6H2=Si3N4＋12HCl(2)①SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑②5∶1解析(2)②由題中條件可知，由以上數(shù)據(jù)，循環(huán)生產(chǎn)中只能產(chǎn)生3molHCl，但HCl的利用率為90%，因此需要增加eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,90%)－3))molHCl，循環(huán)生產(chǎn)中只產(chǎn)生1molH2，但H2的利用率為93.75%，因此需要增加eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,93.75%)－1))molH2，因此，補(bǔ)充投入HCl和H2的物質(zhì)的量之比是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,90%)－3))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,93.75%)－1))≈5∶1。12．(2017·福州質(zhì)檢)(18分)晶體硅是一種重要的非金屬材料。物質(zhì)熔點(diǎn)/℃SiHCl333.0SiCl457.6HCl－84模擬制備純硅的主要步驟如下：①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up17(300℃))SiHCl3＋H2；③SiHCl3與過(guò)量H2在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅?？赡苡玫降男畔⑷缦拢阂阎猄iHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃；步驟②中粗硅與HCl反應(yīng)時(shí)會(huì)生成少量SiCl4。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，依據(jù)上表所示沸點(diǎn)差異提純SiHCl3，該提純方法為_(kāi)_______________。(2)用SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去)：①依次連接的合理順序?yàn)開(kāi)_______(填寫(xiě)字母序號(hào))；裝置D中g(shù)管的作用是________；裝置B中的試劑是________；裝置C中的燒瓶加熱的目的是________。②裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________。③操作時(shí)應(yīng)先打開(kāi)裝置________(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，理由是________________________________________________________________________________________________________。(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)：將產(chǎn)品用稀鹽酸溶解，取上層清液后_________________________________。答案(1)蒸餾(2)①DBCAE平衡壓強(qiáng)(其他合理答案均可)濃硫酸使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化②SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up17(1000～1100℃))Si＋3HCl③DSiHCl3容易在空氣中自燃，實(shí)驗(yàn)中要注意先通一段時(shí)間H2排盡裝置中的空氣(3)先滴加氯水，再滴加硫氰化鉀溶液，溶液顯紅色(或加入氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)白色沉淀后變灰綠色最后變紅褐色，合理答案均可)解析(1)根據(jù)沸點(diǎn)差異可知提純SiHCl3