高三化学二轮复习 热点题型专练 专题4.1 碳、硅及无机非金属化合物(含解析)-人教版高三全册化学试

碳、硅及无机非金属化合物
1．下列说法正确的是( ) A ．光导纤维的主要成分是硅 B ．常用氢氟酸(HF)来刻蚀玻璃
C ．制普通玻璃的主要原料是烧碱、石灰石、石英砂
D ．实验室用带玻璃塞的试剂瓶保存氢氧化钠溶液
【答案】B
2．下列关于硅的说法不正确的是( )
A ．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体
B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
D ．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属单质反应
【解析】硅的化学性质不活泼，但常温下仍能与氟气、氢氟酸、NaOH 溶液等发生反应，加热至一定温度时，硅能与氯气、氧气等发生反应。

【答案】C
3．将足量CO 2气体通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是( )
A ．Na 2SiO 3
B ．Na 2CO 3、Na 2SiO 3
C ．Na 2CO 3、SiO 2
D ．SiO 2
【解析】CO 2与水玻璃反应生成Na 2CO 3和H 2SiO 3，在高温条件下H 2SiO 3变为SiO 2，Na 2CO 3与SiO 2反应又生成Na 2SiO 3和CO 2，所以最后得到的固体物质是Na 2SiO 3，故A 正确。

【答案】A
4．下列说法正确的是( )
A ．在粗硅的制取中发生2C ＋SiO 2高温=====
2CO ↑＋Si ，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的还原性
B ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
C ．用SiO 2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入CO 2
D ．由Na 2CO 3＋SiO 2高温=====
CO 2↑＋Na 2SiO 3可知硅酸的酸性大于碳酸
【解析】依据元素周期律可知，硅的还原性大于碳，上述反应能发生是因为产物中有CO气
体生成，使平衡向右移动，A错误；硅酸钠是一种黏合剂，不能保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中，
B错误；D选项中的反应不是在水溶液中进行的，且产物中有气体生成，与酸性强弱无关，D错
误。

【答案】C
5．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是( )
选项操作及现象溶液
A 通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失饱和Na2CO3溶液
B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液
通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊不消失，
C
Ca(ClO)2溶液再加入品红溶液，红色褪去
通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再
Ca(OH)2溶液
D
加入足量NaOH溶液，又变浑浊
【答案】D
6．将2.8 g硅粉与2.3 g钠同时放入足量水中，采用恰当的方法收集反应过程中产生的气
体(全部收集)，这些气体在标准状况下的体积为( )
A．1.12 L B．4.48 L
C．5.6 L D．3.36 L
【解析】本题重点考查钠与水、硅与碱溶液反应的有关计算。

2Na ＋ 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑
2×23 g 2 mol 22.4 L
2.3 g 0.1 mol 1.12 L
Si ＋ 2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
28 g 2 mol 2×22.4 L
1．4 g 0.1 mol 2.24 L
反应后硅剩余1.4 g，V(H2)＝1.12 L＋2.24 L＝3.36 L。

【答案】D
7．某二价金属的碳酸盐和酸式碳酸盐的混合物跟足量的稀盐酸反应，消耗H＋和生成CO2物质的量之比为6∶5，则该混合物中碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量之比是( ) A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶4
【解析】设碳酸盐和酸式碳酸盐的物质的量分别为x mol、y mol，则：
RCO3～2H＋～ CO2，R(HCO3)2～2H＋～ 2CO2
1 2 1 1 2 2
x mol 2x mol x mol y mol 2y mol 2y mol
则有(2x mol＋2y mol)∶(x mol＋2y mol)＝6∶5。

解得x∶y＝1∶2。

【答案】B
8．化合物A、B、C、D各由两种元素组成，甲、乙、丙是由三种短周期元素组成的单质。

这些常见的化合物与单质之间存在如下图所示关系(已知C是一种有机物)，以下结论不正确的是( )
A．上述转化关系所涉及的化合物中有一种是酸性氧化物
B．甲、乙、丙三种单质的晶体一定是分子晶体
C．上图所示的五个转化关系中，有三个涉及化合反应
D．上图所示的五个转化关系均涉及氧化还原反应
【答案】B
9．下列物质的反应过程符合图示过程的是( )
A．向CaCl2溶液中通入过量CO2
B．向水玻璃溶液中通入过量CO2
C．向澄清石灰水中通入过量CO2
D．向水玻璃溶液中加入过量盐酸
【解析】A项不反应，违背了强酸制备弱酸的原理；B项中沉淀为硅酸，硅酸不能溶解于过量的碳酸中；C项先生成CaCO3，然后CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca(HCO3)2，符合题意；D项中生成的沉淀为硅酸，硅酸不溶解于过量的盐酸。

H2SiO3不溶于水，也不溶于酸，但可以溶解在NaOH溶液中。

【答案】C
10．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )
①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
A．②③ B．①③
C．①④ D．④
【答案】D
11.下列我国古代优秀艺术作品中，所用材料不属于无机非金属材料的是( )
A.商代后母戊鼎
B.新石器时代人
面鱼纹彩陶盆
C.明永乐青花竹
石芭蕉纹梅瓶
D.三国青瓷羊形
烛台
【解析】青铜器属于金属材料，陶瓷是无机非金属材料。

【答案】A
12.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。

下列叙述正确的是( )
A.SiO2与干冰的晶体结构相似
B.SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应
C.工业上用SiO2制备粗硅
D.光纤主要成分是SiO2，具有导电性
【解析】A项，SiO2为原子晶体，干冰为分子晶体，错误；B项，SiO2可以与HF反应，错误；C项，SiO2与C在高温下还原可制得粗硅和CO，正确；D项，SiO2不导电，错误。

【答案】C
13.硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。

下列说法正确的是( )
A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐
B.水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂
C.某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示
D.高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
【解析】水晶的主要成分为SiO2，其不属于硅酸盐，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D 项错误。

【答案】C
14.下列物质性质与用途对应关系正确的是( )
性质用途
A 硅酸钠化学性质稳定制备木材防火剂
B 硅酸溶胶具有
吸附水分的能力
硅作半导体的材料
C 二氧化硅硬度大、熔点高氢氟酸在玻璃上刻花纹
D 焦炭具有可燃性焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅
【解析】硅胶吸附水，与硅作半导体的材料无关，B错误；二氧化硅硬度大，与氢氟酸和玻璃反应无关，C错误；焦炭具有可燃性，与焦炭还原二氧化硅无关，D错误。

【答案】A
15.《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。

下列说法错误的是( )
A.粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
B.“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化
C.烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦
D.沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐
【答案】D
16.下列离子方程式的书写正确的是( )
A.水玻璃中通入过量二氧化碳：Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===2Na ＋
＋CO 32－＋H 2SiO 3 B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO 2===Ca 2＋
＋2HCO 3－ C.硅与氢氟酸的反应：Si ＋4H ＋
＋4F －
===SiF 4↑＋2H 2↑ D.二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO 2＋2OH －
===SiO 32－＋H 2O
【解析】Na 2SiO 3是强电解质，应拆成Na ＋
、SiO 32－，且应生成HCO 3－，A 错；B 项正确写法是CO 2＋OH －===HCO 3－；C 项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H ＋和F －。

【答案】D
17.下列除杂方法正确的是( )
A.SiO 2中含Al 2O 3杂质，可以加入足量NaOH 溶液然后过滤除去
B.CO 2中含有CO 杂质，可以通入盛有CuO 的玻璃管且加热
C.CO 2中含有HCl 杂质，可以通过盛有Na 2CO 3溶液的洗气瓶
D.Na 2CO 3溶液中含有Na 2SiO 3杂质，可以通入足量的CO 2，然后过滤
【解析】A 项，SiO 2、Al 2O 3均与NaOH 溶液反应；C 项，应通过盛有饱和NaHCO 3溶液的洗气瓶，D 项，Na 2CO 3与CO 2反应生成NaHCO 3。

【答案】B
18.SiO 2是一种化工原料，可以制备一系列物质。

下列说法正确的是( )
A.图中所有反应都不属于氧化还原反应
B.硅酸盐的化学性质稳定，常用于制造光导纤维
C.可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO 2)中少量的碳酸钙
D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点很高
【答案】C
19.用四种溶液进行实验，表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( ) 选项 操作及现象
溶液 A 通入CO 2，溶液不变浑浊
BaCl 2溶液 B 通入CO 2，溶液变浑浊，继续通CO 2至过量，浑浊消失
Na 2SiO 3溶液 C 通入CO 2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液
D
通入CO 2，溶液变浑浊，继续通CO 2至过量，浑浊消失，
再加入足量的NaOH 溶液，又变浑浊
Ca(OH)2溶液 【解析】A 项，CO 2与BaCl 2溶液不反应；B 项，CO 2＋Na 2SiO 3＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，H 2SiO 3
与CO 2不反应，浑浊不会消失；C 项，CO 2＋Ca(ClO)2＋H 2O===CaCO 3↓＋2HClO ，溶液变浑浊后加入品红溶液，品红溶液被HClO 氧化褪色；D 项，通入CO 2少量时发生反应：CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O ，继续通入CO 2，生成可溶于水的Ca(HCO 3)2，再加入足量的NaOH 溶液，则：2NaOH ＋Ca(HCO 3)2===CaCO 3↓＋Na 2CO 3＋2H 2O ，溶液又变浑浊。

【答案】B
20.X 是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。

有关生产过程如下：
为了确定C 的组成，某同学进行了以下的探究过程。

已知F 、G 都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I 可作光导纤维。

按要求回答下列问题：
(1)C 的化学式为________；X 的化学式为________。

(2)写出下列方程式：
反应②的化学方程式_________________________________________________； 反应⑦的离子方程式_____________________________________________________。

【答案】(1)SiCl 4 Si 3N 4 (2)SiCl 4＋4NH 3===Si(NH 2)4＋4HCl SiO 32－＋2H 2O ＋2CO 2===H 2SiO 3↓＋2HCO 3－
21.硅在地壳中的含量较高。

硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。

回答下列问题：
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。

这种“金属”可能是________。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。

其中，生产普通玻璃的主要原料有________。

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
发生的主要反应
电弧炉
SiO 2＋2C1 600～1 800 ℃=====
Si ＋2CO↑ 流化床反应器
Si ＋3HCl250～300 ℃=====
SiHCl 3＋H 2 还原炉
SiHCl 3＋H 21 100～1 200 ℃=====
Si ＋3HCl
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________________；
碳化硅又称________。

②在流化床反应的产物中，SiHCl 3大约占85%，还有SiCl 4、SiH 2Cl 2、SiH 3Cl 等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl 3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。

物质 Si SiCl 4 SiHCl 3 SiH 2Cl 2 SiH 3Cl HCl SiH 4 沸点/℃
2 355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
③SiHCl 3极易水解，其完全水解的产物为________。

(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。

【答案】(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①SiO 2＋3C 高温=====
SiC ＋2CO ↑ 金刚砂 ②精馏(或蒸馏) ③H 2、HCl 、H 2SiO 3 (4)H 2、HCl
22.晶体硅是一种重要的非金属材料。

物质 沸点/℃ SiHCl 3 33.0 SiCl 4 57.6 HCl
－84
模拟制备纯硅的主要步骤如下： ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl 3：Si ＋3HCl300 ℃=====
SiHCl 3＋H 2； ③SiHCl 3与过量H 2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

可能用到的信息如下：
已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃；步骤②中粗硅与HCl 反应时会生成少量SiCl 4。

请回答下列问题：
(1)粗硅与HCl 反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯SiHCl 3，该提纯方法为__________________________________________________________________。

(2)用SiHCl 3与过量H 2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：
①依次连接的合理顺序为________(填写字母序号)；装置D 中g 管的作用是________________；装置B 中的试剂是________________；装置C 中的烧瓶加热的目的是________________。

②装置A 中发生反应的化学方程式为_____________________________________。

③操作时应先打开装置________(填“C ”或“D ”)中分液漏斗的旋塞，理由是_______________________________________________________________________。

(3)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：将产品用稀盐酸溶解，取上层清液后______________________________________________________________________。

【答案】(1)蒸馏
(2)①DBCAE 平衡压强(其他合理答案均可) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl 3汽化 ②SiHCl 3
＋H 21 000～1 100 ℃=====
Si ＋3HCl ③D SiHCl 3容易在空气中自燃，实验中要注意先通一段时间H 2排尽装置中的空气
(3)先滴加硫氰化钾溶液，再滴加氯水，溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色，合理答案均可)
23．某矿石可能是由FeCO 3、SiO 2、Al 2O 3中的一种或几种组成，欲探究其组成，设计探究过程如图所示。

已知：碳酸不能溶解Al(OH)3沉淀。

(1)Si 在元素周期表中的位置是________。

(2)下列说法正确的是________。

a ．酸性：H 2CO 3>H 2SiO 3 b ．原子半径：O<C<Si<Al c ．稳定性：H 2O>CH 4>SiH 4 d ．离子半径：O 2－
<Al 3＋
(3)该矿石的组成是________，滤渣和NaOH 溶液反应的离子方程式是：
________________________________________________________________________。

(4)该矿石和1 mol ·L －1
HNO 3溶液反应的离子方程式为：
________________________________________________________________________。

(5)工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O 2混合循环通入反应池中，目的是________________________________________；若处理该矿石2.36×103
kg ，
得到滤渣1.2×103
kg ，理论上至少需要1 mol ·L －1
HNO 3溶液的体积为________L 。

【答案】(1)第三周期ⅣA 族 (2)abc (3)FeCO 3和SiO 2 SiO 2＋2OH －
===SiO 32－
＋H 2O (4)3FeCO 3
＋10H ＋
＋NO 3－===3Fe 3＋
＋3CO 2↑＋NO ↑＋5H 2O (5)NO 循环使用减少环境污染，NO 跟H 2O 、O 2反应
后又得到硝酸，可以提高原料利用率 3×104
24．已知A ～I 有如下所示的转化关系：
已知：①单质E 可作为半导体材料； ②化合物F 是不能生成盐的氧化物；
③化合物I 能溶于水，呈酸性，它能够跟氧化物A 发生反应。

据此，请填空：
(1)化合物F 是________； (2)化合物I 是________； (3)反应③的化学方程式是
________________________________________________________________________； (4)反应④的化学方程式是
________________________________________________________________________； (5)写出I 的水溶液与A 反应的化学方程式：
_________________________________________________________________________。

【答案】(1)CO (2)HF (3)2H 2＋O 2点燃=====
2H 2O (4)2F 2＋2H 2O===4HF ＋O 2 (5)4HF ＋SiO 2===SiF 4
↑＋2H 2O
25．硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。

回答下列问题。

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。

这种“金属”可能是________________________________________________________________________。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。

其中，生产普通玻璃的主要原料有________。

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种技术路线。

其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
发生的主要反应
电弧炉 SiO 2＋2C1 600～1 800 ℃=====
Si ＋2CO↑ 流化床反应器 Si ＋3HCl250～300 ℃=====
SiHCl 3＋H 2 还原炉
SiHCl 3＋H 21 100～1 200 ℃=====
Si ＋3HCl
__________________________；碳化硅又称__________，其晶体结构与________相似。

②在流化床反应的产物中，SiHCl 3大约占85%，还有SiCl 4、SiH 2Cl 2、SiH 3Cl 等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl 3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。

物质
Si SiCl 4
SiHCl 3 SiH 2Cl 2
SiH 3Cl HCl SiH 4 沸点/ ℃ 2 355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
3__________________。

(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是________。

SiHCl3、SiCl4的混合液体，用蒸馏法可分离两者。

③SiHCl3的结构类似甲烷，其结构为，其中Si为＋4价，Cl和H都为－1价，和H2O反应时，把水看成H＋和OH－的组合，则显负价的微粒结合H＋，显正价的结合OH－，使得到产物HCl，H－＋H＋→H2Si4＋＋4OH－===Si(OH)4，即H4SiO4，失水成为H2SiO3。

(4)氯碱工业可提供H2、Cl2和NaOH，而H2和Cl2可合成HCl。

结合题目知：可提供原料H2和HCl。

=====【答案】(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2＋3C高温
SiC＋2CO↑金刚砂金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (4)H2、HCl。