2019年届高考化学一轮复习 非金属及其化合物 专题 碳、硅及其化合物达标作业

碳、硅及其化合物 [基础题]1．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是( )①水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀 ②水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 ④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A ．①②B ．②③C ．①④D ．③④解析：水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，①正确；沙子不是硅酸盐制品，②不正确；光导纤维的主要成分是SiO 2，③不正确。

答案：C2．下列物质：①氢氟酸；②浓H 2SO 4；③烧碱溶液；④Na 2CO 3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO 3。

其中在一定条件下能与SiO 2反应的有( )A ．①②⑥B ．②③⑥C ．①③④⑤ D．全部解析：SiO 2不溶于除HF 之外的任何酸，因此SiO 2与浓H 2SO 4、浓HNO 3不反应。

答案：C3．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KAlSi 3O 8，可用K 2O·Al 2O 3·6SiO 2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：水晶的主要成分是SiO 2，其不属于硅酸盐，A 项错误；水玻璃是Na 2SiO 3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：C4．硅烷(SiH 4)在空气中易自燃或爆炸，可作橡胶等产品的偶联剂，硅烷的制备方法为Mg 2Si ＋4HCl===2MgCl 2＋SiH 4↑。

下列说法不正确的是( )A ．制备硅烷的反应属于复分解反应B ．硅烷自燃反应中的氧化剂是SiH 4C ．硅烷自燃产生SiO 2和H 2OD ．制备硅烷时应隔绝氧气解析：硅烷自燃反应中的氧化剂是O 2，B 错误。

答案：B5．某合金材料含铁和硅，研磨后取等量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀NaOH 溶液中，放出等量的H 2，则该材料中铁和硅的关系正确的是( )A ．物质的量之比为1∶1B ．物质的量之比为1∶2C ．质量之比为4∶1D ．质量之比为2∶1解析：合金材料(含铁和硅)分别投入足量稀盐酸、足量的稀NaOH 溶液中，发生的反应为Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑、Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。

由题意可知，等量的合金材料样品分别与足量稀盐酸、足量NaOH 溶液反应，放出等量的H 2，则有n (Fe)＝2n (Si)，即n (Fe)∶n (Si)＝2∶1，从而可知m (Fe)∶m (Si)＝(2×56)∶(1×28)＝4∶1。

答案：C6．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl 2=====△SiCl 4③SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl关于上述反应的叙述不正确的是( )A ．①、③是置换反应，②是化合反应B ．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅解析：在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g(1 mol)硅，均转移4 mol电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生，D 错误。

答案：D7．从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质，可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如图所示。

下列关于石墨烯的说法不正确的是( )A．具有良好的导电性和透光性B．石墨烯属于新型有机化合物，熔沸点较高C．石墨烯、金刚石互为同素异形体D．在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物解析：石墨烯可制成电阻率最小的纳米材料，说明石墨烯具有良好的导电性，由于最薄且透明，故也具有良好的透光性，A正确；石墨烯属于碳的单质，不是新型有机化合物，B错误；石墨烯、金刚石是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确；石墨烯属于碳的单质，碳能在氧气中燃烧，完全燃烧时生成CO2，不完全燃烧时生成CO，D正确。

答案：B8．下列说法正确的是( )A．氨常用作制冷剂，是因为其沸点极低，很容易液化B．光导纤维具有很强的导电能力，所以大量用于制造通信光缆C．SiCl4在战争中可用作烟雾弹，是因为它与水反应时生成白色烟雾D．用洁净的铂丝蘸取某溶液，在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察到火焰颜色为紫色，说明原溶液中不含Na＋解析：氨常用作制冷剂，是因为液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，A项错误；光导纤维用于制造通信光缆，是利用光的全反射原理，光导纤维不能导电，B项错误；SiCl4用作烟雾弹，是因为SiCl4与水反应生成的H2SiO3和HCl在空气中形成白色烟雾，C项正确；进行焰色反应时，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色，只能说明原溶液中含有K＋，但不能确定其中是否含有Na＋，D项错误。

答案：C9．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2解析：A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。

答案：D10．如图是二氧化硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( )A．SiO2属于两性氧化物B．盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞C．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示转化反应都是氧化还原反应(2)焦炭投料较少(3)Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑、SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O 0.34 mol·L －1[能力题]14．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。

(1)新型陶瓷Si 3N 4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。

工业上可以采用化学气相沉积法，在H 2的作用下，使SiCl 4与N 2反应生成Si 3N 4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。

(2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下：已知硅的熔点是1 420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。

①N 2净化时，铜屑的作用是：__________________________；硅胶的作用是_________________________________________。

②在氮化炉中反应为3Si(s)＋2N 2(g)===Si 3N 4(s)ΔH ＝－727.5 kJ/mol ，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________________________________。

③X 可能是________(选填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。

(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：①整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl 3遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。

②假设每一轮次制备1 mol 纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl 的利用率为90%，反应Ⅱ中H 2的利用率为93.75%。

则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H 2的物质的量之比是________。

解析：(1)工业上采用化学气相沉淀法制备Si 3N 4的反应中，反应物是H 2、SiCl 4和N 2，根据质量守恒，除了Si 3N 4外，含有HCl 气体生成，从而写出该反应的化学方程式。

(2)①氮气中含有少量氧气及水蒸气，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀产品Si 3N 4，因此需要将氮气净化，用Cu 除去氧气，硅胶除去水蒸气。

②氮化炉温度为1 200～1 400℃，硅的熔点为1 420℃，该反应是放热反应，严格控制氮气流速，以控制温度为1 200～1 400℃，防止硅熔化成团，阻碍硅与氮气充分接触。

③Si 3N 4与氢氟酸反应，而硝酸不反应，且稀硝酸可将硅块中的Fe 、Cu 杂质溶解而除去。

(3)①SiHCl 3与H 2O 反应生成H 2SiO 3、盐酸和H 2。

②制取1 mol 纯硅第一轮次：反应Ⅰ Si ＋ 3HCl =====一定条件SiHCl 3＋H 2，1 mol 3 mol/90% 1 mol 1 mol反应Ⅱ SiHCl 3 ＋ H 2=====一定条件 Si ＋ 3HCl ，1 mol 1 mol/93.75% 1 mol 3 mol第二轮次生成中，需补充HCl 物质的量为3 mol/90%－3 mol ，需补充H 2物质的量为1 mol/93.75%－1 mol ，则n (HCl)∶n (H 2)＝(3 mol/90%－3 mol)∶(1 mol/93.75%－1 mol)＝5∶1。

答案：(1)3SiCl 4＋2N 2＋6H 2===Si 3N 4＋12HCl(2)①除去原料气中的氧气 除去水蒸气 ②这是放热反应，防止局部过热导致硅熔化熔合成团，阻碍与N 2的充分接触 ③硝酸(3)①SiHCl 3＋3H 2O===H 2SiO 3＋3HCl ＋H 2↑②5∶1。