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第 15 讲 碳、硅及无机非金属材料
（模拟精练+真题演练）
完卷时间：50分钟
可能用到的相对原子质量：H 1 Mg24 O16 Si 28
一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12×5分）
1．（2023·陕西咸阳·统考一模）如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确
的是
A．物质a既可被氧化，也可被还原
B．可存在a→b→d→e→f的转化关系
C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c
D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO 产生
2
2．（2023·浙江·模拟预测）下列关于元素及其化合物的性质说法不正确的是
A． 和 反应可生成 B． 和足量 反应可生成
C．实验室常利用铵盐与强碱反应检验 D．高温下 与 反应可制备粗硅
3．（2023·北京朝阳·统考二模）下列关于同主族元素C、 及其化合物的性质比较和原因分析不正确的是
选项 性质比较 原因分析
A 熔点： 摩尔质量：
B 电负性： 原子半径：
C 酸性： 非金属性：
D 热稳定性： 键能：4．（2023·北京朝阳·北京八十中校考二模）下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是
A．键能 、 ，因此C H 稳定性大于Si H
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B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH 中Si的化合价为+4，CH 中C的化合价为-4，因此SiH 还原性小于CH
4 4 4 4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成 键
5．（2023·全国·高三专题练习）由下列实验事实得出碳元素与硅元素的非金属性强弱比较结论正确的是
A．SiO 能与HF反应，CO 不能与HF反应，可知碳的非金属性强于硅
2 2
B．反应 可知，硅的非金属性强于碳
C．CO 通入NaSiO 溶液产生白色沉淀，酸性 可知，碳的非金属性强于硅
2 2 3
D．由 可知，碳的非金属性强于硅
6．（2023·湖南衡阳·校联考二模）中科院兰州化学物理研究所用 催化 加氢合成低
碳烯烃反应，具有重要的意义。反应过程如图所示：
下列说法错误的是
A．第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能
B． 加氢合成低碳烯烃反应中每一步均为氧化还原反应
C．工业上选择适合的催化剂，有利于提高 的单位时间产率
D．该研究的应用有利于“碳中和”
7．（2023·辽宁·校联考三模）天然金刚石存在稌少，以石墨为原料制备人造金刚石成为当前研究热点。下
图是碳单质在不同温度、压强下存在形式的平衡图像，其中M区为金刚石的工业催化合成区，下列有关说
法错误的是
A．稳定性：金刚石＜石墨B．密度：金刚石>石墨
C．在M区实现金刚石的合成，高温环境有利于提高石墨的平衡转化率
D．上图Q区与R区中，表示气态碳单质 存在的区域应出现在R区
8．（2023·全国·高三专题练习）工业上以石英砂为原料制取单质硅，其工艺流程图如下：
流程一：
流程二：
有关反应分类说法不正确的是
A．①~⑥均属于氧化还原反应 B．只有①②③属于置换反应
C．⑥既属于氧化还原反应又属于分解反应 D．⑤中的两个化学反应均属于复分解反应
9．（2023·上海·高三专题练习）室温下，向1LpH=10的NaOH溶液中通入CO，溶液中水电离出的c(OH-)
2
与通入CO 的体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是
2
A．a点：水电离产生的c(H+)=1×10-4mol•L-1 B．b点：溶液中c(OH—)=1×10-7mol•L-1
C．c点：c(Na+)＞c(HCO )＞c(CO ) D．d点：c(Na+)=2c(CO )+c(HCO )
10．（2023·全国·高三专题练习）向NaOH和NaCO 混合溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸，CO 的生成量与加
2 3 2
入盐酸的体积关系如图所示。下列判断正确的是
A．在0～a范围内，只发生中和反应
B．ab段发生反应的离子方程式为 +2H+=CO ↑+H O
2 2
C．a=0.3
D．原混合溶液中NaOH与NaCO 的物质的量之比为1∶2
2 3
11．（2023秋·河北邢台·高三统考期末）氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维、碳化硅和石墨烯等都属于
新型无机非金属材料，下列说法正确的是A．碳化硅为分子晶体
B．氧化铝陶瓷坩埚可用于熔融氢氧化钠固体
C．石墨烯中碳原子采用 杂化，未杂化的p电子形成大 键
D．航空母舰上的拦阻索所用的特种钢缆属于无机非金属材料
12.（2023·湖北·高三统考）制造芯片用到高纯硅，用SiHCl (沸点：31.85℃，SiHCl 遇水会剧烈反应，易自
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燃)与过量H 在1100~1200℃反应制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法不
2
正确的是
A．整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气
B．装置II、III中依次盛装的是浓HSO 、温度高于32℃的温水
2 4
C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管
D．尾气处理可直接通入NaOH溶液中
二、主观题（共3小题，共40分）
13.（14分）研究CO 在海洋中的转移和归缩，是当今海洋科学研究的前沿领域。
2
(1)溶于海水的CO 主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO 溶于水产生HCO的方程式：
2 2
___________、______________。
(2)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：____________________________。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O 只来自HO。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将
2 2
其补充完整：
________＋________ (CHO)＋x18O＋xHO
2 x 2 2
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可
采用如下方法：
①气提、吸收CO 。用N 从酸化后的海水中吹出CO 并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置
2 2 2
补充完整并标出所用试剂。②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO ，再用x mol·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海
3
水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L－1。
14．（12分）硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个
奇迹。
(1)新型陶瓷Si N 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 的保护下，
3 4 2
使SiCl 与N 反应生成Si N 沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：________________________。
4 2 3 4
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，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。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：
①净化N 和H 时，铜屑的作用是___________________________，
2 2
硅胶的作用是_________________________________________________。
②在氮化炉中发生反应3SiO(s)＋2N(g)===Si N(s)＋3O(g) ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮
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气的流速以控制温度的原因是___________________________；
体系中要通入适量的氢气是为了____________________________________________________________。
③X可能是________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
15．（14分）化合物 A 由三种短周期元素组成，某兴趣小组进行了如下实验：
已知：气体甲为纯净物且只含两种元素，在标况下体积为 672 mL；固体甲为常用的耐火材料，溶液乙为
建筑行业中常用的粘合剂。请回答下列问题：
（1）A 的组成元素为_____（用元素符号表示），A 的化学式为_____；
（2）写出A溶于盐酸的化学方程式______________________________。
（3）写出气体甲与 NaOH（aq）反应的离子方程式___________________。
（4）往溶液乙中通入少量 CO 气体发生的化学方程式___________________。
2（5）高温下A 与足量氯气能发生剧烈爆炸，生成三种常见化合物，试写出相应的化学方程式_____。
1．（2023·山东·统考高考真题）石墨与F 在450℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF) ，该物
2 x
质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是
A．与石墨相比，(CF) 导电性增强
x
B．与石墨相比，(CF) 抗氧化性增强
x
C．(CF) 中 的键长比 短
x
D．1mol(CF) 中含有2xmol共价单键
x
2．（2023·浙江·高考真题）下列反应的离子方程式不正确的是
A． 通入氢氧化钠溶液：
B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：
C．过量 通入饱和碳酸钠溶液：
D． 溶液中滴入氯化钙溶液：
3．（2023·浙江·高考真题）碳酸钙是常见难溶物，将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡：
[已知 ， ， 的电离常
数 ]，下列有关说法正确的是
A．上层清液中存在
B．上层清液中含碳微粒最主要以 形式存在
C．向体系中通入 气体，溶液中 保持不变
D．通过加 溶液可实现 向 的有效转化
4．（2022·全国·统考高考真题）一种实现二氧化碳固定及再利用的反应如下：
下列叙述正确的是A．化合物1分子中的所有原子共平面 B．化合物1与乙醇互为同系物
C．化合物2分子中含有羟基和酯基 D．化合物2可以发生开环聚合反应
5．（2023·山东·统考高考真题）三氯甲硅烷 是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点
为 ，熔点为 ，易水解。实验室根据反应 ，利用如下装置制备
粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备 时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入 ，一段时间后接
通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为_____；判断制备反应结束的实验现象是_____。图示装置存在的
两处缺陷是_____。
(2)已知电负性 在浓 溶液中发生反应的化学方程式为_____。
(3)采用如下方法测定溶有少量 的 纯度。
样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①_____，②_____(填操作名
称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为 ，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为
_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含 、 的代数式表示)。
6．（2023·浙江·高考真题）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：
(1) 分子的空间结构(以 为中心)名称为________，分子中氮原子的杂化轨道类型是_______。
受热分解生成 和 ，其受热不稳定的原因是________。
(2)由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：① 、② 、③ ，有关
这些微粒的叙述，正确的是___________。
A．微粒半径：③>①>②B．电子排布属于基态原子(或离子)的是：①②
C．电离一个电子所需最低能量：①>②>③
D．得电子能力：①>②
(3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是___________，该化合物的化学式为___________。
