第1讲　碳、硅及无机非金属材料_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习_2023年高考化学一轮复习讲义+课件（全国版）_2023年高考化学一轮复习讲义（全国版）

非金属及其化合物 第 1 讲 碳、硅及无机非金属材料 课 程 标 准 知 识 建 构 1.结合真实情景中的应用实例或 通过实验探究了解碳、硅及其重 要化合物的主要性质。 2．认识碳、硅及其化合物在生产 中的应用和对生态环境的影响。 3．结合实例认识碳、硅及其化合 物的多样性，能利用典型代表物 的反应，制备常见的物质。 一、碳及其重要化合物 1．碳单质 (1)常见碳单质的结构和物理性质 常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等，它们互为同 素异形体。 (2)化学性质① ② ③ 2．CO和CO 2 (1)物理性质 色态味 密度(比空气) 水溶性 毒性 CO 无色、无 小 难溶 有 CO 味、气体 大 能溶 无 2 (2)化学性质 ①CO具有较强的还原性，可以与O 、金属氧化物等发生反应。 2 如与Fe O 反应：Fe O ＋ 3CO ==== = 2F e ＋ 3CO 。 2 3 2 3 2 ②CO 是典型的酸性氧化物，也具有氧化性。 2 a. b. 【特别提醒】 溶液中通入CO 气体产生沉淀的问题 2 向BaCl 或CaCl 溶液中通入CO 气体，由于盐酸的酸性比碳酸的强，不会产 2 2 2 生BaCO 或CaCO 沉淀。 3 3 3．碳酸和碳酸盐 (1)碳酸 二元弱酸、不稳定，常用CO ＋H O代替H CO 。 2 2 2 3 (2)碳酸的正盐和酸式盐的比较正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 热稳定性 正盐＞酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐＞酸式盐 CO 相互转化 HCO 【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)石墨烯、足球烯结构不同，但都属于烯烃( ) (2)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应( ) (3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨( ) (4)向CaCl 溶液中通入CO 气体，溶液变浑浊，继续通入CO 至过量，浑浊消 2 2 2 失( ) (5)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO 气体，会析出晶体( ) 2 (6)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× 二、硅 无机非金属材料 1．硅 (1)硅的结构与物理性质 (2)化学性质 (3)硅的工业制法(4)用途：半导体材料、太阳能电池、计算机芯片。 2．二氧化硅 3．硅酸 4．硅酸盐 (1)硅酸钠：硅酸钠的溶液俗称水玻璃，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、 防腐剂、耐火材料。 (2)硅酸盐的氧化物表示法： 氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水， 不同氧化物间以“·”隔开。 如硅酸钠(Na SiO )可表示为Na O·SiO ， 2 3 2 2 长石(KAlSi O )可表示为K O·Al O ·6SiO 。 3 8 2 2 3 2 【特别提醒】 硅酸盐的氧化物写法中系数的配置原则 硅酸盐改写为氧化物形式时，各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数 和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。当系数配置出现分数时一般应化为整数。如上例中KAlSi O ，将K O·Al O ·3SiO ，写成K O·Al O ·6SiO 。 3 8 2 2 3 2 2 2 3 2 5．无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 ①常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 ②玻璃生产中的两个重要反应：Na CO ＋ SiO ==== = N a SiO ＋ CO ↑；CaCO 2 3 2 2 3 2 3 ＋ SiO ==== = CaSiO ＋ CO ↑。 2 3 2 (2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等 【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)硅在自然界中只以化合态的形式存在( ) (2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料( ) (3)Si和SiO 都可用于制造光导纤维( ) 2 (4)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH ＞SiH ( ) 4 4 (5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应( ) (6)SiO 是酸性氧化物，可溶于强碱，不溶于任何酸( ) 2 (7)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× 考点一 碳及其化合物的性质及应用 【典例1】 草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的钠盐和钾盐易溶于水， 而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H C O ·2H O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受 2 2 4 2 热脱水、升华，170 ℃以上分解。 回答下列问题： (1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是____________________________________________， 反应的离子方程式为____________________________________________， 说明分解产物中含有________。装置B的主要作用是 _________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验 中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。 ①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、________。装置H 反应管中盛有的物质是________。 ②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_________________________ ___________________________________________________________________。 (3)若上图中的装置 C中的澄清石灰水改为水玻璃，则装置 C中的现象是 _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________， 反应的离子方程式为____________________________________________， 此现象说明H SiO 比H CO 的酸性________。 2 3 2 3 (4)若把上图中装置C中的澄清石灰水改为饱和Na CO 溶液，则装置C中的 2 3 现象是____________________________________________________________，反 应的离子方程式为________________________________________________。 答案 (1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO ＋Ca2＋＋2OH－===CaCO ↓ 2 3 ＋H O CO 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰 2 2 CO 的检验 2 (2)①F、D、G、H、D、I CuO ②H中黑色粉末变为红色，其前的D中澄清石 灰水无现象，其后的D中澄清石灰水变浑浊 (3)C中溶液产生白色沉淀或变浑浊，且有气泡逸出 CO ＋SiO＋H O=== 2 2 H SiO ↓＋CO 弱 2 3(4)产生白色沉淀或变浑浊，有气泡逸出 2Na＋＋CO＋CO ＋H O=== 2 2 2NaHCO ↓ 3 解析 (1)草酸受热分解可能生成CO 、H O，CO 能使澄清石灰水变浑浊，故 2 2 2 在C观察到的现象为有气泡产生，澄清石灰水变浑浊；根据C中澄清石灰水变浑 浊可知草酸晶体分解产物中有CO ；草酸和Ca2＋反应生成难溶物草酸钙，冰水起 2 到冷凝水蒸气和草酸的作用，防止草酸进入装置 C和Ca2＋反应生成沉淀，干扰 CO 的检验。 2 (2)①要检验草酸分解产物可能存在CO，可通过先除去CO 和可能蒸发出的 2 未分解的草酸，可通过将气体通入浓氢氧化钠溶液除去CO ，之后对气体进行干 2 燥处理，则需通入无水氯化钙，然后再通入灼热的CuO，若有CO，则发生反应CO ＋CuO=====Cu＋CO ，再将产生的气体通入澄清石灰水中检验是否有CO 生成， 2 2 由于CO不一定完全反应，CO为有毒气体，则最后需连接尾气处理装置，故依次 连接的合理顺序为A、B、F、D、G、H、D、I；CO和CuO反应生成CO 和Cu，故装 2 置H中的物质为CuO。 ②若存在CO，CO＋CuO=====Cu＋CO ，H中黑色的CuO被还原为红色Cu， 2 同时生成CO ，则D中观察到澄清石灰水变浑浊。 2 检验CO 中是否存在CO的装置及作用 2 各装置的作用是： A——除去混合气体中的CO 2 B——检验混合气体中CO 是否除尽 2 C——干燥气体 D——CO还原CuO：CO＋CuO=====Cu＋CO 2 E——安全瓶，防倒吸 F——验证CO的氧化产物CO 2 G——除去尾气中的CO，防止污染环境 确定混合气体中含有CO的实验现象是： D中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，F中的澄清石灰水变浑浊。 【对点练 1】 (CO 的性质)(2020·安徽省淮北模拟)有以下六种饱和溶液 2 ①CaCl ；②Ca(OH) ；③Na SiO ；④Na CO ；⑤NaAlO ；⑥NH 和NaCl。分别持 2 2 2 3 2 3 2 3 续通入CO ，最终不会得到沉淀或析出晶体的是( ) 2 A．①② B．③⑤ C．①⑥ D．④⑥ 答案 A 解析 ①碳酸比盐酸酸性弱，CO 与CaCl 溶液不会反应，无沉淀生成，故① 2 2 正确；②酸性氧化物能与碱反应，过量的 CO 与 Ca(OH) 反应：Ca(OH) ＋ 2 2 2 2CO ===Ca(HCO ) ，无沉淀生成，故②正确；③碳酸比硅酸强，过量的CO 与 2 3 2 2 Na SiO 溶液反应：2CO ＋Na SiO ＋2H O ===2NaHCO ＋H SiO ↓，产生硅酸沉 2 3 2 2 3 2 3 2 3 淀，故③错误；④过量的CO 通入饱和Na CO 溶液中发生反应：Na CO ＋H O＋ 2 2 3 2 3 2 CO ===2NaHCO ↓，因为相同温度下碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小，所以有 2 3 NaHCO 晶体析出，故④错误；⑤NaAlO 溶液通入过量的二氧化碳，由于碳酸酸 3 2 性比氢氧化铝强，所以生成氢氧化铝白色沉淀和碳酸氢钠，2H O＋NaAlO ＋ 2 2 CO ===Al(OH) ↓＋NaHCO ，故⑤错误；⑥通入CO 与NH 和NaCl反应生成氯 2 3 3 2 3 化铵和碳酸氢钠，碳酸氢钠的溶解度较小，则最终析出碳酸氢钠晶体，故⑥错误； 故选A。 【对点练2】 (碳的氧化物的性质及应用)(2020·湘赣皖十五校第一次联考模拟 题)通过资源化利用的方式将CO 转化为具有工业应用价值的产品(如图所示)，是 2 一种较为理想的减排方式，下列说法中不正确的是( ) A．CO 经催化分解为C、CO、O 的反应为吸热反应 2 2 B．除去Na CO 固体中少量NaHCO 可用热分解的方法 2 3 3 C．过氧化尿素和SO 都能使品红溶液褪色，其原理不相同 2D．由CO 和H 合成甲醇，原子利用率达100% 2 2 答案 D 解析 该反应应为吸热反应，A正确；碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和 二氧化碳，因此除去Na CO 固体中少量NaHCO 可用热分解的方法，B正确；过 2 3 3 氧化尿素使品红溶液褪色是利用它的强氧化性，而二氧化硫使品红溶液褪色是利 用它与品红化合生成不稳定的无色物质，原理不相同，C正确；由碳氧原子个数 比可知，二氧化碳与氢气合成甲醇的原子利用率不是100%，D错误。 考点二 硅、无机非金属材料的性质与应用 【典例2】 将足量CO 气体通入Na SiO 溶液中，然后加热蒸干，再在高温下 2 2 3 充分灼烧，最后得到的固体物质是( ) A．Na SiO B．Na CO 、Na SiO 2 3 2 3 2 3 C．Na CO 、SiO D．SiO 2 3 2 2 答案 A 解析 将足量CO 气体通入水玻璃中，发生反应：2CO ＋Na SiO ＋ 2 2 2 3 2H O===H SiO ↓＋2NaHCO ；加热蒸干高温灼烧时发生反应：H SiO =====H O 2 2 3 3 2 3 2 ＋SiO 2NaHCO =====Na CO ＋CO ↑＋H O；SiO ＋Na CO =====Na SiO ＋ 2, 3 2 3 2 2 2 2 3 2 3 CO ↑，最后所得固体物质是Na SiO ，故选A。 2 2 3 【对点练3】 (硅和二氧化硅的特性)由下列实验事实得出的结论正确的是( ) A．由SiO 不能与水反应生成H SiO ，可知SiO 不是H SiO 的酸酐 2 2 3 2 2 3 B．由SiO ＋2C=====Si＋2CO↑，可知碳的非金属性强于硅 2 C．CO 通入Na SiO 溶液产生白色沉淀，可知酸性H CO ＞H SiO 2 2 3 2 3 2 3 D．SiO 可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO 为两性氧化物 2 2 答案 C 【对点练4】 (硅酸盐的性质和写法)(2020·湖南怀化市高三期末)青石棉是一 种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为 Na Fe Si O (OH) 。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确 2 5 8 22 2 的是( ) A．青石棉是一种硅酸盐产品 B．青石棉中含有一定量的石英晶体 C．青石棉的化学组成可表示为Na O·3FeO·Fe O ·8SiO ·H O 2 2 3 2 2 D．1 mol青石棉能还原1 mol HNO 3答案 B 解析 硅酸盐指的是Si、O与其他化学元素结合而成的化合物的总称，根据 青石棉的化学式可知，青石棉是一种硅酸盐产品，故A说法正确；硅酸盐中不含 有SiO ，因此青石棉中不含石英晶体，故B说法错误；按照硅酸盐写成氧化物形 2 式，青石棉的化学式组成用氧化物的形式可表示为Na O·3FeO·Fe O ·8SiO ·H O， 2 2 3 2 2 故C说法正确；根据C选项分析，青石棉中含有＋2价的铁，与硝酸发生氧化还原 反应，根据得失电子数目守恒可知，1 mol青石棉能还原1 mol HNO ，故D说法正 3 确。 【对点练5】 (无机非金属材料)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Si N 3 4 B．碳化硅(SiC)的硬度大，其硬度大于金刚石的硬度 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO 2 D．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∶4 答案 B 1．(2020·山东学业水平等级考试，4)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C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此C H 稳定性大于Si H 2 6 2 6 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 4 4 4 CH 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p—p π键 答案 C 解析 化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si —H，故可判断稳定性：C H >Si H ，A项正确；SiC与金刚石均为立体网状的共价 2 6 2 6 晶体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确；根据非金属性 C>Si，可知还原性：SiH >CH ，C项错误；由于原子半径：Si>C，Si原子间难形成p 4 4 －p π键，故决定了Si原子间很难形成双键，D项正确。 2．(2020·课标全国Ⅱ，9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是( ) A．海水酸化能引起HCO浓度增大、CO浓度减小 B．海水酸化能促进CaCO 的溶解，导致珊瑚礁减少 3 C．CO 能引起海水酸化，其原理为HCOH＋＋CO 2 D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境 答案 C 解析 根据图示可知CO 的过量排放，能导致海水中CO ＋H OH CO 2 2 2 2 3 H＋＋HCO平衡右移；H＋又能与珊瑚礁溶解生成的CO结合生成HCO，促使 CaCO Ca2＋＋CO平衡右移，从而使珊瑚礁减少。结合上述分析可知海水酸化 3 海水中H＋和HCO的浓度均增大，使海水中CO的浓度减小，A项正确；H＋可结 合珊瑚礁溶解产生的CO，故能促进CaCO 的溶解，使珊瑚礁减少，B项正确；CO 3 2 引起海水酸化的原理为CO ＋H OH CO H＋＋HCO，C项错误；使用太阳 2 2 2 3 能、氢能等新能源，能有效减少CO 的排放，利于改善珊瑚的生存环境，D项正确。 2 3．(2020·7月浙江选考，24)Ca SiO 是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性 3 5 质的说法不正确的是( ) A．可发生反应：Ca SiO ＋4NH Cl=====CaSiO ＋2CaCl ＋4NH ↑＋2H O 3 5 4 3 2 3 2 B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与SO 反应生成新盐 2 D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO 2 答案 D 解析 加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca SiO 反应得到硅酸钙、 3 5 氯化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca SiO 能与二 3 5 氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；由上述分析可知，Ca SiO 与足量盐酸反应 3 5 得不到二氧化硅，D项错误。 4．(高考组合题)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是( ) A．(2019·全国卷Ⅲ，7A)高纯硅可用于制作光感电池 B．(2019·全国卷Ⅲ，7C)活性炭具有除异味和杀菌作用C．(2019·天津，3D)无水CoCl 呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色 2 硅胶是否吸水 D．(2019·浙江4月选考，8C)天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅 答案 B 5.(2021·1月湖北学业水平选择考适应性测试，14)水泥是人类最伟大的发明之一， 主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO )。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构， 2 反应式如下 2(3CaO·SiO )＋6H O===3CaO·2SiO ·3H O＋3Ca(OH) ΔH<0 2 2 2 2 2 但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三 峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保 证了大坝建筑质量。下列说法错误的是( ) A.水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B.水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率 C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生 答案 C 解析 A.水泥由黏土和石灰石等混合、研磨，经高温煅烧制得，正确；B.水泥生产 过程中加入石膏的目的是为了调节水泥的凝结硬化速率，从而调整水泥的凝结时 间，正确；C.水与硅酸三钙发生化学反应，生成的产物形成相互交联的结构，错误； D.以冰代水可吸收反应放出的热量，减少了热膨胀及水蒸气的产生，保证了建筑 质量，正确。 6．(高考组合题)下列说法正确的是( ) A．(2018·天津，1C)汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏 土 B．(2018·海南，5B)SiO 具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池 2 C．(2018·海南，9A)12 g金刚石中含有化学键的数目为4N A D．(2018·江苏，3B)SiO 熔点高硬度大，可用于制光导纤维 2 答案 A 解析 工业上以黏土为原料烧制瓷器，A项正确；二氧化硅对光具有良好的 全反射作用，故用于制作光导纤维，而Si为半导体材料，可作光电材料，B项错误； 在金刚石中，1个C原子参与形成4个C—C键，则平均每个C原子形成4×＝2个C—C键，n(金刚石)＝＝1 mol，所以12 g金刚石中含有2N 个化学键，C项错 A 误；SiO 作光导纤维是由于SiO 具有光学性质，与熔点和硬度无关，D项错误。 2 2 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的 俗名与化学性质或用途不相符的一组是( ) 选项 俗名 主要成分(化学式) 用途 A 石英 SiO 集成电路 2 B 纯碱 Na CO 制备玻璃 2 3 C 水玻璃 Na SiO 制备硅胶 2 3 用作油漆和涂 D 铁红 Fe O 2 3 料 答案 A 2．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的 是( ) 石墨烯：从石墨中分离出 石墨炔：平面网状结构的 纳米碳管：具有优良的场 来，是最薄、最坚硬的纳 全碳分子，具有优良的化 发射性能，制作阴极显像 米材料 学稳定性 管、储氢材料 A．石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H 分子的直径，可作H 的提纯薄膜 2 2 D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同 答案 D 解析 石墨烯具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金 刚石互为同素异形体，B正确；石墨炔孔径大于H 分子的直径，可以容纳H 分子， 2 2 则石墨炔是理想的H 提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条 2 件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。 3．甲气体可发生如下变化：甲气体―――――――――→乙气 体―――――――――→丙气体―――――――――→乙气体―――――――――→丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为( ) A．CO 、CO、O 、CaO B．O 、CO、CO 、CaCO 2 2 2 2 3 C．O 、CO 、CO、CaCO D．CO、CO 、O 、Ca(OH) 2 2 3 2 2 2 答案 C 解析 以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石 灰水反应生成丁固体，说明乙是CO ，则逆推出丙是CO，则甲是O ，丁是CaCO 。 2 2 3 4．半导体工业中，有一句行话： “从沙滩到用户”，即由SiO 制取Si。制取过 2 程中不涉及的化学反应是( ) A．2C＋SiO =====Si＋2CO↑ 2 B．SiO ＋2NaOH===Na SiO ＋H O 2 2 3 2 C．Si＋2Cl =====SiCl 2 4 D．SiCl ＋2H =====Si＋4HCl 4 2 答案 B 解析 由SiO 制取Si时要先制得粗硅，反应为2C＋SiO =====Si＋2CO↑， 2 2 然后再进行提纯，反应依次为Si＋2Cl =====SiCl 、SiCl ＋2H =====Si＋4HCl。 2 4 4 2 5．下列硅元素及其化合物的有关说法正确的是( ) A．SiO 既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，故为两性氧化物 2 B．高温下SiO 能与Na CO 固体反应生成Na SiO 和CO ，说明硅酸酸性强 2 2 3 2 3 2 于碳酸 C．因为玻璃中含有SiO ，所以不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装碱性溶液 2 D．Si→SiO →H SiO →SiO →SiO均能一步转化 2 2 3 2 答案 C 解析 A项，SiO 与氢氟酸反应生成的SiF 不是盐，SiO 不是两性氧化物；B 2 4 2 项，碳酸比硅酸酸性强；D项，SiO 不能一步转化为H SiO 。 2 2 3 6．下列说法正确的是( ) ①合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 ②硅酸可制备硅胶，硅胶 可用作袋装食品、瓶装药品的干燥剂 ③Mg2＋、H＋、SiO、SO在水溶液中能大量共存 ④向含K＋、Na＋、 Br－、SiO的溶液中通入CO 后仍能大量共存 ⑤SiO 不与任何酸反应，可用石 2 2 英制造耐酸容器 ⑥硅酸钠可制备木材防火剂，也可用于制备硅酸胶体 A．①⑤⑥ B．②⑥C．①②⑥ D．③④⑥ 答案 B 解析 合成纤维属于有机合成材料，①不正确；Mg2＋、H＋均不能与SiO大量 共存，③不正确；SiO＋CO ＋H O===H SiO ↓＋CO，④不正确；SiO ＋ 2 2 2 3 2 4HF===SiF ↑＋2H O，⑤不正确，正确答案为B。 4 2 7．(2020·成都调研)科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。 下列说法错误的是( ) A．CO 是自然界碳循环中的重要物质 2 B．CO 加氢转化为乙烯，CO 被还原 2 2 C．CO 电催化时，在阳极转化为燃料 2 D．CO 与环氧丙烷可合成可降解塑料 2 答案 C 解析 含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗 二氧化碳，所以CO 是自然界碳循环中的重要物质，故A正确；CO 加氢转化为 2 2 乙烯，C的化合价降低，CO 得电子，被还原，故B正确；CO 中C为＋4价，只能 2 2 发生得电子的还原反应，CO 在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反 2 应，故C错误；CO 与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确。 2 8．如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是( ) A．SiO 除能与HF反应外，还能与其他强酸反应 2 B．盛放Na CO 溶液的试剂瓶能用玻璃塞 2 3 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 答案 C 解析 SiO 是酸性氧化物，与HF反应是其特殊性质，A项错误；Na CO 水溶 2 2 3 液显碱性，保存时不能用带玻璃塞的试剂瓶，B项错误；在图示转化关系中，只有 第一行为氧化还原反应，其余的均为非氧化还原反应，D项错误。 9．科学家最近用金属钠还原CCl 和SiCl 制得一种一维SiC纳米棒，相关反 4 4 应的化学方程式为 8Na＋CCl ＋SiCl ===SiC＋8NaCl。下列说法不正确的是( 4 4 ) A．SiC和SiO 中Si元素的化合价相同 2 B．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物 C．SiO 制备单质Si、单质Si制备SiCl 均涉及氧化还原反应 2 4 D．一维SiC纳米棒比表面积大，对微小粒子有较强的吸附能力 答案 B 解析 SiC和SiO 中Si元素的化合价均为＋4价，A项正确；SiC是还原产物， 2 NaCl是氧化产物，B项错误；SiO 制备单质Si需加入还原剂，单质Si制备SiCl 2 4 需加入氧化剂，C项正确；一维粒子上下表面均能与其他物质接触，比表面积大， 对微小粒子有较强的吸附能力，D项正确。 10．用四种溶液进行实验，下表中“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 ，溶液变浑浊 饱和Na CO 溶液 2 2 3 通入CO ，溶液变浑浊，继续通CO 至过量，浑浊 2 2 B Na SiO 溶液 2 3 消失 通入CO ，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪 2 C Ca(ClO) 溶液 2 去 通入CO ，溶液变浑浊，继续通CO 至过量，浑浊 2 2 D 澄清石灰水 消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 答案 B 解析 由于相同温度下Na CO 的溶解度大于NaHCO 的溶解度，因而会析 2 3 3 出NaHCO 晶体，A项正确；H SiO 与CO 不反应，浑浊不会消失，B项错误；CO 3 2 3 2 2 ＋Ca(ClO) ＋H O===CaCO ↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO 2 2 3 氧化褪色，C 项正确；CO 少量与石灰水反应生成 CaCO ，CO 过量时生成 2 3 2Ca(HCO ) ，加入NaOH，Ca(HCO ) 又转变为CaCO ，D项正确。 3 2 3 2 3 11．(2021·湖南百校高三联考)某科研小组探究用非贵金属催化剂对汽车尾气 进行催化转化，实验装置如下： 已知用草酸制备CO的反应为H C O ·2H O――→CO↑＋CO ↑＋3H O。下 2 2 4 2 2 2 列说法错误的是( ) A．可用铜与稀硝酸反应制取NO并经无水CaCl 干燥 2 B．制取并纯化CO时，将草酸分解产生的气体依次通过足量NaOH浓溶液、 碱石灰 C．设计装置b是为了收集生成的N 2 D．装置c中盛放的试剂可以是澄清石灰水 答案 C 解析 CO、NO经干燥后在催化剂作用下发生反应，转化为无毒的CO 、N ， 2 2 利用该原理可将汽车尾气处理后排放。通入装置a反应管前，气体必须干燥，铜与 稀硝酸反应生成NO，可用无水CaCl 干燥，A正确；草酸受热分解产生的气体通 2 过足量NaOH浓溶液可以除去CO ，通过碱石灰干燥，还可除去还可能存在的极 2 少量CO ，最终只剩下干燥的CO气体，B正确；装置b为安全瓶，用于防倒吸，C 2 错误；装置c用于检验是否有CO 生成，故可以用澄清石灰水，D正确。 2 12．(2020·湖北黄冈市高三联考)制取Na CO 和高纯Si的工艺流程如图所示， 2 3 下列说法错误的是( ) A．反应①属于固氮反应 B．步骤②为先向饱和食盐水中通入CO 至饱和后，再通入NH 2 3 C．反应⑤、⑥均为氧化还原反应 D．用精馏的方法可提纯三氯氢硅 答案 B 解析 A．N 与H 在一定条件下合成NH ，是氮元素的单质变为化合物的过 2 2 3 程，因此属于氮的固定，A正确；B.先向饱和食盐水中通入足量NH ，再通入CO 3 2气体，B错误；C.反应⑤、⑥中均有元素化合价的变化，因此这两个反应均为氧化 还原反应，C正确；D.由于三氯氢硅沸点只有33 ℃，比较低，与其他杂质的沸点 不同，因此可通过蒸馏(精馏)的方法分离提纯，D正确。 二、非选择题(本题包括3小题) 13．我国科学家制得了SiO 超分子纳米管，微观结构如图所示。回答相关问 2 题。 (1)干冰属于________晶体，石英属于________晶体，晶体结构中最小环上原 子个数为________。 (2)高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，但光导纤维遇强碱会造成信 号中断，原因是______________________________________________________ ____________________________________________________________________ (用化学方程式表示)。 (3)熔化纯碱时不能选用普通坩埚，理由是____________________________ _____________________________________________________________________ _________________________________________________(用化学方程式表示)。 答案 (1)分子 原子 12 (2)2NaOH＋SiO ===Na SiO ＋H O (3)Na CO 2 2 3 2 2 3 ＋SiO =====Na SiO ＋CO ↑ 2 2 3 2 14．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 3 4 相沉积法，在H 的保护下，使SiCl 与N 反应生成Si N 沉积在石墨表面，写出该 2 4 2 3 4 反应的化学方程式：____________________________________________。 (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 2 2 3 4 2 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮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”)。 答案 (1)3SiCl ＋2N ＋6H ===Si N ＋12HCl 4 2 2 3 4 (2)①除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气 ②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N 的接触 2 将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽) ③硝酸 解析 (1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl ＋2N ＋6H ===Si N ＋ 4 2 2 3 4 12HCl。(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和 氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是 放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N 的接触；通入 2 氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的 氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和 硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。 15．二氯二氢硅(SiH Cl )常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水 2 2 接触易水解，沸点为8.2 ℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260 ℃反应可以 制得SiH Cl 。 2 2 (1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用 A装置制取HCl，利用了浓硫酸的 ________性。 (2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为 ________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)按照气体从左到右的方向，制取SiH Cl 的装置(h处用止水夹夹好)连接顺 2 2 序为 a→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )(填仪器接口的 字母，其中装置C用到2次)。 (4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为________，后面装置C的作 用为______________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H 和________、________等。 2 (6)新的制取SiH Cl 的方法是：往硅粉中先通入Cl ，在300～350 ℃反应生成 2 2 2 SiCl ，然后再与HCl在250～260 ℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体顺序 4 相反，结果会_________________________________________________ ____________________________________________________________________ (用化学方程式表示)。 答案 (1)吸水 (2)Si＋2HCl=========SiH Cl 2 2 (3)d e f g b c d (4)P O 或CaCl 尾气处理和防止空气中的水进入B中 2 5 2 (5)SiCl SiHCl 4 3 (6)SiH Cl ＋2Cl =====SiCl ＋2HCl(或SiH Cl ＋Cl =====SiHCl ＋HCl) 2 2 2 4 2 2 2 3 解析 (3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH Cl 从g 2 2 处挥发出来，在B装置中收集，SiH Cl 的密度比空气大，导气管应长进短出，为防 2 2 止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化 氢气体的，应选用P O 或CaCl ，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的 2 5 2 水进入B中。(6)如果通入气体顺序相反，SiH Cl 会与Cl 继续反应，生成SiCl 、 2 2 2 4 SiHCl 。 3